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1、汽车电子与控制技术第六章 底盘电控系统助力转向电控系统汽车转向电控系统p概述p助力转向系统类型p助力特性p电动助力转向的控制策略p电动助力转向控制单元6.1 概述转向系统的基本要求p良好的操纵性p合适的转向力和位置感p具有回正功能p适当的路感p工作可靠p节能p低噪声 历史 1955年出现液压助力转向6.2 助力转向类型p电子可变量孔助力转向p旁通式助力转向p反力式助力转向p电磁式助力转向p电动液压助力转向p电动助力转向6.2.1 电子可变量孔助力转向系统p系统构成6.2.1 电子可变量孔助力转向系统p助力特点低速、停车 高速6.2.2 旁通式助力转向系统p结构特点旁路油压调节6.2.3 电动液
2、压助力转向系统pEHPS特点传统液压助力转向由发动机驱动液压泵由电机驱动液压泵工作产生助力油压6.2.3 电动液压助力转向系统pEPHS工作原理直线行驶左转弯6.2.3 电动液压助力转向系统p控制系统流程控制策略：电枢电压电机转速/转矩供油量助力6.2.4 液压助力转向的缺点p结构复杂p功率消耗大p泄漏6.2.4 电动助力转向系统p特点精确转向根据车速、转向盘快慢等提供最佳助力节能助力获得方便助力功率较小6.2.4 电动助力转向系统p基本构成6.2.4 电动助力转向系统p转矩传感器补偿线圈：补偿温度、电磁噪声6.2.4 电动助力转向系统p电机无刷永磁直流电机特点：低速大扭矩功率密度高控制简单，
3、只需增量位置传感器6.2.4 电动助力转向系统p减速机与离合器降速增矩高速：离合器分离，机械转向不受电机惯性影响故障：离合器分离6.2.4 电动助力转向系统分类p转向轴助力结构紧凑、直接测量方向盘转矩，响应好要求电机噪声和振动小p小齿轮助力布置方便、助动力大转向盘与转向器间有万向节，助力特性控制困难p齿条助力助动力最大，用于大转向轴载荷6.3 EPS助力特性p定义助力随汽车运动状态和方向盘手力变化而变化的规律p目标停车和低速时转向轻便，高速时操纵稳定性p转向系的设计制约轻与灵：变传动比，小转角灵，大转角轻转向力与路感6.3.1 路感p定义转向过程中，转向阻力包含车轮侧向力信息，使汽车的 运动状
4、态（包括车轮与地面附着状况）与方向盘手力存 在对应关系p当量路感强度Ta 助力矩Td 方向盘力矩 6.3.2 EPS助力特性曲线的确定p非助力装置的输入输出特性方向盘作用力克服：车轮与地面摩擦、主销后倾内倾形成 的回正力、转向系的摩擦阻力6.3.2 EPS助力特性曲线的确定p带助力装置的输入输出特性1 无助力特性2 助力特性：非线性3 带助力的特性6.3.2 EPS助力特性曲线的确定p理想助力曲线低速助力比大，高速助力比小助力死区，与车速相关最大助力限制，保护电机和驱动6.3.3 对EPS助力特性的补偿G1G2G4TextTdTa力矩传 感器助力 特性机械系统G3电机6.3.3 对EPS助力特
5、性的补偿忽略电机和传感器的一阶环节，得到：电机助力BKKb 反电动势参数6.3.3 对EPS助力特性的补偿p系统固有频率p阻尼助力特性影响系统的动态响应：响应时间、超调、稳定性6.3.3 对EPS助力特性的补偿p仅采用比例助力特性的系统响应Kp=0.4Kp=2.56.3.3 对EPS助力特性的补偿p引入微分补偿Kp=0.4Kp=2.56.4 EPS的控制策略pEPS的控制目标1 减小转向操纵力，提供与手动转向一致的路感2 提高转向盘回正特性，快速准确回正，避免高速回正摆 振p控制目标1实现方法电枢电压控制：方向盘转矩、转速和车速电流控制 ：方向盘转矩和车速直接方向盘转矩控制：方向盘转角、转矩和
6、车速p控制目标2实现方法方向盘回正控制：基于转向角传感器基于电机转速积分估计转向盘位置6.4.1 电机电流控制方式pH桥驱动pPWM控制方式：双极、单极、受限单极6.4.2 各种模式下电流控制p转向助力控制转向过程中（不包括回正） 输入：转向盘转矩，车速输出：查表计算电机控制电流电流闭环控制6.4.2 各种模式下电流控制p补偿控制1 引入微分控制：降低助力增益变化对系统响应 的影响2 引入方向盘转速补偿：转速 补偿电流6.4.2 各种模式下电流控制p回正控制回正特点：低速时侧向力和回正力矩小，回正慢高速时回正力大，容易引起摆振回正操作的判断：方向盘力矩微分回正电流控制：低速时电流快速衰减高速时电流逐渐衰减6.4.2 各种模式下电流控制p中位控制中位控制特点：转向系惯性增加，回中位不易收敛高速行驶时扰动控制方法：电机短路形成阻尼6.4.3 电流闭环控制p数字PID控制p参数整定基于模型试验试凑6.5 电动助力转向控制单元6.6 小结p助力转向的几种类型p助力特性分析p助力控制策略作业分析比较电动助力转向所采用的电机特点，设计 一个30A/12V的永磁直流无刷电机驱动电路
