EPS系统助力电机的匹配研究2013

基于EPS的永磁同步电机弱磁控制仿真研究

对比永磁同步电机在不同运行阶段参数，结果验证了此方法的可行性和正确性。
关键词ＥＰＳ；永磁同步电机；弱磁；调速
中图分类号
Ｕ４６３．４４；ＴＭ３４１
文献标识码
Ａ文章编号Fra bibliotek１００７－７８２０（２０１７）０１—１１１— ０４
ａ叶技２０１７年第３０卷第１期
ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＳｃｉ．＆Ｔｅｃｈ．／Ｊａｎ．１５．２０１７
协议
・算法及仿真
ｄｏｉ：１０．１６１８０／ｊ．ｃｎｋｉ．ｉｓｓｎｌ００７— ７８２０．２０１７．０１．０３１
ｏｆｔｈｅＥＰＳｓｙｓｔｅｍ，ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｗｅａｋｍａｇｎｅｔｉｃｎａａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｅｐｅｍａｒｎｅｎｔｍａｇｎｅｔｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓｍｏｔｏｒ，ｗｅｃｈｏｓｅＭＴＰＡｗｅａｋｍａｇｎｅｔｉｃｃｏｎｔｒｏｌｓｔｒａｔｅｇｙｂｙｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇｔｈｅｔｏｒｑｕｅｔｏｒｅｄｕｃｅａｃｃｔｉｍｅ；ＵｓｅｄｉｘｆｅｄｃｕｒｒｅｎｔｖｌｕａｅｔｏｃｏｎｔｒｏｌｔｈｅｗｅａｋｍａｎｅｇｔｉｃＳＯａｓｔｏｒｅｌｉａｚｅｔｈｅｉｎｃｒｅｓｅａｓｐｅｅｄｒａｎｇｅ．ＴｈｉｓｅｘｐｅｉｍｅｒｎｔｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄｏｎｔｈｅＭａｔｌｂ／ａＳｉｍｕｌｉｎｋｍｏｄｅｌ，ｃｏｍｐａｒｅｄｔｈｅｐｒａａｍｅｔｅｒｓｏｆｔｈｅｐｅｒｍａｎｅｎｔｍａｇｎｅｔｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓｍｏｔｏｒｉｎｄｉｆｆｅｒｅｎｔｒｕｎｎｉｎｇｓｔａｇｅ，ａｎｄｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｖｅｒｉｆｙｔｈｅｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙａｎｄｃｏｒｒｅｃｔｎｅｓｓｏｆｔｈｉｓｍｅｔｈｏｄ．ＫｅｙｗｏｒｄｓＥＰＳ；ｐｅｍａｒｎｅｎｔｍａｇｎｅｔｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓｍｏｔｏｒ；ｗｅａｋｍａｇｎｅｔｉｃ；ｓｐｅｅｄｃｏｎｔｒｏｌ

EPS系统的控制策略研究

EPS系统的控制策略研究裴学杰;杨世文;季茜【摘要】根据转向系统的助力特性要求,对电动助力转向系统的控制策略进行研究.建立该系统的动力学模型,对转向系统的助力控制、阻尼控制和回正控制进行分析研究.策略中主要采用PID控制方法,首先进行控制器目标电流的确定和补偿,然后对模型的电流进行仿真和验证,结果表明,此控制策略的增加转向系统的轻便性和路感.【期刊名称】《汽车实用技术》【年(卷),期】2014(000)002【总页数】4页(P25-28)【关键词】电动助力转向;控制策略;PID控制;仿真分析【作者】裴学杰;杨世文;季茜【作者单位】中北大学,山西太原043500;中北大学,山西太原043500;陕西重型汽车有限公司,陕西西安710043【正文语种】中文【中图分类】U463.4CLC NO.:U463.4Document Code:AArticle ID:1671-7988(2014)02-25-04电动助力转向系统(electric power steering System，简称EPS)具有操纵轻便、灵活，节能，环保等诸多优点，成为现代汽车转向系统研究和开发的热点。

EPS控制策略的研究是EPS设计的关键问题，控制策略的选择，直接决定EPS的转向特性，因此，对EPS的控制策略进行研究具有十分重要的现实意义，本文针对 EPS的控制策略展开研究。

将各动力学元件列成动力学微分方程：转向盘和上转向柱：下转向柱：电动机：齿条：前轮：式中，θc为转向盘输入转角；Jc为转向盘转动惯量；Bc为上转向柱的阻尼系数；Kc为上转向柱的扭转刚度；Td为转向盘输入力矩；θe为下转向柱转角；Je为下转向柱转动惯量；Be为下转向柱的阻尼系数；Ke为下转向柱的扭转刚度；θm为助力电机转角；Jm为助力电机转动惯量；Bm为助力电机阻尼系数；Km为助力电机轴扭转刚度；χr为齿条移动量；rp为小齿轮分度圆半径； Mr为齿条质量；Br为齿条阻尼系数；Kr为齿条刚度；Fδ为齿条端作用力；A 为转向器端至前轮的力臂传动比；θFW为前车轮转角；JFW为前轮绕主销的转动惯量；BFW为前轮绕主销的阻尼系数；KFW为前轮绕主销的转动刚度；MZ为前轮回正力矩。

