（論文）1目錄1引言.11.1汽車電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的特點(diǎn).11.2電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀.21.3EPS的發(fā)展趨勢(shì)和急待解決的核心技術(shù).21.4本課題研究的目的與意義.32電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)方案確定及其工作原理.42.1電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的工作原理.52.2電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型.72.3電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的主要部分.113電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì).163.1電子動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)控制器的總體結(jié)構(gòu).163.2控制器微處理芯片的選擇.173.3控制器輸入通道的設(shè)計(jì).203.4控制器輸出通道的設(shè)計(jì).233.5系統(tǒng)供電電源電路設(shè)計(jì).283.6系統(tǒng)硬件抗干擾措施.284電子動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì).304.1EPS.的控制策略.304.2電子動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)各功能模塊的軟件設(shè)計(jì).325總結(jié).38參考文獻(xiàn).39致謝.40（論文）2附錄.411引言1.1汽車電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的特點(diǎn)由于動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)具有轉(zhuǎn)向操縱靈活、輕便、并可吸收路面對(duì)前輪產(chǎn)生的沖擊等優(yōu)點(diǎn)，自20世紀(jì)50年代以來在各國(guó)汽車上開始普遍應(yīng)用?，F(xiàn)今液壓助力轉(zhuǎn)向器(HPS)是以內(nèi)燃機(jī)作為動(dòng)力的汽車助力轉(zhuǎn)向器的主流。但是傳統(tǒng)的HPS需要持續(xù)的能量消耗，降低了汽車的燃油經(jīng)濟(jì)性。同時(shí)其復(fù)雜的液壓系統(tǒng)具有助力特性不可調(diào)整、污染環(huán)境、維修不便等缺點(diǎn)。20世紀(jì)80年代開始研究的汽車上電能為動(dòng)力的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(EPS)。和HPS相比，它具有更為突出的優(yōu)點(diǎn):1.EPS能在各種行駛工況下提供最佳助力，減少由路面不平所引起的對(duì)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的擾動(dòng)，改善汽車的轉(zhuǎn)向特性，減少汽車低速行駛時(shí)的轉(zhuǎn)向操縱力，提高汽車高速行駛時(shí)的轉(zhuǎn)向穩(wěn)定性，進(jìn)而提高汽車的主動(dòng)安全性。并且可通過設(shè)置不同的轉(zhuǎn)向手力特性來滿足不同對(duì)象使用的需要。2.提高了汽車的燃油經(jīng)濟(jì)性。液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)需要發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)液壓油泵，使液壓油不停地流動(dòng)，浪費(fèi)了部分能量。相反電動(dòng)轉(zhuǎn)向系的EPS需要轉(zhuǎn)向操作時(shí)才需要電機(jī)提供的能量，是真正的“按需供能型”(ondemand)系統(tǒng)。裝有電動(dòng)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(duì)比實(shí)驗(yàn)表明，在不轉(zhuǎn)向情況下、裝有電動(dòng)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%。13.增強(qiáng)了轉(zhuǎn)向跟隨性。在EPS中，電動(dòng)機(jī)與助力機(jī)構(gòu)直接相連以使其能量直接用于車輪的轉(zhuǎn)向。這樣增加了系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，電機(jī)部分的阻尼也使得車輪的反轉(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(dòng)能力大大增強(qiáng)。和HPS相比，旋轉(zhuǎn)力矩產(chǎn)生于電機(jī)，沒有液壓助力系統(tǒng)的轉(zhuǎn)向遲滯效應(yīng)，增強(qiáng)了轉(zhuǎn)向車輪對(duì)轉(zhuǎn)向盤的跟隨性能。4.該系統(tǒng)由電動(dòng)機(jī)直接提供轉(zhuǎn)向助力，在停車時(shí)，也可獲得最大的轉(zhuǎn)向動(dòng)力。同時(shí)省去了液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)所必需的動(dòng)力轉(zhuǎn)向油泵、軟管、液壓油、密封件、傳送帶和裝于發(fā)動(dòng)機(jī)上（論文）3的皮帶輪等，其零件比HPS大大減少，因而其質(zhì)量更輕、結(jié)構(gòu)更緊湊，在安裝位置的選擇方面也更容易，裝配自動(dòng)化程度更高，維修更簡(jiǎn)單。5.EPS沒有液壓回路，不存在滲油的問題，減少了對(duì)環(huán)境的污染。同時(shí)由于液壓油在低溫時(shí)的粘度很大，存在低溫時(shí)必須有個(gè)加溫的過程，而EPS可以在零下40很好的工作，基本上不存在受溫度影響的問題。6.在未來10-15年推出的純電動(dòng)汽車或者燃料電池汽車等汽車上由于沒有的傳統(tǒng)意義上的內(nèi)燃機(jī)，因此必須考慮安裝EPS。7.電動(dòng)轉(zhuǎn)向還可有各種安全保護(hù)措施和故障自診斷功能。使用可靠，維修方便。由此可見，EPS和HPS相比，是一項(xiàng)緊扣現(xiàn)代汽車時(shí)代發(fā)展主題的高新技術(shù)，必將逐步取代現(xiàn)有的機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和電控液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。