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標題: 每周一貼發(fā)動機知識——電動轉(zhuǎn)向系統(tǒng) [打印本頁]

作者: 無線風(fēng)箏 時間: 2006-3-1 13:06
標題: 每周一貼發(fā)動機知識——電動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)
　　電動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(EPS，Electric Power Steering)是未來轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的發(fā)展方向,。該系統(tǒng)由電動機直接提供轉(zhuǎn)向助力,，省去了液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)所必需的動力轉(zhuǎn)向油泵、軟管,、液壓油,、傳送帶和裝于發(fā)動機上的皮帶輪，既節(jié)省能量,，又保護了環(huán)境,。另外，還具有調(diào)整簡單,、裝置靈活以及無論在何種工況下都能提供轉(zhuǎn)向助力的特點,。正是有了這些優(yōu)點，電動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)作為一種新的轉(zhuǎn)向技術(shù),，將挑戰(zhàn)大家都非常熟知的,、已具有50多年歷史的液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng),。
　　電動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)
　　電動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是于20世紀80年代中期提出來的。該技術(shù)發(fā)展最快,、應(yīng)用較成熟的當(dāng)屬TRW轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和Delphi Saginaw(薩吉諾)轉(zhuǎn)向系統(tǒng),，而Delphi Sagiaw(薩吉諾)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)又代表著轉(zhuǎn)向系統(tǒng)發(fā)展的前沿。她是第一個于20世紀50年代把液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)推向市場的,，從此以后,，Delphi轉(zhuǎn)向發(fā)展了技術(shù)更加成熟的液壓助力系統(tǒng)，使大部分的商用汽車和約50％的轎車裝備有該系統(tǒng)�,，F(xiàn)在,，Delphi轉(zhuǎn)向系統(tǒng)又領(lǐng)導(dǎo)了汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的一次新革命——電動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。電動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)符合現(xiàn)代汽車機電一體化的設(shè)計思想,，該系統(tǒng)由轉(zhuǎn)向傳感裝置,、車速傳感器、助力機械裝置,、提供轉(zhuǎn)向助力電機及微電腦控制單元組成,。
　　該系統(tǒng)工作時，轉(zhuǎn)向傳感器檢測到轉(zhuǎn)向軸上轉(zhuǎn)動力矩和轉(zhuǎn)向盤位置兩個信號,，與車速傳感器測得的車速信號一起不斷地輸入微電腦控制單元,，該控制單元通過數(shù)據(jù)分析以決定轉(zhuǎn)向方向和所需的最佳助力值，然后發(fā)出相應(yīng)的指令給控制器,，從而驅(qū)動電機,，通過助力裝置實現(xiàn)汽車的轉(zhuǎn)向。通過精確的控制算法,，可任意改變電機的轉(zhuǎn)矩大小,，使傳動機構(gòu)獲得所需的任意助力值。
　　2 電動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的特點
　　液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)已發(fā)展了半個多世紀,，其技術(shù)已相當(dāng)成熟,。但隨著汽車微電子技術(shù)的發(fā)展，對汽車節(jié)能性和環(huán)保性要求不斷提高,，該系統(tǒng)存在的耗能、對環(huán)境可能造成的污染等固有不足已越來越明顯,，不能完全滿足時代發(fā)展的要求,。
　　電動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)將最新的電力電子技術(shù)和高性能的電機控制技術(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)境的污染等。因此,，該系統(tǒng)一經(jīng)提出,，就受到許多大汽車公司的重視,，并進行開發(fā)和研究，未來的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中電動轉(zhuǎn)向?qū)⒊蔀檗D(zhuǎn)向系統(tǒng)主流,，與其它轉(zhuǎn)向系統(tǒng)相比,，該系統(tǒng)突出的優(yōu)勢體現(xiàn)在：