EPS无刷直流电动机控制系统研究与仿真分析

输轴＼黼＝毒入＿奏镐二ｊ莛＝凳
转矩传感器电动机
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１前
言
汽车转向系统是汽车运行系统中主要子系统之
图１全电子控制ＥＳ示意图Ｐ
一
，
助力转向系统要求有较好的操纵稳定性、向轻转
电动机输出扭矩由减速齿轮放大，通过万向并
ＥＳ无刷直流电动机控制系统的仿真模型，Ｐ并进行了仿真分析。仿真结果验证了系统的可行性、高可靠性以及控制方法
的有效性，ＥＳ系统的设计提供了新的思路。为Ｐ
关键词：电动助力转向；助力力矩；无刷直流电动机；仿
真
２ＥＳ系统组成原理及其对助力电机的要求Ｐ
维普资讯
触持电棚２６第期０年８０
ＥＳ无刷直流电动机控制系统研究与仿真分析Ｐ
邱少锋，辜承林，小琦，唐卿浩
（中科技大学，华湖北武汉４０７）３０４
ＲｅｅｒｈａｄｉｕａｉｓａｃｎＳｍｌｔｏｎＡｎａｙｉｎｌｓｓｏＢＬＤＣＭｎｔｏｓｅＥｑｕｐｐｄｗｉｈＥＰＳＣｏｒｌＳｙｔｍｉｅｔ
统中，Ｐ系统主要由三大部分构成：ＥＳ信号传感器
（包括转矩传感器和转速传感器）转向助力机构，（电机、离合器、减速传动机构）以及电子控制单元（包括控制单元和驱动单元）。 …
方
ｍｔＢＤＭ）ｔｅｉｌｉｏｅｏＰｏｔｌｙｔ — ｏｒ（ＬＣ，ｈｍｕｔｎｍｄｌｆＳｃｎｒｓｍｕｏｓａｏＥｏｓｅ

电动助力转向系统助力电机的匹配

电动助力转向系统助力电机的匹配本文对电动助力转向系统助力电机的匹配进行了分析，阐述了电机扭矩、转速参数的确定方法，为我国电动助力转向系统的设计提供了一定的借鉴。

标签：电动助力转向器；助力电机；匹配分析1 引言电动助力转向系统（EPS）具有操纵稳定、节能环保的特点，是转向系统的发展方向之一。

本文通过对EPS系统助力电机的扭矩、转速匹配，为EPS的设计提供了理论指导。

2 助力电机的匹配电动助力转向系统是一种新型的汽车转向系统，最先应用在日本的微型轿车上[1]，具有以往任何助力转向系统所不具备的助力效果和车速感应能力，安装电动助力转向系统的汽车提高了汽车的操纵稳定性与轻便性、“路感”、回正性等。

电动助力转向系统要求助力电机的工作电压低，并且具有足够大的额定功率和额定电流。

为了能够提供稳定可靠的助力转矩，EPS系统必须具有扭矩较大、力矩波动、转动惯量较小、易于控制等性能。

2.1 布置形式EPS系统按照助力电机安装位置可分为转向轴助力式C-EPS、小齿轮助力式P-EPS、齿条助力式R-EPS三种类型[2]。

选择类别时，汽车电机的性能、前轮垂直负荷、转向器附近空间等因素都要综合考虑。

C-EPS和P-EPS适于前轴负荷小于9千牛，1.5升以下的中小型车上，R-EPS转向系统适于9千牛以上，超过2升的大型车。

2.2 类型选择助力电机主要分为永磁有刷直流电机和永磁无刷直流电机。

有刷电机由于其机构简单、技术成熟、成本低廉得到广泛应用，助力电机应用车载12V直流电源[3]。

2.3 转矩匹配转矩确定依据：汽车处于原地静止转向，施加于方向盘的最大手部转矩不超5.5～7.5牛.米，电动机最大输出转矩Tmax满足下式：Tmax>（Trmax-Tdmaxgp）/（gpgm）（1）式中，Tmax为转向盘最大转矩；gp为转向器角传动比；gm为减速机构传动比。

Trmax为最大转向阻力矩。

由上式可知：助力电机最大输出转矩与Trmax、Tdmax、gp和gm有关。

汽车电动助力转向系统匹配设计计算及验证

汽车电动助力转向系统匹配设计计算及验证作者：吕祥张晶韦锦佳刘春元杨魏绮来源：《时代汽车》2019年第02期摘要：转向系统是汽车重要的组成部分，本文根据实际工作情况，介绍了汽车电动助力转向系统计算匹配，并验证了该方法的实用可行性。

关键词：电动助力转向系统匹配；齿条力；电机匹配1 引言转向系统影响着汽车行驶中的操纵稳定性以及行车安全，是汽车重要的系统之一。

电动助力转向系统（Electric Power Steering，简称EPS）具有节能、环保、高效等诸多优势，成为目前转向系统发展的主流趋势。

电动助力系统基本工作原理：当驾驶员转动方向盘时，控制器接收外部输入信号进而控制电机产生适当的助力大小及方向，为汽车转向提供助力。

开发EPS系统首先需要对转向系统进行合理匹配，基于有刷电机技术成熟，控制器简单，成本低，国内生产的电动助力转向系统多为有刷电机管柱式助力（即C-EPS），本文根据实际需要对C-EPS系统（见图1）进行匹配。

2 转向器匹配转向器是汽车转向系统的核心部件，汽车上常用的转向器较多为齿轮齿条式转向器和循环球式转向器。

齿轮齿条转向器结构简单、紧凑，质量小，布置占用体积小，省去循环球式转向器的直拉杆和转向摇臂结构，传动效率高，制造成本低等优点，广泛应用于乘用车上[1]。

本文选用齿轮齿条式转向器。

2.1 转向器最大输出转矩汽车转向过程中主要克服原地转向阻力矩、重力回正力矩、转向系统内部摩擦阻力。

根据经验，汽车满载时原地转向到极限具有最大的转向阻力矩，转向器的最大输出转矩应根据这一工况满足下式：其中：R—轮胎静半径，mm；σ—主销内倾角，deg；rs—主销偏移距（见右图2），mm；δ—轮胎内转角，deg。