1.2電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀國(guó)外從1979年就開始研究電動(dòng)式電子控制動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，1988年日本鈴木公司首先在其CER車上裝備了電動(dòng)式EPS。同年，美國(guó)通用公司也在某些型號(hào)的汽車上裝備了電動(dòng)式EPS。1993年，本田汽車公司首次將電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)裝備于大批量生產(chǎn)的、在國(guó)際市場(chǎng)上同法拉利和波爾舍競(jìng)爭(zhēng)的愛克NSX跑車上；同年，在歐洲市場(chǎng)銷售的一種經(jīng)濟(jì)型轎車-菲亞特幫托也將美國(guó)德爾福公司生產(chǎn)的電控助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)作為標(biāo)準(zhǔn)裝備。隨后，國(guó)外很多公司和機(jī)構(gòu)介入了電動(dòng)式EPS的研究和開發(fā)工作。美國(guó)的TRW公司，日本的三菱公司、KOYO公司，德國(guó)的ZF公司都相繼研制出了電動(dòng)式EPS。經(jīng)過二十幾年的發(fā)展，EPS技術(shù)已日趨完善，其應(yīng)用范圍正從最初的微型轎車向普通轎車和商用客車方向發(fā)展。EPS產(chǎn)品在2002年才有國(guó)內(nèi)企業(yè)進(jìn)行研制開發(fā)，目前已經(jīng)知道的有10多家科研院校正在研制中，如清華大學(xué)、吉林大學(xué)、江蘇大學(xué)、天津大學(xué)、合肥工業(yè)大學(xué)等，另外還有10多家轉(zhuǎn)向企業(yè)和10多家配套企業(yè)也在研制中。從市場(chǎng)應(yīng)用來看，國(guó)內(nèi)已裝有EPS產(chǎn)品的汽車主要為1.3L-1.6L的轎車(主要是電動(dòng)機(jī)的功率所致)。如重慶長(zhǎng)安的奧拓、安徽的奇瑞、南京菲亞特、廣州本田飛度、昌河北斗星等。但是，由于國(guó)產(chǎn)汽車各車型技術(shù)的實(shí)際情況以及使用條件的特殊性，國(guó)外的EPS與國(guó)產(chǎn)汽車的匹配以及實(shí)用性還存在問題，至今還沒有與國(guó)產(chǎn)汽車相協(xié)調(diào)匹配的、且具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的EPS，僅僅在近幾年才開展EPS的技術(shù)研究，可獲得的技術(shù)資料較少，目前尚處于技術(shù)攻關(guān)階段。（論文）41.3EPS的發(fā)展趨勢(shì)和急待解決的核心技術(shù)首先，EPS的應(yīng)用范圍將會(huì)進(jìn)一步拓寬，將作為標(biāo)準(zhǔn)件裝備在汽車上，并將在動(dòng)力轉(zhuǎn)向領(lǐng)域占據(jù)主導(dǎo)地位。目前，在全世界汽車行業(yè)中，電動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)每年正以9%-10%的增長(zhǎng)速度發(fā)展，年增長(zhǎng)量達(dá)130萬至150萬套，估計(jì)至2005年，該產(chǎn)品的產(chǎn)量將由目前的150萬套增長(zhǎng)到800萬套，2007年將達(dá)到1140萬套。按此速度發(fā)展，用不了幾年的時(shí)間，電動(dòng)轉(zhuǎn)向?qū)?huì)完全占領(lǐng)轎車市場(chǎng)，并向微型車、輕型車和中型車擴(kuò)展。盡管EPS已達(dá)到了其最初的設(shè)計(jì)目的，但仍然存在一些問題急待解決，比如提高現(xiàn)有應(yīng)用的EPS系統(tǒng)性能的可靠性、降低生產(chǎn)成本等。其中，進(jìn)一步改善電動(dòng)機(jī)的性能是下一步努力的一個(gè)主要方向。電動(dòng)機(jī)本身的性能及其與電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的匹配都將影響到轉(zhuǎn)向操縱力、轉(zhuǎn)向、路感等問題。概括地說，今后電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向技術(shù)的發(fā)展方向主要為:改進(jìn)控制系統(tǒng)的性能、提高系統(tǒng)可靠性和降低控制系統(tǒng)的制造成本。只有進(jìn)一步改進(jìn)控制系統(tǒng)的性能，才能滿足更高檔車的使用要求。另外，EPS的控制信號(hào)將不再僅僅依靠車速、扭矩和方向盤轉(zhuǎn)角，還包括轉(zhuǎn)向速度、橫向加速度、前軸重力等多種信號(hào)進(jìn)行與汽車特性相吻合的綜合控制，以獲得更好的轉(zhuǎn)向和路感。未來的EPS將向電子四輪轉(zhuǎn)向的方向發(fā)展，并與通過總線技術(shù)電子懸架、發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制等一起統(tǒng)一協(xié)調(diào)控制汽車的運(yùn)動(dòng)。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，今后有可能取消轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的機(jī)械部分而采用所謂的線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。這將是EPS的未來10年的發(fā)展方向。對(duì)于我國(guó)來說，由于在這方面和國(guó)外的差距很大，所以在今后相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)，仍須集中精力解決傳感器、電機(jī)、和電子控制器方面的研究工作。1.4本課題研究的目的與意義汽車電子動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)一直存在著“輕”與“靈”的矛盾，即汽車低速時(shí)需要“輕”的轉(zhuǎn)向力，高速時(shí)需要“靈”的轉(zhuǎn)向效果。同時(shí)，轉(zhuǎn)向力與路感也相互制約。2本課題將通過合適的綜合控制方法，設(shè)計(jì)合適的控制系統(tǒng)，以提高汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的操縱穩(wěn)定性和路感，并為以后的深入