汽車電子助力轉(zhuǎn)向PPT..ppt

1、EPS Electric Power Steering,雙齒輪電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng),- 方向盤 - 帶方向盤轉(zhuǎn)角傳感器G85的轉(zhuǎn)向柱控制單元 - 轉(zhuǎn)向柱 - 轉(zhuǎn)向力矩傳感器 G269 - 轉(zhuǎn)向齒輪 - 電子機械助力轉(zhuǎn)向電機V187 - 助力轉(zhuǎn)向控制單元 J500,沒有轉(zhuǎn)向助力油，減少對環(huán)境的污染,“雙齒輪”式電子機械助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，由兩個能夠向轉(zhuǎn)向拉桿提供足夠轉(zhuǎn)向力的齒輪組成（轉(zhuǎn)向齒輪和驅(qū)動齒輪）。,根據(jù)駕駛員轉(zhuǎn)向意愿要求，調(diào)節(jié)電機工作，幫助轉(zhuǎn)向。,系統(tǒng)通過“主動回正”功能幫助轉(zhuǎn)向輪回到中心位置,使在各種駕駛情況下能獲得良好的平衡感覺及精確的直線行駛穩(wěn)定性。,由于有了直線行駛穩(wěn)定功能，當車輛受到側(cè)向

2、風的作用和行駛在上下顛簸的路面時，駕駛員更容易控制車輛在直線上行駛。,電子機械動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的優(yōu)點： 和液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)比較，最大的優(yōu)點是沒有液壓系統(tǒng)： 沒有液力轉(zhuǎn)向泵、油管、油罐、慮清器等 沒有液體的流動 減少裝配空間 降低噪音 沒有復雜的管線系統(tǒng) 那么助力轉(zhuǎn)向的元件都裝在轉(zhuǎn)向齒輪上，并且可以直接操作。 值得注意的是能量的節(jié)約；液力助力系統(tǒng)無論是否轉(zhuǎn)向時都需要一個連續(xù)不斷的液力回路，而電子機械助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)僅在真正施加轉(zhuǎn)向力時才消耗能量。這直接導致減少燃油的消耗。 駕駛員在各種工況下都有最佳的駕駛感覺是依賴于： 良好的直線行駛能力（由電子機械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)使轉(zhuǎn)向輪回到中心位置） 直接可以輕松柔和的轉(zhuǎn)向

3、力輸入 即使行駛在不平的路面上也沒有令人不舒服的反作用力。 電子機械動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)每100Km最大可節(jié)省0.2L的燃油。,電子機械動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)元件組成圖：,黑色的可以單獨更換,如何轉(zhuǎn)向助力是通過存儲在控制單元中的不變的特性圖程序控制的，控制單元中最多可存儲16種不同的特性圖。特性圖是在生產(chǎn)廠根據(jù)不同的整車裝備分別設置的（如整車重量）。GOLF2004中放置了8中特性圖。CADDY中放置了 如果控制單元或轉(zhuǎn)向系統(tǒng)發(fā)生了改變時，可以用VAS5051通過功能“adaption”中的01通道進行匹配。,如圖所示，在GOLF2004中八種特性圖中的一種，根據(jù)車的載荷不同又分輕重兩部分特性曲線。 每種特性圖

4、由五種不同速度的特性曲線組成（如0km/h、15km/h、50km/h、100km/h、250km/h）。特性曲線表明：由電機給予的助力轉(zhuǎn)向力矩的總量是由輸入的轉(zhuǎn)向力矩和車速來決定的。,對于用故障導航匹配 特性曲線，先選定底盤之后，則自動選定了特性曲線,方向盤輸入的旋轉(zhuǎn)力矩,電機的助力力矩,有效的輸出力矩,1、當司機用力旋轉(zhuǎn)方向盤時助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)開始工作。 2、作用在方向盤上的力引起了轉(zhuǎn)向小齒輪的旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)向力矩傳感器G269察覺的旋轉(zhuǎn)并將計算出的轉(zhuǎn)向力傳給控制單元J500。 3、方向盤轉(zhuǎn)角傳感器G85將正確的方向盤轉(zhuǎn)動的角度傳給控制單元J500，同時轉(zhuǎn)子傳感器將正確的轉(zhuǎn)動速度傳給控制單元J500