2.2 最大齿条力计算当汽车轮胎转到极限位置时，考虑转向系统内部摩擦阻力，此时最大齿条力计算如下公式：（2-4）其中：Fmax—最大齿条力，N；Ff—转向系统内部摩擦阻力，取Ff=200N；L—转向节臂有效长度（图3），mm。

电动助力转向系统电机驱动电路的研究

电动助力转向系统电机驱动电路的研究电动助力转向系统（EPS）电机驱动电路的研究是现代汽车技术发展的重要方面，它能够减轻车辆操控者的负荷，提高汽车性能和安全性能。

目前，基于有源电动助力转向系统（EPAS）的汽车正在迅速普及，其基本原理和关键组件是EPAS电机驱动电路。

因此，对EPAS 电机驱动电路进行全面研究和理解，对现代汽车技术的发展具有重要意义。

EPAS电机驱动电路是一种用于控制EPAS电机的控制电路，它由电源、驱动电路和控制电路组成。

EPAS电机的电源来自电池，驱动电路由晶体管和集成电路组成，它能将电源变换成EPAS电机需要的低电压高频正弦电流，而控制电路则是由定时器、反馈电路和数字控制器组成，能实现EPAS电机的速度、力矩和转向角度等控制。

EPAS电机驱动电路的特点之一是控制性能的高稳定性，这是由电路中的反馈控制实现的。

反馈控制分为绝对反馈和相对反馈两种，前者是通过检测电路输出和输入的差值，根据反馈信号来控制EPAS 电机，而后者则是由检测反馈信号与设定值的差值来控制EPAS电机，前者可以得到较高的控制精度，后者具有较低的环境抗干扰能力和容错性。

另外，EPAS电机驱动电路当前也采用了集成电路设计，以减少电路上的组件，提高系统的可靠性与可维护性。

在电路的设计上，也应采用绿色设计理念，采用少量的元器件，以减少系统的功耗，降低系统的故障率，提高系统的控制性能。

此外，还要注意EPAS电机驱动电路的安全性。

系统在高速运行时，由于噪声和抖动的原因，可能会导致意外的变化，甚至发生危险的情况，这时EPAS电机驱动电路需要及时做出反应，以确保系统的稳定性。

因此，EPAS电机驱动电路设计中应采用可靠的故障诊断技术，实现对系统故障的及时检测和故障处理，确保系统的安全性和可靠性。

总之，EPAS电机驱动电路的研究是现代汽车的重要组成部分，它的设计要求不仅要考虑控制性能和可靠性，而且要考虑安全性，以确保系统的正常运行。

汽车EPS系统永磁同步电机驱动与程序的设计研究

第２７卷第３期
２０１３年９月
湖北汽车工业学院学报
ＪｏｕｒｎａｌｏｆＨｕｂｅｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＡｕｔｏｍｏｔｉｖｅＴｅｃｈｎｏｌ
Hale Waihona Puke Ｖｏ１．２７Ｎｏ．３Ｓｅｐ．２０１３
２．ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌａｎｄＡｕｔｏｍｏｔｉｖｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＨｅｆｅｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈｅｆｅｉ２３０００９，Ｃｈｉｉｉａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｈｅｃｉｒｃｕｉｔａｎｄｐｒｏｇｒａｍｗｈｉＣｈｃａｎｄｒｉｖｅＥＰＳｍｏｔｏｒｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙｗｅｒｅｄｅｓｉｇｎｅｄ．ＭＯＦＥＴ
ＤｅｓｉｇｎＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＰＭＳＭＤｒｉｖｅＣｉｒｃｕｉｔａｎｄＰｒｏｇｒａｍｏｆＡｕｔｏＥＰＳＳｙｓｔｅｍ
ＺｈａｏＳｈｕｙａａｈ，ＺｈｏｎｇＬｉａｎｇ２
ｄｏｉ：１０．３９６９￣．ｉｓｓｎ．１００８－５４８３．２０１３．０３．００５
汽车ＥＰＳ系统永磁同步电机驱动与程序的设计研究

汽车先进的电动助力转向(EPS)系统

一一
ＡｕｄｉＡ３，ＧｏｌｆＶ，ＯｐｅｌＣｏｒｓａ）。由于该系统缓冲减振、主动回正和子部分（助力单元）。转向特性曲线的匹配调整都通过软件来实现，所以在转向调节方面具有上部转向柱的机械部很高的灵活性
①上部转向柱总成上部转向柱用４个螺栓固定在一个支
１．引言架上，该支架与组合汽车电动助力转向系统（也称为ＥＰＳ），首次使用是在宝马Ｅ８５的车仪表的支撑管焊接在型上。该系统在转向力和转向感觉方面具有典型的ＢＭＷ特性ＥＰＳ是起。支撑管的支架种传动比很小的运动型转向系统，该系统可以通过行驶动态控制按用４个螺栓固定在车身钮在标准模式与运动模式之间进行切换、根据车速进行工作并且具有上。上部转向柱的组装工作可分为上部转主动回位功能。ＥＰＳ系统适用于因车重较低而需要较小转向力的车辆上（例如向柱的机械部分和电
子方式调节取决于车速的转向助力。控制单元根据不同的
输入参数确定所需
・助力单元：助力单元由ＥＰＳ控制单元、带蜗杆传动机构的ＥＰＳ电机和内部ＥＰＳ传感器组成。・转向角传感器：转向角传感器是上部转向柱机械部分的零件。 ②下部转向柱总成下部转向轴分为两件，将较高的转向力从上部转向柱传递到转向器上。因为在右侧驾驶型车辆上下部转向轴比较靠近排气歧管，所以塑料套管采用耐高温塑料制成。 ③齿轮齿条式转向器总成这是一个纯机械式转向器。在这个转向器内集成了一个新型缓冲压块。此外还在传统压块的基础上，集成了一个缓冲器及标准弹簧。转向器总成包括：齿条，转向横拉杆。３．先进ＥＰＳ的性能特点３．１ＥＰＳ的性能优势

