電動助力轉向EPS(一)——結構、類型及功能

電動助力轉向EPS(一)——結構、類型及功能

EPS

本文簡單介紹下EPS電動助力轉向系統,本節內容包含轉向系統的類型及功能

轉向系統類型

轉向系統作爲汽車必不可少的零部件產品,經歷了由純機械手動驅動、動力液壓驅動、在計算機控制液壓驅動和電子-機械驅動的發展歷程。如下圖所示:
在這裏插入圖片描述
依據電機的位置,EPS可以分爲如下幾種:
轉向管柱型:C-EPS
小齒輪型: P-EPS
齒條型: R-EPS
雙小齒輪型 DP-EPS
如下圖所示:
在這裏插入圖片描述
目前大部分已C、DP爲主。

基本功能及高級功能

談到電動轉向的功能,很多人的第一認識就是ECU根據檢測到的手盤力矩信號,通過一組與車速相關的助力特性曲線計算得到一個助力矩,由電機實現這個助力力矩。這種說法說到了EPS最最基本的功能,但不全面。

基本功能

1、隨速助力
根據駕駛員施加在方向盤上的扭矩、車速、以及控制單元中的助力特性曲線,來計算電機應該輸出的助力扭矩。可以這麼理解
車輛低速行駛,你希望方向盤輕便
車輛高速行駛,你希望方向盤沉穩

2、回正控制和阻尼控制
輪胎及懸置系統本身是能夠提供一定的回正力讓方向盤朝中位運動的。但一般來說,在低車速情況下,系統阻力太大,車輛本身的回正力不足以克服所有的阻力使方向盤回到中位;在高車速情況下,車輛本身的回正力又太大,撒手時又容易出現搖頭的現象。回正控制和阻尼控制各司其責
低車速情況下:回正控制起作用,提供一個額外的力矩幫助方向盤回到中位;
高車速情況下:阻尼控制起作用,提供一個反向的力矩,防止方向盤搖頭

3、路面干擾抑制
通過檢測轉向系統受到的路面干擾力矩,利用電機適當抵消,減弱來自路面的干擾,緩解對方向盤的衝擊

4、系統自保護
當ECU或電機溫度過高,電壓過大或過小,助力輸出過載的情況下,系統減小輸出電流,防止損壞。

5、跑偏補償
針對因懸架及路面引起的車輛跑偏,EPS提供一定的補償力矩協助駕駛員保持直線行駛

等等。。。

高級功能

1、扭矩轉向補償
車輛急加速,由於左右輪驅動系統不對稱,導致車輛會偏移直線行駛方向。扭矩補償功能可適當緩解此現象

2、DSR
DSR功能中EPS主要是作爲執行機構,ESC檢測到抱死或側滑即將發生時,通知EPS施加一個力,在ESC動作的同時幫助駕駛員進行轉向操作,在對開路面上可以有效的降低剎車距離,在過彎過程中可以防止或減弱甩尾現象。

3、LDW、LKA、LCA
LDW(Lane Departure Waning)是當檢測到車輛即將偏出車道時,在方向盤上給出一個震動的信號對駕駛員進行提醒。
LKA(Lane Keeping Assist)和LCA(Lane Centering Assist)的工作機理比較類似,LKA是當ADAS系統發現車輛有偏移車道的風險的時候,通知EPS提供一個反向力矩,作用時間爲比較短;LCA則是期望車輛維持在車道中央行駛,一旦有偏離中線的跡象,則馬上進行調整,持續起作用。

4、APA
EPS 控制器接收自動泊車系統上位機的角度指令,EPS作爲執行器實現功能。

等等。。。

EPS結構

管柱型電動助力轉向系統主要由機械轉向器、轉矩傳感器、車速傳感器、EPS控制器、助力電機及減速機構組成,結構示意圖如下:
在這裏插入圖片描述
扭矩傳感器的功能是策略作用於轉向盤的力矩大學和方向
電機擔負着系統控制指令執行功能
減速機構作用是降低電機的輸出軸轉速,從而將電機輸出軸的輸出扭矩放大後作用於轉向輸出軸

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