内容摘要 电动助力转向( Electric Power Steering, 简称EPS) 作为一种新型转向系统, 因其具有节能、环保等优点而受到世界各大汽车公司和企业的青睐, 它将逐步取代传统的液压助力转向系统(Hydraulic Power Steering, 简称HPS) 。 本文以传统的转向柱助力式EPS 为研究对象, 建立EPS系统数学模型,给出了汽车电动助力系统的动力学方程。根据电动助力转向系统的工作原理及控制器可靠设计的关键技术，设计了以P87C591 单片机为主控单元的EPS系统，系统采用闭环电流控制方案, 利用目标电流技术调节电机端电压达到控制电机电流力矩的目的。EPS 控制器采用模块化设计，把信号处理电路和功率驱动电路进行分层设计,以增强系统的抗干扰能力和可靠性。在进行PWM 驱动频率的选择时，考虑开关时电流脉峰对开关管及电动机安全的影响。最后通过研究分析了EPS系统的经济性、系统硬件电路板空间与发热功耗及可靠性合理地选择散热片及其参数,提高了驱动效率和稳定运行能力。 实验表明, 该系统具有良好的电动助力特性, 满足电动助力转向要求,证明了这种系统在实际应用中的有效性。 关键词 电动助力转向; 单片机; H桥驱动; PWM斩波; 控制系统
Hardware Design of the Electric Power Assisted Steering System 050607337 Zhangqiang Instructor：Helinlin Associate professor Abstract Electric power steering is a new power steering technology for vehicles. Merit such as energy conservation , environmental protection that the person has accepts the respectively big automobiles of world company and the enterprise favour , home and abroad developing trend is to use electric power-assistance to change to the hydraulic pressure power-assistance vergence substituting tradition step by step. The mathematic model the main body of a book is established systematically with dyadic EPS of the tradition vergence post power-assistance for the object of study,has given an automobile out electric systematic power-assistance dynamics equation , has combined classics control theory and the optimization algorithm, the parameter carries out validity in applying to reality having studied , testifying this system on systematic power-assistance. This paper presents an elect ricpower steering system controlled by P87C591 microp rocessor. The motor given torque is computed by expertcontrol system. The practical output torque is closed-loop controlled.
项目 电子控制动力转向系统 随着汽车的高速化，对汽车操纵的轻便性及灵活性要求越来越高。现今广泛应用的液压式助力转向系，因存在着结构 复杂、价格高、维修保养困难等缺陷，应用范围受到一定的 影响，故常用于中、重型汽车及高级轿车上，而电子控制动 力转向系可广泛应用于轻型汽车及普通型轿车上，并可提高汽车的操纵灵活性。 本项目知识目标： 1．了解电子控制动力转向系统的基本组成。 2．熟悉电子控制动力转向系统基本的工作原理。 本项目能力目标： 1、熟悉汽车电子动力转向系统的发展现状及趋势。 2、了解电动式电子控制动力转向系统的工作原理。 电动式电子控制动力转向系统 机械转向系统是依靠驾驶员操纵转向盘的转向力来实现车轮 转向，在一定程度上增加了驾驶员的劳动强度；电动式电子控制动 力转向系统则是在驾驶员的控制下，借助于电控系统的电动机驱动 力来实现车轮转向。 1、电动式电子控制动力转向系统基本结构组成？ 2、电动式电子控制动力转向系统控制原理？ 一、 电动式电子控制动力转向系统结构 （一）电动式电子控制动力转向系统的优点 1、电动机、减速机、转向桥和转向齿轮箱可以制成一 个整体，管道、油泵等不需单独占据空间，易于装车。 2、基本上只增加电动机和减速机，没有了液压管道等