EPS电控助力转向系统的实训心得

EPS电控助力转向系统的实训心得
作为一名学习汽车维修与检测专业的学生，我有幸参与了EPS电控助力转向系统的实
训课程。

通过这次实训，我对EPS电控助力转向系统有了更加深入的了解，并获得了
一定的实操能力。

首先，EPS电控助力转向系统是指通过电动助力器件实现转向力矩的辅助，提高驾驶
者的操控感和驾驶舒适性。

在实训课程中，我们首先学习了EPS系统的工作原理和组
成部分。

EPS系统由转向传感器、助力电机、控制模块、转向柱和转向机构等组成。

通过控制模块对助力电机施加不同的电流，可以实现不同的转向力矩。

在接触实际操作时，我学习了如何正确地检修和维修EPS系统。

首先，我们学习了使
用多功能示波器和电流钳等工具，对EPS系统进行故障诊断。

通过观察示波器上的信
号波形和测量电流大小，可以判断故障点所在。

然后，我们学习了如何拆装和安装EPS系统的各个部件。

对于故障的EPS控制模块，我们还学习了如何使用编程工具对
其进行编程和校准。

通过实训，我不仅了解了EPS系统的工作原理，还掌握了故障诊断和维修的技能。

在
实际操作中，我发现EPS系统的故障往往与助力电机、控制模块和转向传感器等部件
有关。

因此，我更加注重这些部件的检修和维护。

在拆装和安装过程中，我也学会了
如何正确选择工具和操作。

总的来说，EPS电控助力转向系统的实训让我收获颇丰。

通过理论学习和实际操作，
我掌握了EPS电控助力转向系统的工作原理和维修技能。

这不仅提高了我的专业能力，也为我将来从事汽车维修工作打下了坚实的基础。

EPS控制器设计匹配及使用

EPS控制器设计匹配及使用EPS（Electric Power Steering，电动助力转向）是现代汽车中常见的转向系统之一，使用电动机代替液压提供转向助力。

EPS控制器设计的目标是提供准确、稳定和安全的转向助力，并满足各种驾驶条件下的需求。

EPS控制器的设计首先需要考虑的是系统的传感器和执行器，它们用于感知车辆的转向状态和提供相应的助力输出。

常见的传感器包括转向角传感器、转向助力传感器、转向速度传感器等，而执行器则是电动助力转向电机。

这些传感器和执行器需要与EPS控制器进行匹配，在设计时需要考虑它们之间的兼容性和通信协议。

另外，EPS控制器还需要具备一定的控制策略，用于根据传感器的输入数据来实现转向助力的输出。

常见的控制策略包括基于模型的控制方法和基于经验的控制方法。

基于模型的控制方法使用数学模型描述转向系统的动态特性，通过调节控制器参数来实现期望的转向助力输出。

而基于经验的控制方法则是根据实际测试数据和经验公式来设计控制逻辑。

在设计控制策略时需要考虑车辆的稳定性、安全性以及驾驶员的操控感受。

此外，EPS控制器还需要考虑故障检测和容错机制。

由于EPS系统的重要性，一旦发生故障可能会对车辆的操控造成严重影响。

因此，EPS控制器需要具备故障检测和容错机制，能够及时检测系统故障并采取相应的措施来保证车辆的安全性。

最后，EPS控制器的设计还需要考虑系统的可扩展性和性能优化。

随着汽车技术的不断发展，EPS系统也在不断进化，新增了许多功能和特性。

因此，EPS控制器需要具备一定的可扩展性，能够适应新的需求和功能的添加。

此外，为了提高系统的性能，EPS控制器还需要对计算能力、响应时间等指标进行优化。

在使用EPS控制器时，需要根据车辆型号和具体需求进行配置和调试。

首先，需要根据车辆的驾驶条件选择合适的控制策略和参数设置。

然后，将EPS控制器与传感器和执行器进行连接，确保其正常工作。

最后，进行相关的调试和测试，包括转向助力输出的准确性、稳定性和安全性等方面的验证。

EPS跑偏补偿功能系统匹配实验研究

10.16638/ki.1671-7988.2019.13.036EPS跑偏补偿功能系统匹配实验研究周锦鸿，黄乾生（博世华域转向系统有限公司，上海201800）摘要：文章对电动助力转向系统（EPS）跑偏补偿功能（PDC）的系统匹配实验详尽研究，对相关实验方法、实验条件、实验流程以及接受标准进行分析，总结出了一系列符合开发需求的方法与标准。

对今后跑偏补偿功能乃至其它驾驶辅助高级功能的系统匹配实验具有借鉴意义。

关键词：EPS；跑偏补偿功能；系统匹配实验中图分类号：U463.4 文献标识码：A 文章编号：1671-7988(2019)13-104-02A study of system matching experiment for EPS Pull Drift Compensation functionZhou Jinhong, Huang Qiansheng（Bosch HUAYU Steering Systems Co., Ltd., Shanghai 201800 )Abstract:In this paper, the system matching experiment of the Pull Drift Compensation(PDC) function of Electric Power Steering(EPS) is studied in detail. The relevant experimental methods, experimental conditions, experimental process and acceptance criteria are analyzed, and a series of methods and standards that meet the development requirements are summarized. It can be used for reference in the future system matching experiments of Pull Drift Compensation function and other advanced driving assistance functions.Keywords: Electric power steering; Pull Drift Compensation; System matching experimentCLC NO.: U463.4 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2019)13-104-02引言现如今，为了便于道路积水的排出，道路设计通常是中间高而两边低。