　　a)降低了燃油消耗。液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)需要發(fā)動機帶動液壓油泵,，使液壓油不停地流動,，浪費了部分能量。相反電動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(EPS)僅在需要轉(zhuǎn)向操作時才需要電機提供的能量,，該能量可以來自蓄電池,，也可來自發(fā)動機。而且,，能量的消耗與轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)向及當(dāng)前的車速有關(guān),。當(dāng)轉(zhuǎn)向盤不轉(zhuǎn)向時，電機不工作需要轉(zhuǎn)向時,，電機在控制模塊的作用下開始工作,，輸出相應(yīng)大小及方向的轉(zhuǎn)矩以產(chǎn)生助動轉(zhuǎn)向力矩，而且,，該系統(tǒng)在汽車原地轉(zhuǎn)向時輸出最大轉(zhuǎn)向力矩,，隨著汽車速度的改變，輸出的力矩也跟隨改變,。該系統(tǒng)真正實現(xiàn)了“按需供能”,，是真正的“按需供能型”(on-demand)系統(tǒng)。汽車在較冷的冬季起動時,，傳統(tǒng)的液壓系統(tǒng)反應(yīng)緩慢,，直至液壓油預(yù)熱后才能正常工作。由于電動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計時不依賴于發(fā)動機而且沒有液壓油管,，對冷天氣不敏感,，系統(tǒng)即使在-40℃時也能工作，所以提供了快速的冷起動,。由于該系統(tǒng)沒有起動時的預(yù)熱,，節(jié)省了能量。不使用液壓油泵,，避免了發(fā)動機的寄生能量損失,，提高了燃油經(jīng)濟性，裝有電動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的車輛和裝有液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的車輛對比實驗表明,，在不轉(zhuǎn)向情況下,，裝有電動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的車輛燃油消耗降低2.5％在使用轉(zhuǎn)向情況下，燃油消耗降低了5．5％。
　　B)增強了轉(zhuǎn)向跟隨性,。在電動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中,，電動機與助力機構(gòu)直接相連可以使其能量直接用于車輪的轉(zhuǎn)向。該系統(tǒng)利用慣性減振器的作用,，使車輪的反轉(zhuǎn)和轉(zhuǎn)向前輪擺振大大減小,。因此轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的抗擾動能力大大增強和液壓力助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)相比，旋轉(zhuǎn)力矩產(chǎn)生于電機,，沒有液壓助力系統(tǒng)的轉(zhuǎn)向遲滯效應(yīng),，增強了轉(zhuǎn)向車輪對轉(zhuǎn)向盤的跟隨性能。
　　C)改善了轉(zhuǎn)向回正特性,。直到今天,，動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)性能的發(fā)展已經(jīng)到了極限，電動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的回正特性改變了這一切,。當(dāng)駕駛員使轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動一角度然后松開時,，該系統(tǒng)能夠自動調(diào)整使車輪回到正中。該系統(tǒng)還可讓工程師們利用軟件在最大限度內(nèi)調(diào)整設(shè)計參數(shù)以獲得最佳的回正特性,。從最低車速到最高車速,，可得到一簇回正特性曲線。通過靈活的軟件編程,，容易得到電機在不同車速及不同車況下的轉(zhuǎn)矩特性,，這種轉(zhuǎn)矩特性使得該系統(tǒng)能顯著地提高轉(zhuǎn)向能力，提供了與車輛動態(tài)性能相匹配的轉(zhuǎn)向回正特性,。而在傳統(tǒng)的液壓控制系統(tǒng)中,，要改善這種特性必須改造底盤的機械結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)起來有一定困難,。
　　D)提高了操縱穩(wěn)定性,。通過對汽車在高速行駛時過度轉(zhuǎn)向的方法測試汽車的穩(wěn)定特性。采用該方法,，給正在高速行駛(100 km／h)的汽車一個過度的轉(zhuǎn)角迫使它側(cè)傾,，在短時間的自回正過程中，由于采用了微電腦控制,，使得汽車具有更高穩(wěn)定性,，駕駛員有更舒適的感覺。
　　E)提供可變的轉(zhuǎn)向助力,。電動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的轉(zhuǎn)向力來自于電機,。通過軟件編程和硬件控制，可得到覆蓋整個車速的可變轉(zhuǎn)向力,。可變轉(zhuǎn)向力的大小取決于轉(zhuǎn)向力矩和車速。
　　無論是停車,，低速或高速行駛時,，它都能提供可靠的，可控性好的感覺,，而且更易于停車場操作,。
