eps助力轉向
eps關鍵技術
1 控制模組控制原理
控制電機電流訊號的原理如圖3所示
,控制單元採用了閉環反饋調節,利用
pid調節器
,將電機的實際電流反饋回來與來自微控制器的目標電流相比較
,經過轉換從而得到控制電機的斬波訊號
,該訊號經過電機驅動電路可驅動電機進行轉向助力。
控制電樞電流採用了電流反饋,使得電機的目標電流和實際工作電流之間的誤差減少到足夠小
,從而使系統能夠很快達到穩定狀態。
根據助力控制內容的不同,系統控制演算法分為助力控制、阻尼控制和回正控制。
助力控制協助駕駛員轉向
,減輕轉向力
;阻尼控制在汽車高速行駛時適當增加轉向阻力
,實現高速駕駛時的
「穩重手
感」;回正控制協助汽車轉向盤在轉向後自動回正或在駕駛員操作下輕便的回正。
在低速行駛時
,控制內容以助力控制和回正控制為主
,在高速行駛時
,以阻尼控制為主。
在不至引起歧義情況下
,對系統控制內容簡稱為助力控制
,如電動助力控制
,電動助力式轉向系統等。
控制系統應具有較強的抗干擾能力,能適應汽車在各種路況下行駛
,並實現實時最佳智慧型控制。
其實時智慧型控制的核心內容
,即是採集扭矩或轉角感測器訊號以及汽車行駛的速度訊號
,判斷實時助力控制內容
,依據相應助力控制演算法確定助力電機電流的大小和方向
,然後根據反映汽車負載的軸重訊號對助力電流訊號進行修正後輸出
,從而完成智慧型化的助力轉向控制。
2 eps大負荷輸出中存在的問題
eps如用於大排量的汽車
,所用的電機功率必然加大
,轉動慣量和摩擦力矩隨之增大
,這不僅影響輪胎回正性
,還會使轉向時有粘滯感
,助力跟隨性差。
解決這些問題的方法是在控制電路中加上慣量補償和摩擦補償。
電機功率越大,在電壓一定的情況下
,電流增大
,會導致電路溫度過高
,影響電子器件的正常工作。另外,
電機功率越大
,噪音增大
,eps
的電機裝在駕駛室內
,會影響駕駛員的舒適性。
(1)摩擦力矩。在永恆直流電機中
,摩擦力矩的主要**有2個
:1電刷和軸承的機械摩擦
; 2.
磁通損失大的電機需要電刷和換向器有較大的接觸面
,這樣才能減少電阻
,增加磁通密度
,從而使電機輸出功率增大
,但也導致了摩擦力矩的增大。
2)電機的慣量補償和摩擦補償。實際需要的電機電流是助力電流、慣性補償電流、阻尼補償電流和摩擦補償電流之和。電機電流用這些補償電流來校正自己
,從而提供較精確的實際需要電流。其助力電流的大小隨車速的提高而減小。
慣量補償大大改善了轉向時的響應性,可是導致的阻尼問題會影響轉向的穩定性
,在高速情況下最為明顯。
阻尼補償、摩擦補償、慣性補償均與電機轉速相關,在補償中必須給定
,但考慮到電機的轉速與電機的感應電壓有一定的比例關係
,因此不需要額外的感測器即可檢測到。
3 電機總成特點
eps系統採用的電機為直流伺服電機
,其主要特點有以下幾個方面
: 1調速範圍廣
,易於平滑調節
; 2過載、啟動及制動轉矩大
; 3易於控制
,可靠性高
; 4調速時能量損耗小
; 5載入時力矩平滑
; 6噪音小。
eps的助力大小
,取決於電機的大小、電流大小及減速機構的減速比。
對於那些大排量的汽車
,由於助力大
,需大功率的電機
,如果電機太大
,轉動慣量大
,會導致助力跟隨性差,因此
,eps
的使用範圍受電機功率的限制。
在不同的車速、不同的輸入轉向力
,其電機助力電流的大小是不一樣的
,在低車速時
,助力電流大
,高車速時
,助力電流小
,當車速達到某一數值時
,則停止助力
。所有車速範圍的助力電流大小
,靠預先設定的助力曲線來實現。
4扭矩感測器
本轉向器的扭矩感測系統採用接觸式電位器來感受電訊號。扭矩感測系統由輸入軸、輸出軸、扭力杆、滑塊、鋼球及扭矩感測器組成,它獲得方向盤操作力大小和方向的訊號,並
把它們轉換為電壓值
,將它們傳遞到控制模組。
該結構的優點在於扭力杆產生的微小的扭轉角度,通過螺旋球槽、鋼球和滑塊後
,將扭轉角度位移轉換並放大成滑塊的軸向位移。
與非接觸式的光電感測器相比
,結構簡單
,造價低廉。
其缺點是對輸出軸的螺旋球槽及滑塊滾珠槽精度要求高,為了減小滑塊的軸向間隙
,其球槽採用螺旋滾動副,並且
,其光潔度要求高
,因此加工難度大。
如採取普通的球軸承槽
,會使滑塊裝配後其軸向間隙太大
,導致扭矩感測器訊號失真。
另外,扭矩感測器結構採用主路輔路
2路輸出,只有
2路電壓之和在規定的範圍內時
,控制器才會工作。保證了訊號採集的真實性和可靠性。
eps扭矩感測器的發展趨勢
隨著eps系統的不斷完善和發展，對扭矩感測器的精度、可靠性和響應速度提出了跟高的要求。
eps扭矩感測器正呈現以下的發展趨勢：
（1）、測試系統向微型化
!數位化
、智慧型化、虛擬化和網路化方向發展;
（２）、從單功能向多功能發展,包括自補償、自修正、自適應、自診斷、遠端設定、狀態組合、資訊儲存和記憶;
（3）、向著小型化、
整合化方向發展。感測器的檢測部分可以通過結構的合理設計和優化來實現小型化，ic部分可以整合盡可能多的半導體部件、電阻到乙個單獨的
ic部件上，減少外部部件的數量。
（4）、由靜態測試向動態
方向發展。
參考：汽車之家
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