EPS系统助力特性与控制策略研究

ＧＬ－ｎＺＮｉＷＡＧＳｕｘａｊｎＮｈ — ｉｎ
（ｃｏｌｆｃａｉｌｎｕｏｏｉｎｉｅｒｇＸａｇａｎｖｒｔ，ｉｇｎ４１５，ｈｎ）ＳｈｏｏｈｎｃｄＡｔｔｅＥｇｅｎ，ｉｎｆｎＵｉｓｙＸａｆ０３ＣｉａＭｅａａｍｖｎｉｅｉｎａ
２１００年第１Ｏ期（总第２１）３期
农业装备与车辆工程
ＡＲＣＬＵＲＬＥＵＰＮＧＩＵＴＡＱＩＭＥＴ＆ＶＨＣＥＥＧＮＥＩＧＥＩＬＮＩＥＲＮ
Ｎｏ１２０．００１
（ｏＭｙ２１Ｔｔｌ３）
车速的增大而减小，同时与转向盘力矩也有关，因此可以用电动机电流、向盘力矩、速三者的变转车化关系曲线来表示助力特性。
１１Ｐ系统助力特性曲线．ＥＳ
车速和转向盘转矩计算出的电动机助力的大小：
而控制策略直接影响到电动助力转向系统的控制效果，由于ＥＳ系统的工作环境复杂多变．面干Ｐ路
Ａｂｔａｔ１ｅｍｅｏｅｒｉｅｔｅＥＳｓｓｍ（ｌｔｃＰｗｒｔｅｎｙｔｍ）ａｓｔｈｒｃｒｔｙｆｚｙｃｎｒｌｒｓｒｃ：１ｔｄｔｄｔｍｎＰｔ１ｈｏｅｈｙｅＥｅｒｏｅｅｒｇｓｓｃｉＳｉｅｓｓｄｃａａｔｉｉｂｚｏｔｌｉｅｅｓｃｕｏｅ
ｓｒｔｇｎｈｕｚｏｔｌｔｔｇｅｓｕｉｄ，ａｄｔｅｓｌｔｎｕｄｒｔｅＭＡＴＡＢＳｍｕｉｋｅｖｒｎｎｒａｒｅｕ．ｔｅｙａｄｔｅｆｚｙｃｎｒｒｅａｔｄｅｎｈｉａｉｎｅａｏｓａｙｒｍｕｏｈＬ／ｉｌｎｉｍｅｔｅｃｒｉｄｏｔｎｏａ

沙滩车EPS系统助力电机控制算法研究

Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＩｎｏｒｄｅｒｔｏｒｅｓｅａｒｃｈＡＴＶｅｌｅｃｆｉｃｐｏ￣ｅｒｓｔｅｅｒｉｎｇｓｙｓｔｅｍ．ｔｈｅｓｔｒｕｃｔａｒｅｏｆｔｈｅｅｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍｗａｓａｎａｌｙｚｅｄ；ｔｈｅｍｏｄｅｌｏｆｅｌｅｃｔｒｉｃｐｏｗｅｉ￣￣ｔｅｅｒｉｎｇｓｙｓｔｅｍａｎｄｓｉｍｐｌｉｆｉｅｄｍｏｄｅｌｏｆｓｔｅｅｒｉｎｇｐｏｗｅｒｍｏ— ｔｏｒｆｏｒＡＴＶｗｅｒｅｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ．Ｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅｍｏｄｅｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｔｅｓｔｒｅｓｕｌｔｓ，ＰＩＤｃｏｎｔｒｏｌｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆＥＰＳｗｅｒｅｐｒｅｌｉｍｉｎａｒｉｌｙｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ．ＴｈｅｐｒｏｇｒａｍｆｌｏｗｃｈａｒｔｏｆＰＩＤｃｏｎｔｒｏｌｗａｓａｎａｌｙｚｅｄ，ａｎｄｔｈｅＰＩＤｃｏｎｔｒｏｌａｌｇｏｒｉｔｈｍｗａｓｖｅｒｉｆｉｅｄｂｙｒｅａｌｖｅｈｉｃｌｅｔｅｓｔｄａｔａ．ＴｈｅｃｕｒｖｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗＡＴＶＥＰＳｍｏｔｏｒｒｕｎｓｓｔａｂｌｙａｎｄｒｅｓｐｏｎｄｑｕｉｃｋｌｙ．Ｔｈｅｔｅｓｔｒｅｓｕｌｔｓｉｎｄｉｃａｔｅｔｈａｔｔｈｅｔｅｓｔｄａｔａｍｅｅｔｔｈｅｄｅｓｉｇｎｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓａｎｄｔｈｅｅｌｅｃｔｒｉｃｍｏｔｏｒｃｏｎｔｒｏｌａｌｇｏｒｉｔｈｍｉｓｆｅａｓｉｂｌｅ．
第２７卷第３期２０１３年９月
湖北汽车工业学院学报ＪｏｕｒｎａｌｏｆＨｕｂｅｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＡｕｔｏｍｏｔｉｖｅＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
Ｖｏｌ＿２７Ｎｏ．３Ｓｅｐ．２０１３
ｄｏｉ：１０．３９６９６．ｉｓｓｎ．１００８－５４８３．２０１３．０３．００９

