图解汽车电子控制助力转向系统原理
    

图解汽车电子控制助力转向系统原理

目前,汽车上常见的助力转向系统根据动力源可以分为2类,即机械助力转向系统和电子控制助力转向系统。机械助力转向系统中以机械液压助力转向系统最为常见,电子控制助力转向系统可以分为电控液压助力转向系统和电动助力转向系统。

机械液压助力转向系统在汽车上的应用最为广泛,系统的核心部件是机械液压泵(图1),液压泵通过传动胶带由发动机驱动。大家已经对机械液压助力转向系统比较熟悉,下面重点对电子控制助力转向系统进行介绍。

图1 机械液压泵

电子控制助力转向系统

由于助力转向系统具有转向轻便和响应性好等优点,已经在汽车上广泛使用。但是,固定助力效果的助力转向系统具有明显的缺点,虽然这种转向系统的助力效果在车速较低时能够起到很好的作用,但是当车速不断升高时,固定的助力效果会使转向盘过于灵敏,不利于驾驶者对方向进行控制。基于这种原因,设计人员通过电子控制技术在助力转向系统上增加了车速感应式转向功能,以实现车辆低速行驶时助力力矩大和高速行驶时助力力矩小的效果,这就出现了电子控制助力转向系统。在此需要说明的是,有些车型配置的助力转向系统不是通过感应车速来改变助力力矩的大小,而是通过感应发动机转速来改变助力力矩的大小,但是这种助力转向系统应用得比较少。随着人们对车辆舒适性和安全性要求的不断提高,目前的电动助力转向系统已经不仅仅具有车速感应式转向功能,例如有些车型还具有“一般转向模式”和“运动转向模式”,并可以在2种转向模式之间自由切换。

(1)电控液压助力转向系统 从广泛意义上讲,电控液压助力转向系统分为2种。一种是为了实现车速感应式转向功能,而在机械液压助力转向系统的基础上增加了控制液体流量的电磁阀、车速传感器以及转向控制单元等,转向控制单元根据车速信号控制电磁阀,从而通过控制液体流量实现了助力作用随车速的变化。另一种助力转向系统是用由电动机驱动的液压泵(图2)代替了机械液压助力转向系统中的机械液压泵,而且增加了车速传感器、转向角速度传感器(图3)以及转向控制单元等部件。从性能上讲,采用电动液压泵的电控液压助力转向系统具有更好的性能。

(2)电动助力转向系统 电动助力转向系统是一种直接依靠电动机(图4)提供助力的转向系统,这种转向系统省去了复杂的液压管路和储液罐等液压部件,不采用发动机的动力作为动力源,而是依靠蓄电池作为动力源。电动助力转向系统不需要复杂的控制机构,只要根据需要改变电动机的电流大小和方向,就能实现助力转向系统的自动控制。

图 4 电动机(电动助力转向机)

工作过程

虽然电子控制助力转向系统分为2种,但是其工作过程大致是相同的。转向控制单元根据车辆的行驶速度和转向角度等输入信号计算出理想的输出信号,然后控制电动机输出适当的功率。电控液压助力转向系统(图5)中的电动液压泵工作,通过液压油为转向机提供助力;电动助力转向系统中的电动机通过减速机构为转向机提供助力。当汽车低速行驶时,转向控制单元控制电动机输出较大的功率,使驾驶者可以轻松地转动转向盘;当汽车高速行驶时,转向控制单元控制电动机输出较小的功率,这样驾驶者在操纵转向盘时就比较稳定,也就实现了车速感应式转向。

图 5 电控液压助力转向系统的工作过程

系统组成

电控液压助力转向系统简称为ehpas(electro-hydraulic power assist steering),系统部件主要包括电动机、液压泵、转向机、转向角速度传感器、转向控制单元、ehpas警告灯以及助力油储液罐等,其中转向控制单元和电动机及液压泵通常安装在一起。

电动助力转向系统部件包括电动机、转向机、转向角速度传感器、转向控制单元以及epas警告灯等。

(1)电动机 通常采用免维护无碳刷式电动机。这种电动机利用电子方式实现整流,而且没有碳刷的磨损,因此具有很好的可靠性和较长的使用寿命。当不需要提供转向助力时,电动机在很小的电流驱动下转动,这样当需要较大的转向助力时,电动机就可以立即提高转速以提供所需要的助力。

图 5 齿轮式液压泵

(2)液压泵 采用齿轮式液压泵(图6)或叶片式液压泵(图7)。液压泵体内布置有共鸣室和限压阀,共鸣室的作用是降低液压泵的工作噪声,限压阀可以将液压控制在规定的范围内。当电动机转动时,带动机械液压泵驱动液压油流动。在更换液压油或更换助力转向系统部件导致空气进入液压管路时,电控液压助力转向系统需要执行排气程序,否则会导致转向时产生噪声或振动。