部件，使整个系统趋于小型轻量化。 3、油泵仅在必要时用来使电动机运转，故可以节能。 4、因为零件数目少，不需要加油和抽空气，所以在生产线上的装配性好。 虽然动力比不上液压式。该系统已广泛应用于日本日产、三菱、大发、铃木等汽车公司的许多车型。 （二）电动式电子控制转向系统的组成 以大众速腾汽车为例，电控动力转向系统在车上的实际安装位置。 该系统由方向盘、带方向盘转角传感器G85的转向柱控制单元J527、转向柱、转向力矩传感器G269、转向齿轮、电子机械助力转向电机V187、转向助力辅助控制单元J500等机构或元件组成。 （三）电动式电子控制转向系统基本的工作原理 上图为基本的控制原理图，在进行原理分析的时候，可以结合下图中的动力转向图进行分析。
汽车电子介绍及控制系统 汽车电子是车体汽车电子控制装置和车载汽车电子控 制装置的总称。 车体汽车电子控制装置，包括发动机控制系统、底盘控制系统和车身电子控制系统（车身电子ECU）。车体汽车电子控制装置有如赤裸裸的、不穿戴任何衣物饰物的人体；车载汽车电子包括汽车信息系统、汽车导航系统和汽车娱乐系统。车载汽车电子控制装置有如人身的衣物、饰物。汽车电子分类随着汽车电子技术朝着集成化、智能化、网络化、模块化的方向发展，上述分类可能会有交叉与融合。汽车电子地位: 汽车电子化被认为是汽车技术发展进程中的一次革命，汽车电子化的程度被看作是衡量现代汽车水平的重要标志，是用来开发新车型，改进汽车性能最重要的技术措施。汽车制造商认为增加汽车电子设备的数量、促进汽车电子化是夺取未来汽车市场的重要的有效手段。 据统计，从1989年至2000年，平均每辆车上电子装置在整个汽车制造成本中所占的比例由16%增至23%以上。一些豪华轿车上，使用单片微型计算机的数量已经达到48个，电子产品占到整车成本的50%以上，目前电子技术的应用几乎已经深入到汽车所有的系统。汽车电子类别: 按照对汽车行驶性能作用的影响划分，可以把汽车电子产品
归纳为两类：一类是汽车电子控制装置，汽车电子控制装置要和车上机械系统进行配合使用，即所谓“机电结合”的汽车电子装置；它们包括发动机、底盘、车身电子控制。例如电子燃油喷射系统、制动防抱死控制、防滑控制、牵引力控制、电子控制悬架、电子控制自动变速器、电子动力转向等，另一类是车载汽车电子装置，车载汽车电子装置是在汽车环境下能够独立使用的电子装置，它和汽车本身的性能并无直接关系。它们包括汽车信息系统（行车电脑）、导航系统、汽车音响及电视娱乐系统、车载通信系统、上网设备等。目前电子技术发展的方向向集中综合控制发展：将发动机管理系统和自动变速器控制系统，集成为动力传动系统的综合控制（PCM）；将制动防抱死控制系统（ABS）、牵引力控制系统（TCS）和驱动防滑控制系统（ASR）综合在一起进行制动控制；通过中央底盘控制器，将制动、悬架、转向、动力传动等控制系统通过总线进行连接。控制器通过复杂的控制运算，对各子系统进行协调，将车辆行驶性能控制到最佳水平，形成一体化底盘控制系统（UCC）。由于汽车上的电子电器装置数量的急剧增多，为了减少连接导线的数量和重量，网络、总线技术在此期间有了很大的发展。总线技术是将各种汽车电子装置连接成为一个网络，通过数据总线发送和接收信息。电子装置除了独立完成各自的控制功能外，还可以为其它控制装置提供数据服务。由于使用了网络化的设计，简
摘要 电动助力转向系统(Electric Power Steering System，简称EPS)，是汽车工程领域的热门课题之一。本文在研究了电动助力转向系统工作原理的基础上，设计开发了EPS的电子控制单元ECU (Electronic Control Unit)的硬件电路和相应的控制软件框图。 本文详细分析了电动助力转向系统电子控制单元的功能，研究开发了以89c51单片机为微处理器的电子控制单元。控制单元具有实时数据信号采集和系统控制功能，根据采集的数据信号，确定电动机输出的目标电流，利用PWM脉宽调制技术，通过H桥式电路控制电动机的输出电流和转动方向，实现助力转向功能。 在研制了实验用ECU装置后，开发了相应的控制软件。控制软件分为控制策略的实现和数据信号采集与分析两部分。整个软件系统采用了模块化的设计思想。在数据信号采集与控制部分，设计了系统主程序、A/D采集程序、车速信号采集程序和PWM控制程序。 本文所设计的EPS电子控制单元性能稳定，结构合理，与整车匹配性能好，可保证EPS实现良好的转向助力效果。 关键词 电动助力转向电子控制单元单片机控制策略
Abstract Electric Power Steering System (EPS) is one of the focuses research in automotive engineering.This paper is based on the principles of EPS to study the operation, designed and developed the Electronic Control Unit (ECU) and the soft ware diagram of the ECU. The thesis Considers the functions of the electronic control unit of EPS, studied and developed