电动助力转向系统的研究与设计

电动助力转向系统的研究与设计摘要电动助力转向系统(Electric Power Steering System，简称EPS)，是汽车工程领域的热门课题之一。

本文在研究了电动助力转向系统工作原理的基础上，设计开发了EPS的电子控制单元ECU (Electronic Control Unit)的硬件电路和相应的控制软件框图。

本文详细分析了电动助力转向系统电子控制单元的功能，研究开发了以89c52单片机为微处理器的电子控制单元。

控制单元具有实时数据信号采集和系统控制功能，根据采集的数据信号，确定电动机输出的目标电流，利用PWM脉宽调制技术，通过H桥式电路控制电动机的输出电流和转动方向，实现助力转向功能。

在研制了实验用ECU装置后，开发了相应的控制软件。

控制软件分为控制策略的实现和数据信号采集与分析两部分。

整个软件系统采用了模块化的设计思想。

在数据信号采集与控制部分，设计了系统主程序、A/D采集程序、车速信号采集程序和PWM控制程序。

本文所设计的EPS电子控制单元性能稳定，结构合理，与整车匹配性能好，可保证EPS实现良好的转向助力效果。

关键词：电动助力转向电子控制单元单片机控制策略Electronic power steering system Research and DesignABSTRACTElectric Power Steering System (EPS) is one of the focuses research in automotive engineering. This paper is based on the principles of EPS to study the operation, designed and developed the Electronic Control Unit (ECU) and the soft ware diagram of the ECU.The thesis Considers the functions of the electronic control unit of EPS, studied and developed the hardware that adopted 89c51as its microprocessor. The control unit was able to realize real-time data/signal acquisition and system control. The target current of motor output could be determined by the obtained data; and utilizing the Pulse-Width Modulation (PWM) technology, power could be provided to the steering system by controlling the output current and rotation direction through H-bridge circuit.The software program, which was divided into the realization of control strategy and the acquisition & control of data/signal, was developed in modular after the design of experimental ECU was completed. And the main program, A/D acquisition program, speed signal acquisition program and PWM control program are developed in the second part.The result showed that the electronic control unit designed was with stable performance, appropriate structure and excellent matching condition, and the excellent power steering effect could be ensured by EPS.Key words: Electric Power Steering System (EPS) Electronic Control Unit Single-Chip Microprocessor Control Strategy目录前言 (1)第1章绪论 (2)1.1汽车电动助力转向系统的特点 (2)1.2电动助力转向系统国内外的研究现状 (4)1.3 EPS的发展趋势和急待解决的核心技术 (5)1.4本课题研究的目的与意义 (6)第2章电动助力转向系统方案确定及工作原理 (7)2.1电动助力转向系统的工作原理 (9)2.1.1电动助力转向系统的组成和工作原理 (9)2.1.2电动助力转向系统的分类 (11)2.1.3电动助力转向系统的技术要求 (12)2.2电动助力转向系统的数学模型 (13)2.2.1转向盘和转向柱输入轴子模型 (14)2.2.2电动机模型 (14)2.2.3输出轴子模型 (16)2.2.4齿轮齿条子模型 (16)2.3电动助力转向系统的主要部分 (17)2.3.1转矩传感器 (18)2.3.2车速传感器 (19)2.3.3直流电动机 (20)2.3.4电磁离合器 (21)2.3.5减速机构 (22)2.3.6电子控制单元ECU (23)第3章电动助力转向系统的硬件设计 (24)3.1电子动力转向系统控制器的总体结构 (24)3.2控制器微处理芯片的选择 (26)3.2.1控制器微处理器常用芯片及选型 (26)3.2.2 89C52芯片及A/D转换芯片介绍 (26)3.2.3 89C52外部总线扩展及片外ROM的连接 (28)3.3控制器输入通道的设计 (30)3.3.1转矩信号的采集 (30)3.3.2电动机电流信号的采集 (31)3.3.3车速信号的采集 (33)3.4控制器输出通道的设计 (34)3.4.1电动机的PWM控制 (34)3.4.2电磁离合器和显示控制电路的设计 (39)3.4.3 电动机保护电路及继电器驱动电路设计 (40)3.5系统供电电源电路设计 (41)3.6系统硬件抗干扰措施 (42)第4章电动助力转向系统的软件设计 (45)4.1 EPS的控制策略 (45)4.1.1 EPS的PID控制 (45)4.2电子动力转向系统各功能模块的软件设计 (48)4.2.1 A/D采集程序 (48)4.2.2 PWM控制程序 (49)4.2.3车速信号采集程序 (51)4.2.4系统主程序 (53)结论 (55)谢辞 (56)参考文献 (57)附录 (59)外文资料翻译 (66)前言转向系统作为汽车的一个重要组成部分，其性能的好坏将直接影响到汽车的转向特性、稳定性和行驶安全性。

eps 助力控制策略和测试研究分析

车辆工程技术9车辆技术EPS 助力控制策略和测试研究分析段金萍（长城汽车股份有限公司,河北保定 071000）摘　要：伴随汽车行业的日益发展，人们对转向功能的要求日益增高。

EPS 系统油耗低、运作时间短，凭借可控的助力系统性能日益受到人们的关注。

笔者探讨了EPS 系统的控制策略，根据常规PID、电机补偿机制、扭转力矩变化率等策略，并根据与样车的对比测试，得出该策略符合行业标准，顺应了汽车行业的发展大趋势。

关键词：EPS 助力控制；测试研究分析；大趋势0　引言近年来，我国汽车需求量不断增加，汽车行业也正处于迅猛发展的态势，在需求量不断上升的同时，消费者也对汽车的质量提出了更高的要求，驾车体验也逐渐要求汽车的能耗低，性价比高，性能强。