5、 。 4、根據(jù)轉(zhuǎn)向力、發(fā)動機轉(zhuǎn)速、車速、方向盤轉(zhuǎn)角、方向盤轉(zhuǎn)速以及存儲在控制單元中的特性曲線圖，控制單元計算出必要的助力力矩并控制電機開始工作。 5、由電機驅(qū)動的第二個小齒輪（驅(qū)動小齒輪）提供能量產(chǎn)生轉(zhuǎn)向助力，電機是通過一個蠕動齒輪驅(qū)動小齒輪，從而驅(qū)動轉(zhuǎn)向齒條產(chǎn)生助力。,6、助力轉(zhuǎn)向力矩和施加在方向盤上的力矩的總和是最終驅(qū)動轉(zhuǎn)向齒條上的有效力矩。,在停車時的轉(zhuǎn)向操縱功能：,方向盤輸入的旋轉(zhuǎn)力矩,電機的助力力矩,有效的輸出力矩,1、當車輛靜止時，應保證駕駛員可以迅速的轉(zhuǎn)動方向盤。 2、作用在方向盤上的力引起了在轉(zhuǎn)向小齒輪上的轉(zhuǎn)動桿旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)向力矩傳感器G269察覺的旋轉(zhuǎn)并將計算出的轉(zhuǎn)向力傳給控制單

6、元J500，指示出一個大的轉(zhuǎn)向力施加在方向盤上。 3、方向盤轉(zhuǎn)角傳感器G85將大的方向盤轉(zhuǎn)動角度傳給控制單元J500，同時轉(zhuǎn)子傳感器將當前的轉(zhuǎn)動速度傳給控制單元J500。 4、根據(jù)大的轉(zhuǎn)向力、大的方向盤轉(zhuǎn)角、車速為0km/h、發(fā)動機轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)動速度以及存儲在控制單元中的v=0km/h的特性曲線圖，控制單元計算出需要一個“大”的助力力矩并控制電機開始工作。 5、這樣在靜止狀態(tài)下，由電機驅(qū)動的第二個小齒輪（驅(qū)動小齒輪）提供能量產(chǎn)生“大”的轉(zhuǎn)向助力，驅(qū)動轉(zhuǎn)向齒條。,6、施加在方向盤上的力矩和“大”的助力轉(zhuǎn)向力矩的總和是車輛在靜止工況下最終驅(qū)動轉(zhuǎn)向齒條上的有效力矩。,方向盤輸入的旋轉(zhuǎn)力矩,電機的助力力矩

7、,有效的輸出力矩,在城市工況下的轉(zhuǎn)向操縱功能：,1、當車輛城市工況下時，駕駛員轉(zhuǎn)動方向盤。 2、作用在方向盤上的力引起了在轉(zhuǎn)向小齒輪上的轉(zhuǎn)動桿旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)向力矩傳感器G269察覺的旋轉(zhuǎn)并將計算出的轉(zhuǎn)向力傳給控制單元J500，指示出一個“中等”的轉(zhuǎn)向力施加在方向盤上。 3、方向盤轉(zhuǎn)角傳感器G85將大的方向盤轉(zhuǎn)動角度傳給控制單元J500，同時轉(zhuǎn)子傳感器將當前的轉(zhuǎn)動速度傳給控制單元J500。 4、根據(jù)大的轉(zhuǎn)向力、大的方向盤轉(zhuǎn)角、車速為50km/h、發(fā)動機轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)動速度以及存儲在控制單元中的v=50km/h的特性曲線圖，控制單元計算出需要一個“中等”的助力力矩并控制電機開始工作。 5、這樣在此種工況下，由

8、電機驅(qū)動的第二個小齒輪（驅(qū)動小齒輪）提供能量產(chǎn)生“中等”的轉(zhuǎn)向助力，驅(qū)動轉(zhuǎn)向齒條。,6、施加在方向盤上的力矩和“中等”的助力轉(zhuǎn)向力矩的總和是車輛在城市工況下最終驅(qū)動轉(zhuǎn)向齒條上的有效力矩。,方向盤輸入的旋轉(zhuǎn)力矩,電機的助力力矩,有效的輸出力矩,在高速公路工況下的轉(zhuǎn)向操縱功能：,1、在變換車道時，駕駛員對方向盤施加一個輕微的力。 2、作用在方向盤上的力引起了在轉(zhuǎn)向小齒輪上的轉(zhuǎn)動桿旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)向力矩傳感器G269察覺的旋轉(zhuǎn)并將計算出的轉(zhuǎn)向力傳給控制單元J500，指示出一個“小”的轉(zhuǎn)向力施加在方向盤上。 3、方向盤轉(zhuǎn)角傳感器G85將大的方向盤轉(zhuǎn)動角度傳給控制單元J500，同時轉(zhuǎn)子傳感器將當前的轉(zhuǎn)動速度傳給