the hardware that adopted 89c51as its microprocessor. The control unit was able to realize real-time data/signal acquisition and system control. The target current of motor output could be determined by the obtained data; and utilizing the Pulse-Width Modulation (PWM) technology, power could be provided to the steering system by controlling the output current and rotation direction through H-bridge circuit. The software program, which was divided into the realization of control strategy and the acquisition&control of data/signal, was developed in modular after thedesign of experimental ECU was completed. And the main program, A/D acquisition program, speed signal acquisition program and PWM control program are developed in the second part. The result showed that the electronic control unitdesigned was with stable performance, appropriate structure and excellent matchingcondition, and the excellent power steering effect could be ensured by EPS. Key words: Electric Power Steering System (EPS) Electronic Control Unit Single-Chip Microprocessor Control Strategy
第一章绪论 电动助力转向系统（Electric Power Steering，缩写EPS）是一种直接依靠电机提供辅助扭矩的动力转向系统，EPS主要由扭矩传感器、车速传感器、电动机、减速机构和电子控制单元（ECU）等组成。它是近代各种先进汽车上所必备的系统之一。 1.1电动助力转向的发展 从最初的机械式转向系统（Manual Steering，简称MS）发展为液压助力转向系统（Hydraulic Power Steering，简称HPS），然后又出现了电控液压助力转向系统（Electro Hydraulic Power Steering，简称EHPS）和电动助力转向系统（Electric Power Steering，简称EPS）。 装配机械式转向系统的汽车，在泊车和低速行驶时驾驶员的转向操纵负担过于沉重，为了解决这个问题，美国GM公司在20世纪50年代率先在轿车上采用了液压助力转向系统。但是，液压助力转向系统无法兼顾车辆低速时的转向轻便性和高速时的转向稳定性，因此在1983年日本Koyo公司推出了具备车速感应功能的电控液压助力转向系统。这种新型的转向系统可以随着车速的升高提供逐渐减小的转向助力，但是结构复杂、造价较高，而且无法克服液压系统自身所具有的许多缺点，是一种介于液压助力转向和电动助力转向之间的过渡产品。到了1988年，日本Suzuki公司首先在小型轿车Cervo上配备了Koyo公司研发的转向柱助力式电动助力转向系统；1990年，日本Honda公司也在运动型轿车NSX上采用了自主研发的齿条助力式电动助力转向系统，从此揭开了电动助力转向在汽车上应用的历史。
1.2 电动助力转向的分类： 机械液压助力 机械液压助力是我们最常见的一种助力方式，它诞生于1902年，由英国人Frederick W. Lanchester发明，而最早的商品化应用则推迟到了半个世纪之后，1951年克莱斯勒把成熟的液压转向助力系统应用在了Imperial车系上。由于技术成熟可靠，而且成本低廉，得以被广泛普及。 机械液压助力系统的主要组成部分有液压泵、油管、压力流体控制阀、V型传动皮带、储油罐等等。这种助力方式是将一部分发动机动力输出转化成液压泵压力，对转向系统施加辅助作用力，从而使轮胎转向。电子液压助力 由于机械液压助力需要大幅消耗发动机动力，所以人们在机械液压助力的基础上进行改进，开发出了更节省能耗的电子液压助力转向系统。这套系统的转向油泵不再由发动机直接驱动，而是由电动机来驱动，并且在之前的基础上加装了电控系统，使得转向辅助力的大小不光与转向角度有关，还与车速相关。机械结构上增加了液压反应装置和液流分配阀，新增的电控系统包括车速传感器、电磁阀、转向ECU等。电动助力 EPS就是英文Electric Power Steering的缩写，即电动助力转向系统。电动助力转向系统是汽车转向系统的发展方向。该系统由电动助力机直接提供转向助力，省去了液压动力转向系统所必需的动力转向油泵、软管、液压油、传送带和装于发动机上的皮带轮，既节省能量，又
