汽车电控助力转向系统关键技术研究(附件)
Electric Power Steering System ，简称 EPS ，即通常所说的电动助力转向系统，是一种新型的汽车动力转向技术，它能够根据路况以及汽车行驶状况对助力电机的助力进行控制与调整，有效地减少了燃料的消耗，使得汽车的操纵稳定性以及行驶安全性得到了提高。而随着科学技术的不断发展，电动助力转向系统不断发展成熟，越来越受到研究学者重视与关注。本文主要通过对电动助力转向系统结构和原理的研究，通过研究其控制策略，建立零部件的动力学模型，进而得到其助力特性曲线，最终掌握其关键技术。关键词 电动助力转向系统，关键技术，控制策略，助力特性曲线
目 录
1 绪论 1
1.1 EPS系统发展历程 1
1.2 EPS系统国内外发展概况 2
2 EPS系统的概述 3
2.1 EPS系统的结构及原理 3
2.2 EPS系统的特点 4
2.3 EPS系统的分类 5
3 EPS系统的主要部件 6
3.1 电机组件 6
3.2 扭矩传感器 9
3.3 车速传感器 10
3.4 电子控制单元 10
4 EPS 系统的关键技术 11
4.1 电动机驱动技术 11
4.2 传感器技术 11
4.3 助力电机减速机构 12
4.4 控制策略 12
4.5 助力特性 14
结论 18
致谢 19
参考文献 20
1 绪论
随着汽车技术的发展，人们越来越注重高效节能环保与高舒适性以及高安全性相结合。电动助力转向系统作为汽车及其重要的组成部分，一直致力于达到这些目标。EPS系统在突破了之前的转向系统的不足之后又继续不断发展完善，具备了高效率、高舒适性、高安全性以及低消耗性等优点，在转向领域已经逐渐发挥出了领军作用。使其越来越受到人们的喜欢。现在随着汽车转向系统的不断研究，这个系统也是响应了汽车节能环保主题，对于汽车领域来说是有着较为重要的意义。中国已经成为世界第一大EPS供需市场，成功超越了欧盟、美国以及日本。鉴于此，本文 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
主要从EPS系统的结构、原理入手，带领大家了解一下EPS系统的关键技术。
1.1 EPS系统发展历程
汽车在行驶过程中不可能一直处于直行状态，当需要转弯或是发生突发状况需要转向避免时，就需要进行转向，所以，转向技术是汽车安全行驶过程中不可或缺的关键技术，所以一般情况下，通常把汽车的转向技术认为是汽车安全的重要保证。现在随着经济的快速发展，科研技术水平不断的提高，汽车的转向系统也经历了几个不同时期的发展。通过时间点来看，转向系统的发展阶段如下：
（1）机械式转向系统。早期的机械转向系统主要由转向操纵机构、转向器、转向传动机构组成，汽车转向完全依赖于驾驶员作用在转向盘上的力，并通过传动机构将该力传递给转向器，从而控制车轮转向。车轮可以转向的范围是通过驾驶员的出的力气的大小来确定的，因此这种系统的操作较为费力且劳动强度较大，但它的优点是：结构较为简单、车子的路感较好、维护简单等，所以对于一些转向要求不高的轻便汽车仍是首选。为了能够产生足够大的转向扭矩，用通俗易懂的办法来说就是增大方向盘，因为方向盘大了，它在与其它方向盘相比时，转到相同的位置时，需要转的角度就小了，所以提高了汽车的转向扭矩。但是需要的方向盘就需要更大的空间，这样的话司机就要花费很大的力气才能够让汽车转向，随着汽车承受的载重越重，轮胎和地面的阻力就越来越大，也就是说汽车就越难，所以在汽车室内安装大的方向盘，汽车驾驶室就小了，司机转动困难就无法达到预期的转向，汽车就会存在安全的隐患。