图 7 叶片式液压泵

(3)转向角速度传感器 通常是霍尔式传感器,内置于转向盘内或转向机内,持续监控转动角速度,以作为转向控制单元控制助力的参考依据。例如,当车辆高速行驶时,在车速感应式转向功能的作用下,助力转向系统提供的助力作用会减小,但是行驶中有可能出现需要紧急转向的突发情况。当驾驶者猛打转向盘时,转向角速度传感器会感知这一变化并会向转向控制单元发出信号,转向控制单元控制电动机的转速迅速提高,助力作用会瞬间增大,以便车辆顺利完成转向动作。在拆卸和安装转向角速度传感器时,应注意将转向盘置于正中间位置。

(4)转向控制单元 转向控制单元具有接收和处理各个传感器信号、输出执行信号以及监控系统工作状态等多种功能。

①转向控制单元接收来自发动机控制单元的车速信号或发动机转速信号,以及来自转向角速度传感器的角速度信号,并计算出理想的控制电流输出给电动机,以控制助力力矩的大小和方向。

②当系统存在故障时,转向控制单元会存储故障码并点亮仪表板上的ehpas警告灯或epas警告灯。当监测到系统内电动机等部件出现严重故障时,转向控制单元会切断助力转向系统,此时机械转向系统仍然正常。

③为了保护电动机等部件,转向控制单元在适当的时候会起动临界状态控制程序。例如当转向机转动至极限位置时,由于此时助力转向系统的电动机不能转动,所以通过电动机的电流就会达到最大值,为了避免持续大电流导致电动机和控制单元损坏,所以当较大电流连续通过30 s后,转向控制单元就会控制电流逐渐减小。当这种状态消失后,转向控制单元就会根据需要控制电流逐渐增大,直到达到正常工作电流值。

特点

相对于机械助力转向系统而言,电子控制助力转向系统具有以下特点。

(1)优点

①由于电子控制助力转向系统采用了电动机代替发动机驱动机械液压泵,这在一定程度上降低了发动机的负荷,从而降低了燃油消耗。

②根据技术性统计结果,车辆在正常行驶时,在超过85%的行驶时间内助力转向系统不需要提供助力。电子控制助力转向系统中的电动机在不需要提供助力时只有很小的电流通过,只有在需要提供助力时才会提高通过的电流,这样可以避免消耗不必要的电能。

③电子控制助力转向系统具有调校灵活的特点,通过修改转向控制单元内存储的软件,可以很容易地按照行驶需要设定或修改转向助力的特性,因此在低速和高速行驶时都能有良好的助力效果。

④由于采用了转向控制单元,在系统出现故障时可以使用故障诊断仪辅助故障的检修。

(2)缺点

①虽然采用了电能作为动力源,但是仍然保留有液压动力传递系统,因此电控液压助力转向系统仍然具有一些机械液压助力转向系统缺点,例如系统结构复杂,以及液压管路有泄漏的可能等问题。

②由于电动助力转向系统省去了液压管路,因此助力转向系统在车身上的布置位置比较灵活。但是电控液压助力转向系仍然带有液压管路和储油罐等,系统不能实现模块化设计,各部件在车身上的布置仍然有一定的局限性。

相关阅读
  • 汽车电子助力转向原理图解
  • 汽车的电子转向助力是怎么回
  • 汽车的电子转向助力是怎么回
  • 电动汽车电控技术的电动助力转向系
  • 汽车助力转向系统工作原理和保养
  • 汽车助力转向系统工作原理和保养
  • 分析汽车转向电动机工作原理及转向
  • 汽车助力转向系统的分类、工作原理
  • 汽车转向系统的分类、工作原理
  • 汽车转向系统的分类、工作原理
  • 汽车方向盘原理 方向盘的工作原理
  • 汽车方向盘原理 方向盘的工作原理
  • 汽车电液助力转向系统ECU原理流程
  • 速腾转向助力系统工作原理说明
  • 采用pic16f877单片机的汽车电动助
  • 汽车转向电动机工作原理及转向系统
  • 汽车助力泵的分类
  • 汽车发动机上的助力转向泵工作原理
  • 英飞凌:汽车电动助力转向系统的解
  • 采用PIC16F877单片机的汽车电动助
  •  

     
     
         

    收录时间:2016年12月15日 15:55:27 来 源:未知作者:匿名
    上一篇:光缆怎么做成的?光缆制作的工艺流程  (电脑版  手机版)
     
    创建分享人
    深耕易耨
    最新发布
     
     
    Copyright by www.chinabaike.com;All rights reserved.