电子液压助力转向系统 中文名 电子液压助力转向系统 外文名 Electric Power Steering 主要构件 储油罐、助力转向控制单元等 原理 电子控制单元根据车辆 缩写 EPS 目的 低速时驾驶轻便，高速时稳定可靠 目录 1基本介绍 2主要构件 3工作原理 4优点缺点 1基本介绍 EPS电动转向 电动转向(Electric Power Steering)
电子液压助力转向系统 电动转向是用电动机直接提供助力，助力大小由电控单元(ECU)控制的动力转向系统。扭矩传感器与转向轴连接在一起，当转向轴转动时，传感器工作，将信号传给ECU，ECU，根据车速决定电动机的助力效果，以保证汽车在低速时驾驶轻便，高速时稳定可靠。 2主要构件 储油罐、助力转向控制单元、电动泵、转向机、助力转向传感器等，其中助力转向控制单元和电动泵是一个整体结构。 3工作原理 电子液压转向助力系统克服了传统的液压转向助力系统的缺点。它所采用的液压泵不再靠发动机皮带直接驱动，而是采用一个电动泵，它所有的工作的状态都是由电子控制单元根据车辆的行驶速度、转向角度等信号计算出的最理想状态。 电子液压助力转向系统 简单地说，在低速大转向时，电子控制单元驱动电子液压泵以高速运转输出较大功率，使驾驶员打方向省力；汽车在高速行驶时，液压控制单元驱动电子液压泵以较低的速度运转，在不至于影响高速打转向的需要同时，节省一部分发动机功率。是使用较为普遍的助力转向系统。 4优点缺点
现代轿车马力大、速度快，为了操纵的轻便和灵敏，中高档次的轿车转向器都加装了转向动力装置，又称为液压动力转向器。它具有工作无噪声，灵触度高体积小，能够吸收来自不平路面的冲击力，在现代轿车上得到十分广泛的应用。 液压动力转向器的主要部件包括油泵、液压分配阀和助力器。液压分配阀与油泵组合一体，助力器与转向器装在一起，中间用油路连接。发动机通过皮带带动油泵，把油压输出到助力器。助力器壳体内是一个活塞，活塞连接着转向器的齿轮，活塞两端是腔室。 当轿车直线行驶时，活塞两端压力相等，静止不动，油泵空转；当轿车转弯时，液压分配阀将油液通过变化了的通道进入了助力器的一侧，使活塞两端产生压力差，迫使活塞移动到另一侧，带动齿轮转动，“助一臂之力”。这样转动方向盘的操纵力不是直接迫使车轮转向的唯一作用力了，可由助力器辅动车轮转向，减轻了驾驶者的劳动强度，减少了方向盘的转数，特别是减少了停车转向时的操纵力。 现在已经出现了电子控制速度传感型的轿车动力转向器，它除了满足减少操纵力，提高灵触度外，还可以根据车速与行驶条件的不同而产生与之相适应的转向力。在停车时能提供足够的助力，随着车速的逐渐增加助力又可以逐渐减少，当高速行驶时则无助力但保持良好的路感。这种电子式的动力转向机构附有微处理机和电子转速表，电子转速表发出脉冲讯号，微处理机发出相应的指令控制动力转向机构。 轿车动力转向装置是50年代在美国大型轿车上出现的事物，现在已经普及开来了。它的好处正如德国奔驰汽车制造公司所描述的那样：“发动机发动后，您就得到动力转向辅助，尤其在泊车及左右移动车辆时，动力转向装置会令您能非常轻松地控制方向盘。 电动助力转向器 现在，动力转向系统已成为一些轿车的标准设置，全世界约有一半的轿车采用动力转向。随着汽车电子技术的发展，目前一些轿车已经使用电动助力转向器，使汽车的经济性、动力性和机动性都有所提高。 电动助力转向系统的英文缩写叫“EPS”（Electrical Power Steering），它利用电动机产生的动力协助驾车者进行转向。此类系统一般由扭矩传感器、电控单元（ECU）、电机、、机械转向器所组成。 汽车转向时，转矩传感器检测到转向盘的力矩和转动方向，将这些信号输送到电控单元，电控单元根据转向盘的转动力矩、转动方向和车辆速度等数据向电动机控制器发出信号指令，使电动机输出相应大小及方向的转动力矩以产生助动力。当不转向时，电控单元不向电动机控制器发信号指令，电动机不工作。同时，电控单元根据车辆速度信号，通过电液转换器确定输给转向盘的作用力，减少驾车者在高速行驶时方向盘“飘”的感觉。 由于电动助力转向系统只需电力不用液压，与机械式液压动力转向系统相比较省略了许多元件。没有液压系统所需要的油泵、油管、压力流量控制阀、储油
汽车电动助力转向系统的设计 第1章绪论 1.1 汽车转向系统简介 汽车转向系是用来保持或者改变汽车行驶方向的机构，在汽车转向行驶时，保证各转向轮之间有协调的转角关系。它由转向操纵机构、转向器和转向传动机构组成。 转向系统作为汽车的一个重要组成部分，其性能的好坏将直接影响到汽车的转向特性、稳定性、和行驶安全性。目前汽车转向技术主要有七大类：手动转向技术（）、液压助力转向技术（）、电控液压助力转向技术（）、电动助力转向技术（）、四轮转向技术（4）、主动前轮转向技术（）和线控转向技术（）。转向系统市场上以、、应用为主。电动助力转向具有节约燃料、有利于环境、可变力转向、易实现产品模块化等优点，是一项紧扣当今汽车发展主题的新技术，他是目前国内转向技术的研究热点。 1.1.1 转向系的设计要求 (1) 汽车转弯行驶时，全部车轮应绕瞬时转向中心旋转，任何车轮不应有侧 滑。