豐田卡羅拉電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)簡(jiǎn)介.ppt

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1、豐田卡羅拉電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)簡(jiǎn)介液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)已發(fā)展了半個(gè)多世紀(jì)，其技術(shù)已相當(dāng)成熟。隨著汽車微電子技術(shù)的發(fā)展、對(duì)汽車節(jié)能性和環(huán)保性要求的不斷提高，該系統(tǒng)存在的耗能、對(duì)環(huán)境可能造成的污染等固有不足已越來越明顯，不能完全滿足時(shí)代發(fā)展的要求。電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(EPS)將最新的電力電子技術(shù)和高性能的電機(jī)控制技術(shù)應(yīng)用于汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，能顯著改善汽車動(dòng)態(tài)性能和靜態(tài)性能、提高行駛中駕駛員的舒適性和安全性、減少環(huán)境污染等。因此，該系統(tǒng)一經(jīng)提出，就受到許多大汽車公司的重視，并進(jìn)行開發(fā)和研究。EPS系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在：不轉(zhuǎn)向時(shí)不消耗功率，與液壓

2、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)相比，可降低燃油消耗3％～5％；改善車輛操縱性能，助力大小可通過控制單元中的軟件來控制，容易實(shí)現(xiàn)隨車速等的變化而變化；結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕；工作噪音小；結(jié)構(gòu)比液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)簡(jiǎn)潔，無油泵、液壓油、橡膠軟管、油罐等；卡羅拉EPS的特點(diǎn)轉(zhuǎn)向復(fù)位控制。當(dāng)方向盤從極限位置向回轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，EPS提供復(fù)位助力控制；變壓器增壓控制。對(duì)轉(zhuǎn)向電子控制單元(ECU)的電壓進(jìn)行增壓，當(dāng)駕駛員未對(duì)方向盤進(jìn)行任何操作或車輛保持直線行駛時(shí)，該電壓保持為零。當(dāng)駕駛員對(duì)方向盤進(jìn)行操作時(shí)，根據(jù)負(fù)載大小，以27V-34V的電壓對(duì)輸出助力進(jìn)行可變控制；系統(tǒng)過熱

3、保護(hù)控制。根據(jù)電流大小及其作用時(shí)間估計(jì)馬達(dá)溫度，如果溫度超出規(guī)定范圍，系統(tǒng)將對(duì)輸出電流進(jìn)行限制，以防馬達(dá)過熱；帶有自診斷功能。系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，將自動(dòng)儲(chǔ)存故障碼，同時(shí)故障指示燈(P／S警告燈)閃亮；系統(tǒng)示意圖卡羅拉EPS的組成轉(zhuǎn)向扭矩傳感器。它通過檢測(cè)彈性扭轉(zhuǎn)桿因方向盤的扭矩所產(chǎn)生的變形角度來測(cè)量方向盤操縱力矩，并將其轉(zhuǎn)變?yōu)殡娮有盘?hào)并輸出至EPSECU，ECU據(jù)此決定對(duì)EPS馬達(dá)提供多大的電壓。這是轉(zhuǎn)向控制的重要信號(hào)；轉(zhuǎn)向電機(jī)。裝于轉(zhuǎn)向管柱的中部，是助力轉(zhuǎn)向的動(dòng)力來源；減速裝置。采取與電機(jī)轉(zhuǎn)子內(nèi)殼配套的循環(huán)滾珠式減速機(jī)構(gòu)

4、，將電動(dòng)機(jī)傳來的轉(zhuǎn)速降低，獲得更大的轉(zhuǎn)動(dòng)扭矩，以便足以驅(qū)動(dòng)車輪轉(zhuǎn)向；卡羅拉EPS的組成轉(zhuǎn)角傳感器。向EPSECU反饋轉(zhuǎn)向助力電機(jī)的轉(zhuǎn)角大小和轉(zhuǎn)向，便于EPSECU對(duì)整個(gè)轉(zhuǎn)向過程進(jìn)行準(zhǔn)確控制；齒條軸的外殼；左右橫拉桿；ECU；卡羅拉EPS主要部件的結(jié)構(gòu)與工作原理轉(zhuǎn)向扭矩傳感器的結(jié)構(gòu)與工作原理：轉(zhuǎn)向扭矩傳感器包括分相器單元1與分相器單元2兩部分，分別安裝在方向盤的輸入軸和轉(zhuǎn)向小齒輪輸出軸上；卡羅拉EPS主要部件的結(jié)構(gòu)與工作原理轉(zhuǎn)子部分由上下兩層構(gòu)成，均裝有轉(zhuǎn)矩傳感器線圈。輸入軸和輸出軸由一根細(xì)金屬銷剛性連接成一體，轉(zhuǎn)子軸上