（2）液压助力转向系统。将外加动力引进汽车转向，是转向系统发展过程中的一个里程碑。液压助力转向系统的基本构造与机械式转向系统基本相同，只是在其基础上加装一套液压助力装置，汽车转向时，发动机的输出动力不完全作用于汽车行驶，其一部分的力会被传递到液压助力装置，液压助力装置再通过转向液压泵将该力施加到转向系统上。和机械式转向系统相比，这种系统操纵起来较为简单、也比较的灵活、可以为驾驶员省力、维护也方便快捷，高速行驶的轿车便会装上。当汽车以较低的速度行驶时，遇到弯道需要转弯的情况下，司机需要通过额外的助力才能够使汽车转向，液压装置中的发动机做功功率也就加大了，这功率一大，机器就会有较大的声响，对系统会有较大的伤害，在使用这个机械装置时，它的体积会变大，不但装起来比较的麻烦，而且密封还不一定好。
（3）电动助力转向系统。将电力引入转向系统填补了液压助力转向系统动力不足了这一缺点，只是在其基础上加装了液体流量控制装置，如电子控制单元等，转向时，ECU能根据车速、转向盘参数等来控制液压油的压力和流量，使转向系统更够根据不同的行驶车况改变助力的大小，转向更加安全、可靠。电动式助力转向系统具有环保节能以及安装自由度大等优势。因为在一开始的时候用到该系统的情况下比较的少，在汽车以较低的速度行驶时或者在它需要停下来的时候才会提供助力。随着现在我国的系统研究发展，更多的大型车辆上安装该系统。
1.2 EPS系统国内外发展概况
1.2.1 国外发展概况
随着汽车技术的发展壮大，小型汽车逐渐进入人们的视野，并以其轻巧便利的特点受到人们的喜爱，人们也开始研究适用于小型汽的高新技术，渐渐地，基于小型汽车的EPS系统逐渐发展起来。EPS 系统在最一开始的时候是在日本的微型轿车上应用的。在1988年，铃木公司研制出 EPS，并将其装备在 Cervo和奥拓车型上。1993年，Honda 汽车公司将 EPS系统首次在跑车上应用，这使得该公司在国际市场上占有领先的竞争优势。随后，EPS 技术得到了快速的发展，1999年，TRW 公司在福特嘉年华和马自达323F 等轿车上运用产品， 1998 年德尔福汽车公司研制的 EPS 可分别在齿轮、齿条或转向柱上施加转向助力。
目 录
1 绪论 1
1.1 EPS系统发展历程 1
1.2 EPS系统国内外发展概况 2
2 EPS系统的概述 3
2.1 EPS系统的结构及原理 3
2.2 EPS系统的特点 4
2.3 EPS系统的分类 5
3 EPS系统的主要部件 6
3.1 电机组件 6
3.2 扭矩传感器 9
3.3 车速传感器 10
3.4 电子控制单元 10
4 EPS 系统的关键技术 11
4.1 电动机驱动技术 11
4.2 传感器技术 11
4.3 助力电机减速机构 12
4.4 控制策略 12
4.5 助力特性 14
结论 18
致谢 19
参考文献 20
1 绪论
随着汽车技术的发展，人们越来越注重高效节能环保与高舒适性以及高安全性相结合。电动助力转向系统作为汽车及其重要的组成部分，一直致力于达到这些目标。EPS系统在突破了之前的转向系统的不足之后又继续不断发展完善，具备了高效率、高舒适性、高安全性以及低消耗性等优点，在转向领域已经逐渐发挥出了领军作用。使其越来越受到人们的喜欢。现在随着汽车转向系统的不断研究，这个系统也是响应了汽车节能环保主题，对于汽车领域来说是有着较为重要的意义。中国已经成为世界第一大EPS供需市场，成功超越了欧盟、美国以及日本。鉴于此，本文 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
主要从EPS系统的结构、原理入手，带领大家了解一下EPS系统的关键技术。
1.1 EPS系统发展历程