不满足这项要求会加速轮胎磨损，并降低汽车的行驶稳定性。 (2) 汽车转型行驶后，在驾驶员松开转向盘的条件下，转向轮能自动返回到 直线行驶位置，并稳定行驶。 (3) 汽车在任何行驶状态下，转向轮都不得产生共振，转向盘没有摆动。 (4) 转向传动机构和悬架导向装置共同工作时，由于运动不协调使车轮产生 的摆动应最小。 (5) 保证汽车有较高的机动性，具有迅速和小转弯行驶能力。 (6) 操纵轻便。 (7) 转向轮碰撞到障碍物以后，传给转向盘的反冲力要尽可能小。 (8) 转向器和转向传动机构的球头处，有消除因磨损而产生间隙的调整机构。 (9) 在车祸中，当转向轴和转向盘由于车架或车身变形而共同后移时，转向 系应有能使驾驶员免遭或减轻伤害的防伤装置。 (10) 进行运动校核，保证转向轮与转向盘转动方向一致。 1 / 1
电子控制液压助力转向系统 为了提高汽车的操纵稳定性，可在动力转向系统中采用可变转向力控制机构。车速感应动力转向ＰＳ系统，是依靠车速控制所对应的转向力，通过驾驶员的操作，使车辆操纵性获得提高的系统。驾驶员所希望车辆在低速行驶区实现敏捷的运行和轻便的操舵力，而在高速行驶区能获得稳定性好的适当略重的操舵力。其控制方法有机械控制和电子控制两种，目前采用的控制方式见下表： 表一车速感应PS机构 序号名称控制对象 (1 流量控制式PS 流入PS的供给流量 (2 旁通阀控制式PS 动力缸的工作压力 (3 油压反作用控制式PS 反作用机构的工作压力 (4 阀特性控制式PS 控制阀的工作压力（控制压力特性） (5 电磁助力式PS 扭杆的刚性
１．流量控制式它是根据控制阀内产生的压力损失与供给流量平方成比例的关系，使流入PS的供给流量随车速上升而减小，达到既节省能量又可控制转向力 的一种装置。 ２．动力缸旁通阀控制式PS它是在PS转向器上设置了连接动力缸两室的旁通阀和油路，伴随着车速的增加，扩大了旁通阀的节流面积，减小了动力缸内的工 作压力而控制转向里的一种装置。 ３．油压反作用控制式PS它是在PS控制阀上设置油压反作用机构，由油压反作用阀随车速上升，使流入反作用室的油压增加，提高了反作用机构的刚性（等价弹性模数），进而直接控制转向力的一种装置。 ４．阀特性控制式PS阀特性控制式PS，是把阀的特性制成可以变化的，用来 控制转向力的一种装置。 ５．电磁助力式PS是电磁助力式PS转向器，它将普通的转阀与一个双向电磁旋转助力器（微动电机）集成在一起，构成PS转向器有机的组成部分。 下面仅对电磁助力式PS转向器的关键部分进行介绍。 电子旋转助力器由静止和旋转两格部分构成。静止部分包括外部磁路（壳体２等）和励磁线圈３，励磁线圈３紧固在转向器壳体２上。旋转部分包括永磁体（图d-zx-35（a））和齿型组件图（d-zx-35（b））。永磁体a由３０个磁极构成的永久磁环７和塑料保持架８组成，并通过注塑连接在阀芯轴９上。齿型组件b由一个较大的内齿环５和一个较小的齿轮６组成。齿环５和齿轮６各有１５个轮齿，齿轮６套在齿环５的中心部位，二者齿顶相对，但错开半个轮齿，并且齿顶之间留有一定的间隙（见图d-zx-35（d）），齿环５和齿轮６用金属板４固结成一体（齿型磁回路），并固定在阀套１上。永磁体a插入齿型组件b的齿顶间的间隙中，而励磁线圈３位于齿型组件b的下方。图d-zx-35i
1．电子控制单元（ECU）主要由输入回路、A/D转换器、计算机、输出回路组成。( √) 11 2．电控汽油喷射系统是利用空气流动时在节气门上方喉管产生负压，吸出汽油，经过雾化后送给发动机。 （×）2．从传感器输出的信号输入进ECU后，首选通过输入回路，其数字信号和模拟信号都直接输入微机。 （×) 3．进气系统的作用是控制和测量发动机运行时吸入气缸的空气量，其中空气流量是由发动机内燃烧汽油产生负压后自动吸入的，是无法控制的。（）4．二氧化锆（ZrO2）氧传感器中，二氧化锆固体电解质在温度高时，氧离子在内部容易移动，会产生氧浓度差的电效应，因此需要加装瓷加热器。（×） 1．二氧化钛（TiO2）氧传感器是利用半导体材料的二氧化钛的电阻值随氧含量的变化而改变的特性制成的。（√）2．冷却液温度传感器的热敏电阻通常具有正温度系数。（×）3．电磁喷油器的喷油量取决于ECU提供的喷油脉冲信号宽度。（×）7．控制空气量的执行机构可以分为两种：一种是控制节气门最小开度节气门直动式；另一种控制节气门旁通气道中空气流量的旁通空气式。（√）8．由于三元催化转换装置的特性是空燃比附近的转换效率不高，所以必须将空燃比控制在大于14.7：1的范围。（×）5．共振式的压电爆震传感器，当振荡片与被测发动机爆震时的振动频率不一致时，压电元件有最大的谐振输出。（×）6．点火提前角过大，即点火过早，容易产生爆震。（×）7．怠速控制的实质是通过调节空气通道的流通面积来控制怠速的进气量。（√）8．在排放控制中，三元催化剂的催化和还原能力很强，但在空燃比低于时，其转换效率很低，只有在空燃比大于14.7：1时，才能高效进行还原。（×） 9．在巡航控制中，节气门由执行器通过另一个臂，代替驾驶员的踏板对节气门进行控制。 （×）9．无级变速器在换挡过程中的加速和减速，工作处于不稳定的状态，带来动力传动系统的冲击，使发动机的排放污染增加。（×） 10．汽车在制动过程中，如果前轮先抱死，汽车可能会侧滑，如果后轮先抱死，则汽车可能会失去转向力和跑偏。（×）11．为了使得汽车运行舒适，应将减震器阻尼设置较小，而当高速赛车时，可选择高阻尼值，以利于安全性的提高。（√） 12．悬架系统中的气体弹簧刚度是可调节的，而普通机械弹簧刚度是不可变的。（×）13．汽车的助力转向系统就只有在停车和低速时提供助力，使得转向时操纵省力。 ( √) 14．在四轮转向系统中，当车速低于35Km/h时，后轮与前轮转向的方向一致。（×）15．安全气囊与安全带配合使用才能产生良好的保护作用，而单独使用气囊极易造成人员伤害。 （√）16．自动变速系统中，ECU除了控制换档时刻和锁止控制，在N到D的后坐控制中，变速器不是直接进入1档，而是先进到2档或3档，然后再回到1档，这样可减少换档冲击和减轻后仰。