9、控制單元J500。 4、根據(jù)大的轉(zhuǎn)向力、大的方向盤轉(zhuǎn)角、車速為100km/h、發(fā)動機轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)動速度以及存儲在控制單元中的v=100km/h的特性曲線圖，控制單元計算出需要一個“小”的助力力矩并控制電機開始工作。 5、這樣在高速公路上為實現(xiàn)變換車道，由電機驅(qū)動的第二個小齒輪（驅(qū)動小齒輪）提供能量產(chǎn)生“小”的轉(zhuǎn)向助力，驅(qū)動轉(zhuǎn)向齒條；或者根本就不助力。,6、施加在方向盤上的力矩和“最小”的助力轉(zhuǎn)向力矩的總和是在高速公路上變換車道時最終驅(qū)動轉(zhuǎn)向齒條上的有效力矩。,回轉(zhuǎn)力,電機的助力力矩,有效的輸出力矩,主動回正功能：,1、如果駕駛員在轉(zhuǎn)彎的過程中減少了施加在方向盤上的力，旋轉(zhuǎn)桿上的扭轉(zhuǎn)也相應減少。 2

10、、轉(zhuǎn)向力的減少的同時，包括轉(zhuǎn)向角度和轉(zhuǎn)向的速度都相應的減少，一個精確的回轉(zhuǎn)速度也相應的計算出來。將其和轉(zhuǎn)向角度和速度進行比較，其結(jié)果就是需要的回正力。 3、作用在方向盤上的轉(zhuǎn)向回正力是由整個運動裝置設計的結(jié)果，轉(zhuǎn)向回正力經(jīng)常很微弱，因為轉(zhuǎn)向系統(tǒng)及懸掛系統(tǒng)的摩擦力就可以使車輪回到中心位置。 4、控制單元根據(jù)轉(zhuǎn)向力、車速、發(fā)動機轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)向角度、轉(zhuǎn)向速度和存儲在控制單元中的特性曲線圖評估出電機需要的必要的回正力。 5、電機工作促使車輪回到直線向前行駛的方向，回到中心位置。,直線行駛功能： 直線行駛功能是主動回正功能的一個擴展，當沒有力提供時，系統(tǒng)產(chǎn)生一個助力使車輪 回到中心位置。為實現(xiàn)功能，又分為長

11、時間法則和短時間法則兩種不同的情況。 長時間法則：當長時間發(fā)生背離中心位置的任何一側(cè)時，起到平衡背離的任務，如：當 將夏季輪胎換到冬季輪胎（使用）。 短時間法則：負責短時間發(fā)生背離。這將使駕駛員更容易駕駛。如：受到側(cè)向風時，會 產(chǎn)生必要的阻止轉(zhuǎn)向力。,1、當車輛受到持續(xù)的側(cè)向力時，如：側(cè)向風。 2、駕駛員給方向盤一個力使車輛保持直線行駛狀態(tài)。 3、控制單元根據(jù)轉(zhuǎn)向力、車速、發(fā)動機轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)向角度、轉(zhuǎn)向速度和存儲在控制單元中的特性曲線圖評估出要保持直線行駛狀態(tài)電機需要提供的必要力。 4、電機工作，車輛回到直線行駛狀態(tài)，駕駛員不需要在用力保持方向盤了。,帶外殼的異步伺服電機系統(tǒng),電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng) E

12、lectric Power Steering,無電刷電機 無扭矩波動 低噪音 無磁性材料 抗泥污 無額外摩擦 寬的轉(zhuǎn)速范圍 寬的溫度范圍 平均工作電流2.5 A 最大電流80A,異步電機,Torque 扭矩4.1 Nm,See Notes Page,電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng) Electric Power Steering,控制單元,控制單元與電機直接相連，出現(xiàn)損壞后整體更換 控制單元內(nèi)部有一個溫度傳感器，當溫度超過100度時，當衰減至低于60%時，則K161亮,F317_022,Operating diagram forheavyweight vehicle,Operating diagramfor