　　對于傳統(tǒng)的液壓系統(tǒng)，可變轉(zhuǎn)向力矩獲得非常困難而且費用很高,，要想獲得可變轉(zhuǎn)向力矩,，必須增加額外的控制器和其它硬件。但在電動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中,，可變轉(zhuǎn)向力矩通常寫入控制模塊中,，通過對軟件的重新編寫就可獲得，并且所需費用很小,。
　　F)采用“綠色能源”,，適應(yīng)現(xiàn)代汽車的要求。電動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)應(yīng)用“最干凈”的電力作為能源,，完全取締了液壓裝置,，不存在液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中液態(tài)油的泄露問題，可以說該系統(tǒng)順應(yīng)了“綠色化”的時代趨勢,。該系統(tǒng)由于它沒有液壓油,，沒有軟管、油泵和密封件,，可對構(gòu)成材料進行再加工,，避免了污染。而液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)油管使用的聚合物不能回收,，易對環(huán)境造成污染,。
　　G)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，占用空間小,，布置方便,，性能優(yōu)越。由于該系統(tǒng)具有良好的模塊化設(shè)計,，所以不需要對不同的系統(tǒng)重新進行設(shè)計,、試驗、加工等,，不但節(jié)省了費用,，也為設(shè)計不同的系統(tǒng)提供了極大的靈活性，而且更易于生產(chǎn)線裝配,。
　　由于沒有油泵,、油管和發(fā)動機上的皮帶輪,，使得工程師們設(shè)計該系統(tǒng)時有更大的余地，而且該系統(tǒng)的控制模塊可以和齒輪齒條設(shè)計在一起或單獨設(shè)計,，發(fā)動機部件的空間利用率極高,。該系統(tǒng)省去了裝于發(fā)動機上皮帶輪和油泵，留出的空間可以用于安裝其它部件,。
　　許多消費者在買車時非常關(guān)心車輛的維護與保養(yǎng)問題,。裝有電動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的汽車沒有油泵，沒有軟管連接,，可以減少許多憂慮,。實際上，傳統(tǒng)的液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中,，液壓油泵和軟管的事故率占整個系統(tǒng)故障的53％,，如軟管漏油和油泵漏油等。
　　H)生產(chǎn)線裝配性好,。電動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)沒有液壓系統(tǒng)所需要的油泵,、油管、流量控制閥,、儲油罐等部件,，零件數(shù)目大大減少，減少了裝配的工作量,，節(jié)省了裝配時間,，提高了裝配效率。
　　3 結(jié)束語
　　電動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)自20世紀80年代中期初提出以來,，作為今后汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的發(fā)展方向,，必將取代現(xiàn)有的機械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和電控制液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng),。
　　電動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的研究領(lǐng)域涉及傳感器,，微電子控制、非線性控制理論,、人工智能理論,、電動傳動控制技術(shù)及機械設(shè)計等，真正體現(xiàn)出未來汽車的機電一體化設(shè)計思想,。在技術(shù)應(yīng)用方面,，目前，控制器核心——微處理器已采用數(shù)字信號處理器(DSP),，DSP不但有較強的運算能力,，而且還集成了專用電機驅(qū)動電路，應(yīng)用于電機的控制,，另外Motora的DSP還增加了專門為汽車用的CAN總線,，使得該系統(tǒng)作為未來汽車的標準配置而溶于整個汽車的控制網(wǎng)絡(luò)中,，在控制策略上，目前大多用傳統(tǒng)的經(jīng)典控制方法,。
　　目前,，國外電動轉(zhuǎn)向的研究已經(jīng)體現(xiàn)出實際的應(yīng)用價值，在部分中檔轎車和高級轎車上已經(jīng)得到應(yīng)用,，在中型車輛和重型車輛的應(yīng)用處于研究階段。我國的電動轉(zhuǎn)向研究還是空白,，無法與國外相比,。從我國現(xiàn)有條件出發(fā)，對該系統(tǒng)進行深入,、細致的研究,，對于拓展電氣傳動技術(shù)的應(yīng)用、加快國產(chǎn)汽車的電子化發(fā)展以及提供未來智能汽車自動駕駛技術(shù)支持,，都將會有深遠的意義,。

作者: 漂流瓶 時間: 2006-12-13 20:58
標題: Re: 每周一貼發(fā)動機知識——電動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)
EPS作為轉(zhuǎn)向助力很不錯！值得期望和支持,，就是不知道力量會比油缸小多少,？

作者: wjzxjj 時間: 2007-9-29 11:17
昨天我在電視上也看到了, 阿爾發(fā)的一款四座車也用到了電動轉(zhuǎn)向,很不錯.

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