汽车电子控制系统主要由传感器，控制单元和执行器三部分组成。根据控制功能不同，汽车电子控制系统可为动力性，经济与排放性，安全性，舒适性，操纵性，通过性和信息控制系统七种类型。根据汽车总体结构，汽车电子控制系统可分为发动机电子控制系统，底盘电子控制系统，车身电子控制系统和综合控制系统四大类。（1）汽车发动机电子控制系统。它主要包括；电子控制发动机燃油喷射系统（EFI）,空燃比反馈控制系统（AFC）, 怠速控制 系统（ISC）,断油控制系统，燃油蒸汽回收控制系统，排气再循环控制系统，加速踏板控制系统（EAF）,微机控制点火系统（MCI）, 发动机爆震控制系统（EDC），进气控制系统，增压控制系统和汽车巡航控制系统（CCS）第二代车载故障诊断系统（OBD-11）等。（2）汽车底盘电子控制系统。它主要包括；电子控制自动变速系统（ECT ,防抱死控制系统（ABS）,电子控制制动力分配系统（EBD，电子控制制动辅助系统（EBA,动态稳定控制系统（DSC，驱动防滑控制系统（ASR , 电子控制动力转向系统（EPS,电子控制悬架系
统（ECS ,轮胎气压控制系统（TPC , 等。 3）汽车车身电子控制系统。它主要包括；辅助防护安全气nan系统（SRS，安全带张紧控制系统（STTS，车辆保安系统（VESS, 中央门锁控制系统（CLCS，前照灯控制与清洗系统（HAW），刮水器与清洗器控制系统（WWCS），座椅调节系统（SAMS）。 （4）汽车综合控制系统。它主要包括；维修周期显示系统（LSID），液面与磨损监控系统（FWMS），车载计算机（OBC），车载电话（CPH），交通控制与通信系统（TCIS，信息显示系统（IDS），控制器区域网络系统（CAN），自动空调系统（ACS，雷达车距控制系统，倒车防撞报警系统（PWS,等。
电动助力转向系统及其关键技术 摘要: 电动助力转向 (EPS) 系统具有结构简单、节能环保等独特优势得以迅速发展; 介绍了 EPS 的工作原理及分类，分析了 EPS 系统的助力电机、减速机构、传感器、ECU 等关键部件及助力特性、控制理论等关键技术。 关键词: 电动助力转向; 关键部件; 助力特性; 控制技术 汽车转向是通过驾驶者转动转向盘，经过转向系统提供的操纵力以改变车轮角度来实现。助力转向是一种为了减轻驾驶员的操纵力而设有助力机构的转向装置。为方便驾驶员易于操纵转向系，动力转向已经作为汽车的标准装备。 助力转向最初为机械式，然后发展为液压式(HPS) ，随着现代控制技术和电子技术的发展，电动式动力转向系统 (EPS) 作为一种新的助力转向系统 ［1］ 传感器与转向轴(小齿轮轴) 连接一起，其不断检测作用于转向柱扭杆上的扭矩，当转向轴转动时，传感器把输入轴和输出轴在扭杆作用下产生的相对转动位移变成电信号传给控制装置，控制装置按照已设定的控制程序和控制策略对扭矩传感器以及车速传感器产生的信号进行运算处理，以此确定电机的旋转方向和助力电流的大小，电机经减速机构将助力转矩传递给转向系统，从而完成实时控制助力转向［2］。
迅速发展。相对 于 HPS ， EPS 有很多优 势 : ( 1) 在各种行驶工况下提 供最佳的 助力; (2) 只在转向时才提 供助力， 不像 HPS 不转向时 液 压系统的 油泵也运转， 节省燃油损耗; (3) 结构紧凑， 便于安装 和装 配; (4) 取消了液压回路， 减少了对 环境的 污染; (5) 具有自我诊断功能， 便于维修和保养; 另外， EPS 系统性能能够在不改变系统结构的 情况下， 可以通过改变系统的控制策略、编程来实现， 满足不同车型和不同驾驶感觉的 需要 。近些年 ， 国 内外汽车企业 第 7 期 ·177· 齿轮齿条式助力 (R-EPS) 等三大 基本类型， 如图 2 所示。 图 2 不同助力转向系统结构图 C-EPS 的 助力单元、控制器和传感器都集中于转向柱处， 系统比较紧凑， 易于在车辆上的 安装 ， 更容易替代原有的液压助力转向系统。一 般系统布 置在驾驶室内， 其工作环境很好， 电气元件一 般不需要 防水和隔热 措施， 但有限的 空间 可能会影响碰撞能量的 吸收， 要 求有满足碰撞法 规要 求的 结构。 P-EPS 的 助力单元固定在转向齿轮的 小齿轮轴 上端， 其电动机 和减速机 构相连， 直接驱动小齿轮进行助力。P-EPS 安装 在发动机 仓底部， 靠近排气管， 其材料和结构必须耐热 和防水。此系统的 ECU 可以 分别安装 在车厢和发动机 仓内， 目 前多数 安装 在车厢内， 但会消耗较长的 线束同时 会影响收音机 效果， 如果安装 在发动机 仓内， 要 求有辅助的 隔热装置。 