13、lightweight vehicle,2 Examples of operating diagrams,Electric power steering,See Notes Page,Operating diagrams,Support torque (Nm),Steering moment(Nm),利用故障導航熟悉,方向盤轉(zhuǎn)角傳感器G85 安裝在轉(zhuǎn)向柱上，轉(zhuǎn)向開關與方向盤之間，與安全氣囊時鐘彈簧集成為一體。通過CAN總線將方向盤轉(zhuǎn)角信號傳遞給轉(zhuǎn)向柱電控單元J527。J527分析轉(zhuǎn)角信號。 輸入信號： 方向盤轉(zhuǎn)角 轉(zhuǎn)角速度,轉(zhuǎn)向柱電控單元,G85,信號失效： 應急運轉(zhuǎn)模式起動，由替代值代替，電

14、子助力轉(zhuǎn)向依然起作用，只不過故障指示燈K161常亮。,最大旋轉(zhuǎn)1044，轉(zhuǎn)向小齒輪最多可轉(zhuǎn)2.76圈,F317_092,Function,Electric power steering,Steering angle sensor,寶來車的方向盤轉(zhuǎn)角傳感器G85,結(jié)構(gòu)原理,利用光柵原理測量角度。傳感器構(gòu)成如下： -a 光源；-b 編碼盤；-c+d光學傳感器；-e整圈計數(shù)器,我們將結(jié)構(gòu)簡化一下，如左圖：帶孔模板1和模板2，光源在兩板之間，光學傳感器在兩板之外。,光束通過孔隙照到傳感器上，產(chǎn)生電壓信號。如果光線被擋住，電壓消失。,移動模板產(chǎn)生2個不同的電壓序列。其中一個模板因孔隙間隔一致，產(chǎn)生的電壓

15、信號也是規(guī)則信號。,另一塊模板因不規(guī)則間隙生成不規(guī)則信號。比較2個信號，系統(tǒng)可以計算出模板移動的距離。由不規(guī)則板確定運動的起始點。,轉(zhuǎn)向力矩傳感器G269,原理： 磁性轉(zhuǎn)子和轉(zhuǎn)向柱連接塊為一體，磁阻傳感元件和轉(zhuǎn)向小齒輪連接塊為一體，當轉(zhuǎn)動方向盤時，轉(zhuǎn)向柱連接塊和轉(zhuǎn)向小齒輪連接塊反向運動，即磁性轉(zhuǎn)子和磁阻傳感元件反向運動，因此轉(zhuǎn)向力（矩）的大小可以被測量出來并傳遞給控制單元。,信號失效： 如果信號失效，轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)將關閉，但并不是馬上關閉，而是一個柔軟的逐步的過程。 在此過程中，助力轉(zhuǎn)向力的大小是由控制單元通過電機轉(zhuǎn)子角度和方向盤轉(zhuǎn)角等信號計算出的值所代替。故障警報燈K161亮起。,轉(zhuǎn)向力矩傳感

16、器G269,輸入信號,方向盤轉(zhuǎn)角,方向盤轉(zhuǎn)動速度,車速,轉(zhuǎn)向力矩,電機轉(zhuǎn)動速度,外部,內(nèi)部,主動回正功能,助力力矩,控制單元,電子助力轉(zhuǎn)向,功能列表,轉(zhuǎn)向助力功能,直線行駛功能,故障警報燈K161,44-10-02改變警報燈顏色,讀出PR號，車輛信息（安裝在前懸掛上）,Determine each required characteristic curve in the “Guided Trouble Shooting“ function and select the curve,Power steering: Function 10 - Adaption - Channel 1 Charac

17、teristic curve selection,or in “On-board diagnosis“,Vehicle data request via E L S A,Electric power steering,See Notes Page,Steering system - Service,Electric power steering,Steering system - Service,Electric power steering,Steering system - Service,Stops not learned: Warning lamp comes on Steering

18、movements are severely damped Error message: “no or incorrect basic setting/adaption“,Required only when upgrading/re-positioning steering gear or fitting an alternative, “non-virginal“ steering gear: Reset learning values for limit stops using VAS 5052 - Function 10 (adaption) - Channel 00,Teach-in: Leave steering wheel in central position 10 without torque (4 Nm) for a short period Turn steering wheel to left and right stop, leave briefly Return steering wheel to central position Parameters are saved when ignition is switched off,Error lamp goes out Steering forc