最近一段时间，我国新能源汽车行业发展迅速，传统意义上的转向系统包括机械和液压都已无法满足现阶段消费者的需求。

在如此背景之下，EPS 即电子助力转向系统应运而生。

1　电子助力转向系统（EPS）概述所谓EPS，其实是英文Electric Power Steering 的缩写，即电子助力转向系统。

汽车的发展历史上，转向系统从最初的机械到液压再到电控液压，最后来到了电子助力转向系统。

相比于传统的动力转向系统，电子助力转向的特征优势体现于以下两个方面：（1）油耗低，运作时间短。

通常的液压助力转向系统，无论汽车是否在行进过程中出现转向，它都在运作，都会消耗发动机动力，然而电子助力转向系统则不会这样，它只会在转向时运作，非转向时不消耗动力。

因此，可以有效降低汽车燃油消耗。

（2）驾车时适应性强，助力大小可控。

传统的液压助力转向系统，其所提供的转向助力无法随车速的变化而变化。

换句话说，如果当驾驶员在高速公路上行进时，转向动力小，就会出现转向困难，车辆的整体稳定性不强，驾驶员也缺少安全感。

然而，在电子助力转向系统下，车辆的转向适应性更强，车辆低速时，转向助力较大，车辆高速时，转向助力小，更有利于驾驶员的把控，提升车辆稳定性。

C-EPS系统匹配研究

ＳｕｄｉＣ—ＥＰＳＳｓｅａｃｔｙＯｌｙｔｍＭｔｈ
ＷＡＮ（ｅ－ｉｎＳ；ＷｎＪａ，ＨＡＷｅ－ｉ，ＡＮＧｅｄｎ，ＡＮＧＨａ — ｅｇＬＡＯｕＯｎｂｎＴＸｕ－ｏｇＷｉｆｎ，ＩＷ
与整车所需齿务力对比判定，ＣＥＳ系统的电机、轮蜗杆机构的选型提供依据。为 —Ｐ蜗关键词：柱助力式电动转向系统；管电机；轮；杆蜗蜗
中图分类号：６．Ｕ４３４
文献标志码：Ａ
文章编号：０６３３（０２０ — （７０１０ — ３１２１）５０） — ３０
ｒ，／／０Ｆ≤ ７，，
力，经蜗轮蜗杆机构将助力放大，传递到管柱上，实现助力控制。该助力作用在转向管柱上，经过转向器将助再力进一步放大并将转动转变为直线运动后，传递到车轮
上，最终实现转向功能。如图１所示。
能达到的最大输出齿条力。当最大输出齿条力Ｆ大于来自轮胎的阻力时，转向系统即可推动轮胎转动。
程式：
１系统建模
１１Ｃ— Ｓ工作原理．ＥＰ
２ｒ７Ｍ０ｉｒ＋一７‘ （ ’ ￣（帆７０／】
＿厂
（）１
式中：Ｆ为输出齿条力；为机械转向器线角传动比；ｉ叼为机械转向器效率，经验值０５为电机输出转矩；．；８为蜗轮蜗杆传动比；。卵为蜗轮蜗杆效率，经验值Ｏ；为转向．８盘输入力矩；为转向管柱摩擦力矩ｉ为转向器摩擦力。厂

EPS控制器设计匹配及使用

ecuecu硬件设计硬件设计发动机转速扭矩传感器角度传感器助力电机can总线点火信号诊断口输入信号转速模块处理电路车速模块处理电路扭矩传感嚣电路角度传感器电路诊断口模块电路can总线模块电路指示灯模块电路驱动模块电路电机转速模块电路电流检测模块电路点火信号模块电路指示灯主电源电源模块电路故障检测模块电路在线检测电路参数在线调整电路ecu输出信号eps控制器设计及使用要点天津德科汽车部件有限公司tianjindicoautopartscoltd
输入信号
ECU
发动机转速
转速模块处理电路
车速
车速模块处理电路
MCU
扭矩传感器
扭矩传感嚣电路
角度传感器
角度传感器电路
诊断口 CAN总线
诊断口模块电路 CAN总线模块电路
点火信号
点火信号模块电路
主电源
电源模块电路
天津德科汽车部件有限公司 Tianjin Dico Auto Parts Co.LTD.
输出信号
天津德科汽车部件有限公司 Tianjin Dico Auto Parts Co.LTD.
1. 控制器内部故障 2. 主力矩传感器输出异常(电压过高或过低) 3. 付力矩传感器输出异常(电压过高或过低) 4. 主副力矩差异过大 5. 主力矩传感器相位补偿偏差超限 6. 电流传感器零点偏移过大 7. 电机断线 8. 控制器电流超限 9. 电机电压异常 10.无车速信号 11.无转速信号 12.电源电压异常（电压过高或过低） 13.………….
天津德科汽车部件有限公司 Tianjin Dico Auto Parts Co.LTD.
EPS控制器设计、匹配及使用
王豪天津德科汽车部件有限公司
2010.07
EPS 控制器设计及使用要点

EPS新型助力特性曲线设计与研究.caj

2013年第32卷11月第11期机械科学与技术Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering November Vol．322013No．11收稿日期：2012-10-08基金项目：湖南省自然科学基金项目（11JJ5029）资助作者简介：欧阳伟（1987－），硕士研究生，研究方向为汽车底盘控制技术，stephenoyer@163．com ；周兵（联系人），副教授，博士，bingo －hnu@yahoo．com．cn 欧阳伟EPS 新型助力特性曲线设计与研究欧阳伟，周兵，范璐（湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室，长沙410082）摘要：基于转向轻便性和路感对EPS （电动助力转向系统）常用的直线型和曲线型助力特性曲线进行了分析，设计一种能更好地协调低车速时转向轻便性和高车速时路感的助力特性曲线。