R-EPS 的 减速机 构连同电机 、传感器一 起安装 在转向器与 转向小齿轮位置相对布置的 另一 侧， 另有一套小齿轮， 直接驱动齿条进行助力。根据电机与转向齿条的 位置关系可以 分 为平行 布置式、交叉布 置式、同轴布置式。当电动机与转向齿条平行布置时 ， 电机通过皮带减速器和滚珠丝杆两级减速来驱动齿条进行助力; 当电动机与转向齿条交叉布 置时 ， 电机 通过锥齿轮和滚 和高 校对 E PS 做了大 量研 究工作， 取得 了一 系列成果。 1 EPS 工作原理及分类 1. 1 EPS 工作原理 EPS 结构框图如图 1 所示， 其工作原理是: 扭矩 图 1 电动助力转向系统 1. 2 EPS 类型 依据电动机布置位置不同， EPS 系统主要可分为转向柱式助力 (C-EPS) ，小齿轮式助力 (P-EPS) ，
桑塔纳2000汽车电子控制系统的组成及原理 摘要：早在60年代后期和70年代，用于汽车的电子控制单元（ECU）多采用模拟电路实现，只能分别采用ECU控制汽车的某一个分系统。这种控制方式不可避免的造成的传感器的重复设置，线路结构复杂，硬件成本高，电子设备占用空间大等特点。随着电子技术的飞速发展，用于汽车的ECU逐步采用数字化和集成化技术；用集成电路做成的微处理器的运算速度不断提高，存储量不断增大。这些都使得用一个ECU实现多种功能控制系统成为可用，这样由一组集成芯片做成的ECU集成控制系统就是汽车微机控制系统。 关键词：电子控制系统 汽车电子控制单元(ECU)中枢电路元件即微型计算机。微机主要由中央处理器（CPU），用于存储程序和数据的存储器，输入\输出（I/O）接口和系统总线组成。 我们可以将汽车微机控制系统功能分为七大类，主要包括发动机控制、变速器控制、行驶与制动转向控制、安全保证及仪表警报、电源系统、舒适性和娱乐通讯。其中发动机控制系统无论总控制目标还是所需采集的参数数据都是最为复杂的。每一个控制系统可以由各自的ECU单独控制，也可几个系统组合起来共用一个ECU实行控制。不同的车型其组合形式和控制功能的分配也不尽相同。有的车型将发动机和自动变速器共用一个ECU；虽然大多数车型的点火控制和怠速控制由发动机ECU来完成，但也有的车型将定速、怠速、加速控制由行驶、制动转向控制系统ECU完成，或者单独由一个独立的ECU来实行控制。
从目前的发展趋势看，汽车微机控制系统将会以更快的速度向小型化、集成化、集中化方向发展。所谓集中，是指车用的ECU的控制功能会越来越增大，使一辆车的ECU数量越来越少。根据有关文献介绍，德国的BOSCH公司已经在着手研制综合汽车微机管理系统，下世纪初将有由一个微机芯片对汽车的所有参数、所有辅助装置进行全方位综合协调控制和管理的新型汽车投放市场。 桑塔纳2000型轿车的AJR型发动机采用了德国波许（BOSCH）公司最先进的Motronic3.8.2电子控制多点汽油顺序喷射系统。它是在AFE型发动机Motronic1.5.4系统基础上发展起来的。该系统采用热膜式空气流量计检测发动机进气流量，可直接反映发动机负荷，比Motronic1.5.4系统所采用的绝对压力传感器检测进气歧管压力并推算流量的方法更精确。AJR型发动机的曲轴上装有1个60齿的信号触发轮，用于产生曲轴转角信号，它比AFE型发动机的分电器中由4齿触发轮产生的转角信号更为准确。M3.8.2系统能依据进气流量信号和曲轴转角信号准确的控制发动机混合气空燃比和点火时间，从而极降低了汽车排气污染。 发动机具有自我诊断系统，但是必须用专用仪器方可读出控制单元（ECU）中储存的故障代码。发动机也同样具有备用功能，例如当水温传感器线路有短路故障时，ECU就认为水温始终是19.5摄氏度。备用功能用于在控制系统、传感器、执行元件发生某些故障时，维持发动机的运转，以便汽车开到修理厂。 采用新的排气系统。将消声器的管径由直径50mm改为直径45mm，
方向盘下的玄机(一)：助力转向系统解读 [汽车之家技术] 汽车已经成为我们生活中不可或缺的部分，方向盘+换挡杆+踏板的组合似乎已经成为天经地义的汽车控制方式，但是它们各自的作用机理却鲜有人明了。就以我们手中的方向盘为例，广大车友对于常见的各类转向系统概念仍旧模糊，比如“电动助力和液压助力的差别”，“可变助力是怎么回事”等等问题都是大家所好奇的，下面，我们就要为大家系统的介绍各类常见的转向系统，为大家解答这些问题，并与大家一起讨论各种转向系统的玄机和奥秘。 由于篇幅较长，所以我们本文介绍的是我们现在最常见的助力转向系统，解读“助力从何而来”并介绍助力转向系统的分类。 助力转向，顾名思义，就是通过增加外力来抵抗转向阻力，让驾驶者只需更少的力就能够完成转向，也称动力转向，英文为power steering，最初是为了让一些自重较重的大型车辆能够更轻松的操作，但是现在已经非常普及，它让驾驶变得更加简单和轻松，并且让车辆反应更加敏捷，一定程度上提高了安全性。助力转向按照助力的来源不同，可以分为两大类---液压助力和电动助力。
