汽車ESP就是指汽車的電子�(wěn)定系�(tǒng),也叫動(dòng)�(tài)偏航�(wěn)定系�(tǒng),英文全稱為Electronic Stability Program,它是一種牽引力控制系統(tǒng),不但可控制汽車的驅(qū)�(dòng)�,而且可控制汽車的從動(dòng)�,具有穩(wěn)定行車安全的作用。汽車EPS是博世(Bosch)公司的專利�
汽車EPS是由�(jī)械式�(zhuǎn)向裝置、驅(qū)�(dòng)電機(jī)、減速器、扭矩、扭矩傳感器及控制單元等組成,它根據(jù)作用在方向盤上的�(zhuǎn)矩信�(hào)和車速信�(hào),通過(guò)電子控制裝置使電�(jī)�(chǎn)生相�(yīng)大小和方向的輔助�,協(xié)助駕駛員�(jìn)行轉(zhuǎn)向操�,并獲得�(zhuǎn)向特性的反饋伺服系統(tǒng)。其系統(tǒng)�(jié)�(gòu)與原理如下圖所��
汽車EPS基本的工作原理如下:該系�(tǒng)工作�(shí),轉(zhuǎn)向傳感器檢測(cè)到轉(zhuǎn)向軸上轉(zhuǎn)�(dòng)力矩和轉(zhuǎn)向盤位置兩�(gè)信號(hào),與車速傳感器�(cè)得的車速信�(hào)一起不斷地輸入微電腦控制單�,該控制單元通過(guò)�(shù)�(jù)分析以決定轉(zhuǎn)向方向和所需的助力值,然后�(fā)出相�(yīng)的指令給控制�,從而驅(qū)�(dòng)電機(jī),通過(guò)助力裝置�(shí)�(xiàn)汽車的轉(zhuǎn)�。通過(guò)精確的控制算法,可任意改變電�(jī)的轉(zhuǎn)矩大�,使傳動(dòng)�(jī)�(gòu)獲得所需的任意助力��
1、節(jié)能環(huán)保。由于發(fā)�(dòng)�(jī)�(yùn)�(zhuǎn)�(shí),液壓泵始終處于工作狀�(tài),液壓轉(zhuǎn)向系�(tǒng)使整�(gè)�(fā)�(dòng)�(jī)燃油消耗量增加�3%~5�,而EPS以蓄電池為能�,以電機(jī)為動(dòng)力元件,可獨(dú)立于�(fā)�(dòng)�(jī)工作,EPS幾乎不直接消耗發(fā)�(dòng)�(jī)燃油。EPS不存在液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向系�(tǒng)的燃油泄漏問(wèn)題,EPS通過(guò)電子控制,對(duì)�(huán)境幾乎沒(méi)有污�,更降低了油��
2、效率高。液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向系�(tǒng)效率一般在60%�70%,而EPS的效率較�,可高達(dá)90%以��
3、回正性好。EPS系統(tǒng)�(jié)�(gòu)�(jiǎn)單,不僅操作�(jiǎn)�,還可以通過(guò)�(diào)整EPS控制器的軟件,得到的回正�,從而改善汽車操縱的�(wěn)定性和舒適��
4、路感好。傳�(tǒng)純液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向系大多采用固定放大倍數(shù),工作驅(qū)�(dòng)力大,但卻不能實(shí)�(xiàn)汽車在各種車速下駕駛�(shí)的輕便性和路感。而EPS系統(tǒng)的滯后特性可以通過(guò)EPS控制器的軟件加以�(bǔ)�,使汽車在各種速度下都能得到滿意的�(zhuǎn)向助��
5、安裝方�。EPS的主要部件可以配集成在一起,易于布置,與液壓�(dòng)力轉(zhuǎn)向系�(tǒng)相比減少了許多元�,沒(méi)有液壓系�(tǒng)所需要的油泵、油�、壓力流量控制閥、儲(chǔ)油罐�,元件數(shù)目少,裝配方便,節(jié)約時(shí)��
1、助力控制:在汽車停車及低速行駛時(shí)提供較大輔助力矩,使�(zhuǎn)向過(guò)程快捷輕便地�(jìn)行,而在汽車高速行駛時(shí)提供較小的輔助力矩以保持�(zhuǎn)向過(guò)程的可靠與沉�(wěn)�
2、回正控制:確保汽車從直行狀�(tài)到大角度�(zhuǎn)向的�(guò)程中回正力矩相應(yīng)地逐漸提高。另�,確保汽車在非轉(zhuǎn)向狀�(tài)下的直線行駛性能,并防止汽車在不同車速下�(shí)�(xiàn)回正�(shí)出現(xiàn)回正不足或回正超�(diào)的現(xiàn)象�
3、阻尼控制:利用電機(jī)感應(yīng)電動(dòng)�(shì)�(lái)減弱汽車高速行駛時(shí)出現(xiàn)的方向盤抖動(dòng)�(xiàn)�,消除轉(zhuǎn)向輪因路面不平而引起的方向盤擺�,并在汽車高速行駛時(shí),給�(zhuǎn)向過(guò)程增加一定的阻尼,克服轉(zhuǎn)向發(fā)飄的感覺(jué)�
4、分析診斷功能:�(yīng)能實(shí)�(shí)�(jiān)控運(yùn)行狀�(tài),并具有故障�(bào)警和提示功能,在故障不能自動(dòng)排除�(shí)�(guān)斷EPS使車輛�(jìn)入傳�(tǒng)的機(jī)械轉(zhuǎn)向模��
5、通訊功能:應(yīng)具有通過(guò)CAN或LIN總線與其他系�(tǒng)�(jìn)行通訊的能�,并具有可以更改主要參數(shù)(主要針對(duì)電機(jī)控制)的接��
汽車EPS性能的好�,通過(guò)在臺(tái)架上�(cè)出各種車速下的輸入輸出扭矩特性曲線表�(xiàn)出來(lái),如圖所�。根�(jù)汽車的轉(zhuǎn)向特�,在不同的車速下,輸人輸出扭矩特性曲線是不一樣的。車速越�,助力越大;反之,助力越小�
輸入力矩一輸出力矩特性通過(guò)以下幾�(gè)指標(biāo)衡量�
(1)輸入力矩與輸出力矩的比例�(guān)�。輸出力矩與輸入力矩的比值越大,其助力效果越明顯�
在車身前軸質(zhì)量大、車速較低的情況�,輸出力矩與輸入力矩的比值需要加�;反�,輸出力矩與輸入力矩的比值需要減��
輸出力矩與輸入力矩的比值通過(guò)�(yù)先設(shè)定的程序�(lái)控制。但�,輸出力矩受電機(jī)功率的限��
(2)兩側(cè)不同輸入力矩/輸出力矩差��
�5中的I口一6l就是兩側(cè)不同輸入力矩/輸出力矩差��
該數(shù)值越�,說(shuō)明其正向助力與反向助力的�(duì)稱性好;數(shù)值越�,會(huì)�(dǎo)致正反向助力大小不一,使駕駛員在�(zhuǎn)向時(shí)感到一�(gè)方向手感�,另一方向手感�,嚴(yán)重時(shí)�(dǎo)致方向老是往一邊跑�
(3)輸入輸出力矩曲線的波�(dòng)。圖5中的值是輸入輸出力矩曲線的波�(dòng)�,X值越小,助力越平�(wěn),駕駛員的手感越��
影響�(cè)量曲線波�(dòng)量的因素主要有以下幾�(gè)方面:①滑塊在輸入輸出軸上運(yùn)�(dòng)的靈活��
靈活性越好,X值越?。贿@與輸入輸出軸�(yùn)�(dòng)副光潔度有關(guān);②控制程序在電流的反饋與各種補(bǔ)償過(guò)程中,如果參�(shù)選擇不當(dāng),使其控制信�(hào)波動(dòng)太大,導(dǎo)致x值波�(dòng)�;③扭矩傳感器電阻膜分布的均勻性越�,X值波�(dòng)�??;④蝸輪蝸桿傳動(dòng)的平�(wěn)�;⑤電機(jī)工作的穩(wěn)定性�
(4)滯后�(xiàn)�。圖5中的y值是輸入輸出特性曲線的滯后,y值越�,轉(zhuǎn)向系在回位時(shí)的跟隨性越好�
影響y值大小的主要因素有以�3�(gè)方面�
?、倥c滑塊在輸入輸出軸上運(yùn)�(dòng)的摩擦力大小有關(guān),摩擦力越大,y值越大;②與電機(jī)的機(jī)械摩�、慣性矩等因素有�(guān),機(jī)械摩�、慣性矩越大,值越�;③與蝸輪蝸桿傳�(dòng)的摩擦力和齒型嚙合參�(shù)有關(guān)�
(5)曲線異常。圖5中的C、d曲線屬于助力異常,這種情況是不允許出現(xiàn)�,這種異常情況與控制模�、扭矩傳感器及扭力桿及電�(jī)故障有關(guān)�
1、國(guó)外汽車EPS的發(fā)�?fàn)顩r�
�?yàn)槲⑿娃I車上狹小的發(fā)�(dòng)�(jī)艙空間給液壓助力�(zhuǎn)向系�(tǒng)的安裝帶�(lái)了很大的麻煩,而EPS元件比較�,重量輕,裝配方�,比較適合在微型轎車上安裝。因此在�(guó)�,EPS系統(tǒng)首先是在微型轎車上發(fā)展起�(lái)的�
上世紀(jì)80年代初期,日本鈴木公司首次在其Cervo轎車上安裝了EPS系統(tǒng),隨后還�(yīng)用在其Alto車上。此�,EPS在日本得到迅速發(fā)�。出于節(jié)能環(huán)保的考慮,歐、美等國(guó)的汽車公司也相繼�(duì)EPS�(jìn)行了�(kāi)�(fā)和研�。雖然比日本晚了10年時(shí)間,但是歐美�(guó)家的�(kāi)�(fā)力度比較�,所選擇的產(chǎn)品類型也有所不同。日本起初選擇了技�(shù)相對(duì)成熟的有刷電�(jī)�
有刷電機(jī)比較成熟,在汽車上的�(yīng)用較�,比如雨�、車窗等部分,稍做改�(jìn)就適�(yīng)了EPS的要求,因此研發(fā)周期較短,上世紀(jì)80年代末期就開(kāi)始產(chǎn)�(yè)�,主要裝配在微型車上。而歐美則選擇了難度較大的�(wú)刷電�(jī),但是電子控制系�(tǒng)比較�(fù)�,延�(zhǎng)了研�(fā)周期。直�90年代中期歐美才開(kāi)始批量生�(chǎn)。從�(zhǎng)�(yuǎn)�(fā)展看,有刷電�(jī)存在一定弊�,比如電刷產(chǎn)生的噪聲較難克服,磨損較�(yán)�,存在電磁干擾等�(wèn)�。因�,日本現(xiàn)在國(guó)�(nèi)配裝的EPS也逐漸�(zhuǎn)向無(wú)刷電�(jī)類了�
2、國(guó)�(nèi)汽車EPS的發(fā)展現(xiàn)狀�
我國(guó)汽車電子行業(yè)的總體發(fā)展相�(duì)滯后,但是,隨著汽車�(duì)�(huán)�、節(jié)能和安全性要求的�(jìn)一步提�,代表著�(xiàn)代汽車轉(zhuǎn)向系�(tǒng)的發(fā)展方向的EPS電動(dòng)助力�(zhuǎn)向系�(tǒng)已被我國(guó)列為高新科技�(chǎn)�(yè)�(xiàng)目之一,國(guó)�(nèi)各大院校、科研機(jī)�(gòu)和企�(yè)已經(jīng)紛紛�(kāi)始對(duì)EPS這一�(lǐng)域�(jìn)行了研究,使得EPS得到了迅速的�(fā)�。據(jù)�,自主品牌研�(fā)的EPS系統(tǒng)離產(chǎn)�(yè)化就差整車廠批量裝車�(rèn)可這一�(tái)階了,相信很快就可以�(shí)�(xiàn)量產(chǎn)