5、方有連接用的銷孔。輸入軸由汽車方向盤直接驅(qū)動(dòng)，再通過金屬銷、彈性扭轉(zhuǎn)桿的傳遞來驅(qū)動(dòng)輸出軸；輸出軸小齒輪推動(dòng)齒條平移，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向輪向左或向右轉(zhuǎn)向；卡羅拉EPS主要部件的結(jié)構(gòu)與工作原理定子部分也有上下兩層線圈，分別對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)子的上下部分。定子線圈有兩種，分別勵(lì)磁線圈和檢測(cè)線圈。勵(lì)磁線圈對(duì)轉(zhuǎn)子部分的線圈通過電磁感應(yīng)起勵(lì)磁作用；檢測(cè)線圈用于檢測(cè)輸入、輸出軸的上下轉(zhuǎn)角差(轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩)，向EPSECU輸送電信號(hào)，這個(gè)電信號(hào)是定子線圈上兩列正弦波的相位差，下圖是反映此時(shí)轉(zhuǎn)矩傳感器檢測(cè)到的轉(zhuǎn)矩大小。相位差越大，轉(zhuǎn)矩越大；卡羅拉EPS主要部件的

6、結(jié)構(gòu)與工作原理轉(zhuǎn)角傳感器的結(jié)構(gòu)與工作原理：豐田卡羅拉轉(zhuǎn)角傳感器屬于電磁感應(yīng)式傳感器，它及時(shí)將轉(zhuǎn)向電機(jī)的轉(zhuǎn)向及轉(zhuǎn)向角度信號(hào)反饋給EPSECU，形成一個(gè)閉環(huán)控制；助力電動(dòng)機(jī)的電源：由于目前汽車蓄電池的電壓只有12V，助力電動(dòng)機(jī)的功率非常有限。為了提高轉(zhuǎn)向助力的力矩，豐田卡羅拉助力電機(jī)的電源為27～34V的三相交流電壓。其EPSEUC中還專門設(shè)置有提升電壓的逆變器和電感儲(chǔ)能線圈，由類似三相橋式、能將蓄電池的電壓轉(zhuǎn)為27～34V的電路完成。駕駛員操縱方向盤時(shí)，助力電動(dòng)機(jī)會(huì)根據(jù)轉(zhuǎn)向阻力大小自動(dòng)輸出27～34V的可變電壓EPS的工

7、作原理EPS是由ECU控制轉(zhuǎn)向電機(jī)工作來實(shí)現(xiàn)助力的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。駕駛員打方向時(shí)，方向盤通過傳動(dòng)軸的花鍵轂帶動(dòng)轉(zhuǎn)向主軸(輸入軸)，轉(zhuǎn)向主軸再通過金屬銷帶動(dòng)彈性扭轉(zhuǎn)桿；彈性扭轉(zhuǎn)桿下端是小齒輪(輸出軸)，小齒輪與轉(zhuǎn)向齒條嚙合產(chǎn)生動(dòng)力輸出，驅(qū)動(dòng)車輪向左或向右偏擺而實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向。與此同時(shí)，助力的過程也在進(jìn)行，由于彈性扭轉(zhuǎn)桿比較細(xì)長(zhǎng)，受到來自轉(zhuǎn)向主軸的扭矩時(shí)，很容易產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)變形，因此，輸入軸與輸出軸之間產(chǎn)生上下轉(zhuǎn)角差，扭矩越大轉(zhuǎn)角差越大；轉(zhuǎn)矩傳感器檢測(cè)轉(zhuǎn)角差大小并轉(zhuǎn)化為電信號(hào)輸給ECU；ECU根據(jù)轉(zhuǎn)矩大小輸出不同驅(qū)動(dòng)電壓，以驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向助力電

8、動(dòng)機(jī)產(chǎn)生助力，轉(zhuǎn)矩越大輸出的驅(qū)動(dòng)電壓越高，驅(qū)動(dòng)電壓在27～34V變化。但當(dāng)駕駛員未打方向或車輛直線行駛時(shí)，助力電動(dòng)機(jī)不運(yùn)轉(zhuǎn)，此時(shí)助力電動(dòng)機(jī)的電壓為零EPS的工作原理轉(zhuǎn)向助力電動(dòng)機(jī)的電流由EPSECU控制，隨車速變化而變化，EPSECU根據(jù)轉(zhuǎn)向力矩值及車速大小計(jì)算所需輸出電流并控制馬達(dá)運(yùn)轉(zhuǎn)。如右圖，車速越高，轉(zhuǎn)向助力電機(jī)的電流越小；