在MATLAB /Simulink 中建立了电动助力转向系统动力学仿真模型，并对3种助力特性曲线进行了仿真研究。

研究结果表明：新型助力特性曲线在低车速时具有比直线型和曲线型助力特性曲线更好的转向轻便性，在高速时具有与曲线型助力特性曲线相当，而比直线型助力特性曲线更好的路感。

关键词：电动助力转向系统；转向轻便性；路感；助力特性曲线中图分类号：U463.4文献标识码：A文章编号：1003-8728（2013）11-1712-05Design and Study on the New Assistance Characteristic Curve of EPSOuyang Wei ，Zhou Bing ，Fan Lu（State Key Laboratory of Advanced Designed and Manufacture for Vehicle Body ，Hunan University ，Changsha 410082）Abstract ：In this paper ，the frequently-used assistance characteristic curves of electric power steering which are called linear-typed characteristic and curve-typed characteristic are compared and analyzed based on the steering handiness and road feel．Then a new assistance characteristic curve is proposed and designed ，which can coordinate the steering handiness and road feel better．At last ，the dynamic model is built in MATLAB /Simulink software for simulating three kinds of assistance curve．The simulation results indicate that the new assistance characteristic curve is superior to the linear-typed and curve-typed in terms of steering maneuverability at low velocity ，while at high velocity ，the effect of new assistance characteristic is the same as that of curve-typed characteristic in terms of road feel ，but better than linear-typed characteristic．Key words ：computer simulation ；controllers ；maneuverability ；mathematical models ；MATLAB ；steering ；velocity ；electric power steering ；steering handiness ；road feel ；assistance characteristic汽车电动助力转向（EPS ）是一种用电动机直接为汽车转向系统提供助力的高新技术，具有液压助力转向系统所不具有的低能耗、环保、高主动安全性等优点，代表着未来汽车电动助力转向技术的发展方向［1］。

EPS电动助力转向系统的标定

道路试验客观评价：
原地转向轻便性试验蛇行试验稳态回转试验
EPS系统的标定
EPS控制策略
EPS系统需要根据车速，转向盘转矩给定合适的助力加装EPS的转向系统会增加回正时的摩擦阻力，需进行摩
擦补偿控制避免高速转向时回正超调，需进行阻尼控制为了减小 EPS 系统电机减速器总成的惯量影响,提高快速
转向响应能力，需进行惯性控制为避免高温环境下继续以较大电流助力，超出半导体器件
EPS 系统参数标定取值范围
助力增益： 0—2 主动回正系数：0—3 力矩微分系数：0—0.2 阻尼补偿系数：0—0.02 惯性补偿系数：0—0.002 摩擦补偿系数：0—2
实验评判标准
主动回正系数：不同车速段，方向盘恰好回正，没有不足也不回正超调。
力矩微分系数：不同车速段，加速转向系统的动态响应，且保证高速时不发飘。
以及电机所能承受的极限状态，则根据温度信号对电机助力电流进行限制，需进行超载保护控制
EPS标定系统参数
检测参数：
标定参数：
转向盘扭矩
助力增益
转向盘转速和方向
主动回正系数
当前车速
力矩微分系数
实际电流值（反馈信号）
阻尼补偿系数
惯性补偿系数
摩擦补偿系数
标定目的：在一定的车速下对上述EPS参数调整、优化并确
T h m a x 有助力时转向盘上由驾驶员提供的最大力矩，等于T2
试验时，我们先在没有助力系统的车上测出0km/h和80km/h时的最大阻力矩，按照上述方法设计出直线型助力特性，0km/h和 80km/h之间的整数车速度 10km/h,20km/h……按角度等分。其它的车速可用插值运算得到。
标定需确定T1，T2，斜率K T1可由实验获得，如某轿车为1T2 T1

C-EPS系统匹配研究

C-EPS系统匹配研究王文建;邵文彬;唐学东;王海峰;廖武【摘要】The authors build the model of C-EPS to simulate the power of C-EPS and then validate the model by using the parameters of an existing car,in order to offer the reference for the parameters selection of motor,worm wheel and worm of C-EPS.%建立管柱助力式电动转向系统,即C-EPS的力学模型,并以现有车型数据为例,将C-EPS的助力与整车所需齿条力对比判定,为C-EPS系统的电机、蜗轮蜗杆机构的选型提供依据。

【期刊名称】《客车技术与研究》【年(卷),期】2012(000)005【总页数】3页(P7-9)【关键词】管柱助力式电动转向系统;电机;蜗轮;蜗杆【作者】王文建;邵文彬;唐学东;王海峰;廖武【作者单位】江淮轿车技术中心乘用车研究院底盘部,合肥236001;江淮轿车技术中心乘用车研究院底盘部,合肥236001;江淮轿车技术中心乘用车研究院底盘部,合肥236001;江淮轿车技术中心乘用车研究院底盘部,合肥236001;江淮轿车技术中心乘用车研究院底盘部,合肥236001【正文语种】中文【中图分类】U463.4近年来，EPS的应用已越来越广泛，其装车量飞速上升，2008年为68万辆，2009年为95万辆，2010年为130万辆[1]。

在EPS装车量高速增长的背景下，EPS在整车上的匹配设计日益重要。

但由于EPS在国内还属于新技术，所以EPS 的匹配设计是目前急需研究的课题。

据统计，目前在国内外EPS中装车量最多的是管柱助力式电动转向系统，即C-EPS[2]。

本文根据C-EPS的机械结构及电机的特性，建立C-EPS的数学模型，为C-EPS系统匹配提供工具；并以某车型为例进行验证，确保模型的准确性。