汽车在行驶过程中不可能一直处于直行状态，当需要转弯或是发生突发状况需要转向避免时，就需要进行转向，所以，转向技术是汽车安全行驶过程中不可或缺的关键技术，所以一般情况下，通常把汽车的转向技术认为是汽车安全的重要保证。现在随着经济的快速发展，科研技术水平不断的提高，汽车的转向系统也经历了几个不同时期的发展。通过时间点来看，转向系统的发展阶段如下：
（1）机械式转向系统。早期的机械转向系统主要由转向操纵机构、转向器、转向传动机构组成，汽车转向完全依赖于驾驶员作用在转向盘上的力，并通过传动机构将该力传递给转向器，从而控制车轮转向。车轮可以转向的范围是通过驾驶员的出的力气的大小来确定的，因此这种系统的操作较为费力且劳动强度较大，但它的优点是：结构较为简单、车子的路感较好、维护简单等，所以对于一些转向要求不高的轻便汽车仍是首选。为了能够产生足够大的转向扭矩，用通俗易懂的办法来说就是增大方向盘，因为方向盘大了，它在与其它方向盘相比时，转到相同的位置时，需要转的角度就小了，所以提高了汽车的转向扭矩。但是需要的方向盘就需要更大的空间，这样的话司机就要花费很大的力气才能够让汽车转向，随着汽车承受的载重越重，轮胎和地面的阻力就越来越大，也就是说汽车就越难，所以在汽车室内安装大的方向盘，汽车驾驶室就小了，司机转动困难就无法达到预期的转向，汽车就会存在安全的隐患。
（2）液压助力转向系统。将外加动力引进汽车转向，是转向系统发展过程中的一个里程碑。液压助力转向系统的基本构造与机械式转向系统基本相同，只是在其基础上加装一套液压助力装置，汽车转向时，发动机的输出动力不完全作用于汽车行驶，其一部分的力会被传递到液压助力装置，液压助力装置再通过转向液压泵将该力施加到转向系统上。和机械式转向系统相比，这种系统操纵起来较为简单、也比较的灵活、可以为驾驶员省力、维护也方便快捷，高速行驶的轿车便会装上。当汽车以较低的速度行驶时，遇到弯道需要转弯的情况下，司机需要通过额外的助力才能够使汽车转向，液压装置中的发动机做功功率也就加大了，这功率一大，机器就会有较大的声响，对系统会有较大的伤害，在使用这个机械装置时，它的体积会变大，不但装起来比较的麻烦，而且密封还不一定好。
（3）电动助力转向系统。将电力引入转向系统填补了液压助力转向系统动力不足了这一缺点，只是在其基础上加装了液体流量控制装置，如电子控制单元等，转向时，ECU能根据车速、转向盘参数等来控制液压油的压力和流量，使转向系统更够根据不同的行驶车况改变助力的大小，转向更加安全、可靠。电动式助力转向系统具有环保节能以及安装自由度大等优势。因为在一开始的时候用到该系统的情况下比较的少，在汽车以较低的速度行驶时或者在它需要停下来的时候才会提供助力。随着现在我国的系统研究发展，更多的大型车辆上安装该系统。
1.2 EPS系统国内外发展概况
1.2.1 国外发展概况
随着汽车技术的发展壮大，小型汽车逐渐进入人们的视野，并以其轻巧便利的特点受到人们的喜爱，人们也开始研究适用于小型汽的高新技术，渐渐地，基于小型汽车的EPS系统逐渐发展起来。EPS 系统在最一开始的时候是在日本的微型轿车上应用的。在1988年，铃木公司研制出 EPS，并将其装备在 Cervo和奥拓车型上。1993年，Honda 汽车公司将 EPS系统首次在跑车上应用，这使得该公司在国际市场上占有领先的竞争优势。随后，EPS 技术得到了快速的发展，1999年，TRW 公司在福特嘉年华和马自达323F 等轿车上运用产品， 1998 年德尔福汽车公司研制的 EPS 可分别在齿轮、齿条或转向柱上施加转向助力。
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