● 机械液压助力 液压动力转向的由来最早要追溯到1902年的2月，英国的Frederick W. Lanchester发明了“cause the steering mechanism to be actuated by hydraulic power”即液力驱动转向机构。之后类似的发明分别有美国和加拿大的发明家相继注册专利。而在汽车生产厂商中，克莱斯勒率先实现了液压助力转向系统的商业化生产，将其命名为Hydraguide油压转向系统，并于1951年将其搭载在克莱斯勒的第六代Imperial（译为帝王）车型上。随着技术的发展，出现了以电子泵代替机械泵的电子液压助力转向系统，所以目前液压助力的主要分为机械式液压助力和电子液压助力两类，另外，在机械式液压助力的基础上还派生出了电子伺服的液压助力转向系统。 我们来看机械式液压助力转向的主要原理，它是基于机械式的齿轮齿条转向机构而来，增加了一整套液力系统，包括储液罐、液压助力泵、与转向柱相连的机械阀、转向机构上的液压缸和能够推动转向拉杆的活塞等等。
一、填空 1．汽车排放对人类危害最大的是__CO、HC、NOX三类化合物。 2．在发动机控制系统中，点火控制包括___点火提前角___控制、_通电时间（闭合角）__控制、__防爆震__控制三个方面。 3．怠速控制阀按结构与工作方式分可分为___步进电机______式、______开度电磁阀___式、_____开关电磁阀____式。 4．ECU主要由_微处理器、输入电路、输出电路_组成。 5．液力变矩器的基本元件是____泵轮、涡轮、导轮_。 6．汽车排放根据控制的方式不同，可将它们分为_机内__净化、_机外___净化、____污染源封闭循环____净化三类。 7．ABS是______防抱死制动系统_____系统的缩写，ASR是____驱动防滑系统___系统的缩写。 8、液力变矩器的基本元件是____泵轮、涡轮、导轮_。 9、在用车发动机功率不得低于原标定功率的75%，大修后发动机最大功率不得低于原设计标定值的90%。 10、汽车排放根据控制的方式不同，可将它们分为_机内__净化、_机外___净化、____污染源封闭循环____净化三类。 11、ABS是______防抱死制动系统_____系统的缩写，ASR是____驱动防滑系统___系统的缩写。 12、发动机技术状况变化的主要外观症状有：功率下降，燃料与润滑油消耗量增加，起动困难，漏水、漏油、漏气以及运转中有异响等。 13.在示波器上可以观察到点火的单缸波形、多缸重叠波形、多缸平列 波、多缸并列波形。 14.怠速控制阀按结构与工作方式分可分为___步进电机______式、______开度电磁阀___式、_____开关电磁阀____式。 二、是非题：判断下列说法是否正确，正确的打√，错误的打X。
汽车电动助力转向机构的设计 引言 在汽车的发展历程中，转向系统经历了四个发展阶段：从最初的机械式转向系统（Manual Steering，简称MS）发展为液压助力转向系统（Hydraulic Power Steering，简称HPS），然后又出现了电控液压助力转向系统（Electro Hydraulic Power Steering，简称EHPS）和电动助力转向系统（Electric Power Steering，简称EPS）。 装配机械式转向系统的汽车，在泊车和低速行驶时驾驶员操纵负担过于沉重，为了解决这个问题，美国GM公司在20世纪50年代率先在轿车上采用了液压助力转向系统[1]。但是，液压助力转向系统无法兼顾车辆低速时的转向轻便性和高速时的转向稳定性，因此在1983年日本koyo公司推出了具备车速感应功能的电控液压助力转向系统。这种新型的转向系统可以随着车速的升高提供逐渐减小的转向助力，但是结构复杂、造价较高，而且无法克服液压系统自身所具有的许多缺点，是一种介于液压助力转向和电动助力转向之间的过渡产品。到了1988年，日本Suzuki公司首先在小型轿车Cervo上配备了Koyo公司研发的转向柱助力式电动助力转向系统；1990年，日本Honda公司也在运动型轿车NSX上采用了自主研发的齿条助力式电动助力转向系统，从此揭开了电动助力转向在汽车上应用的历史。
第1章概述 1.1电动助力转向的优点 与传统的转向系统相比，电动助力转向系统最大的特点就是极高的可控制性，即通过适当的控制逻辑，调整电机的助力特性，以达到改善操纵稳定性和驾驶舒适性的目的。作为今后汽车转向系统的发展方向，必将取代现有的机械转向系统、液压助力转向系统和电控制液压助力转向系统[2]。 相比传统液压动力转向系统，电动助力转向系统具有以下优点： （1）只在转向时电机才提供助力，可以显著降低燃油消耗 传统的液压助力转向系统有发动机带动转向油泵，不管转向或者不转向都要消耗发动机部分动力。而电动助力转向系统只是在转向时才由电机提供助力，不转向时不消耗能量。因此，电动助力转向系统可以降低车辆的燃油消耗。 与液压助力转向系统对比试验表明：在不转向时，电动助力转向可以降低燃油消耗2.5%；在转向时，可以降低5.5%。 （2）转向助力大小可以通过软件调整，能够兼顾低速时的转向轻便性和高速时的操纵稳定性，回正性能好。传统的液压助力转向系统所提供的转向助力大小不能随车速的提高而改变。这样就使得车辆虽然在低速时具有良好的转向轻便性，但是在高速行驶时转向盘太轻，产生转向“发飘”的现象，驾驶员缺少显著的“路感”，降低了高速行驶时的车辆稳定性和驾驶员的安全感。 电动助力转向系统提供的助力大小可以通过软件方便的调整。在低速时，电动助力转向系统可以提供较大的转向助力，提供车辆的转向轻便性；随着车速的提高，电动助力转向系统提供的转向助力可以逐渐减小，转向时驾驶员所需提供的转向力将逐渐增大，这样驾驶员就感受到明显的“路感”，提高了车辆稳定性。