4. 2 ECU
EPS ECU的结构如图12所示,其结构框图如图13所示。ECU是EPS的控制核心,它根据各传感器的输入信号进行计算分析,得出控制参数的最佳值,然后发出控制指令给电动机与离合器,控制其动作。ECU的控制系统与控制算法也是EPS的关键技术之一,要求控制系统抗干扰性好,能进行实时控制,还应具有安全保护和故障自诊断功能等。ECU采用以8位或16位单片机为核心的硬件系统,编写合适的控制程序实现对方向盘力矩、转向速度、转向回正特性、转向路感及电动机电流等的控制。工作电压:标称电压为12V时,允许电压为10. 8~14. 5 V;标称电压为24V 时,允许电汪为21. 6~32V。
EPS ECU可监控系统的输入、输出及电动机的驱动电流,同时还具有故障自诊断功能,若发生问题,通过控制单元中的失效安全继电器的动作,控制单元将系统关闭,换流用FET(场效应管,主要是电动机换流用)的驱动信号取消。这样转向助力取消,系统恢复至手动转向,EPS报警灯闪烁,向驾驶员报警。
有的控制单元内部有一个温度传感器,当温度大于100℃时,开始减小助力电流,以免过热电子元件失效。当电流衰减至低于60%时,则故障灯亮。电动机继电器是电动机回路上的继电器。电流传感器监测电动机回路电流作反馈用。
EPS ECU工作情况:点火开关接通为ON时,给ECU加电,电动转向装置处在待机状态。发动机启动后,ECU感知发动机已经处于工作状态。汽车行驶转向时,EPS ECU根据车速及转矩传感器信号,经对比运算后,向电动机与电磁离合器发出控制指令(电信号),使电动机产生相应方向的转矩,经传动机构减速增扭后用作转向助.力。根据车速的不同,计算机对电动机的电流进行控制,例如当车速达到一定数值后(如30km/h以上时),ECU切断电动机与电磁离合器信号,系统变为常规转向装置;当车速降低到一定数值后(如27km/h以下时),ECU接通电动机与电磁离合器控制电流,系统变为电动式转向助力状态工作。
4.3电动机
电动机的作用是根据ECU的控制指令输出适宜的助力转矩,它是EPS的动力源。汽车转向时的路感和电动机的性能密切相关,要求小转角时助力增加慢、大转角时助力增加快、低速时助力大、高速时助力小,而且转向轮对方向盘的跟随性好。电动机是EPS的关键技术之一,要求具有控制性能好、转速低、转矩高、响应快、波动小、尺寸小以及可靠性高等特点。常用的电动机包括永磁同步电动机和无刷直流电动机两类,它们既保留了普通直流电动机优良的机械特性与调节特性,而且结构简单、运行可靠。永磁同步电动机转矩脉动小、响应快、结构紧凑;而且若能确保产生恒定的磁场,永磁同步电动机用最简单的PWM方式调节电枢电流即可获得所需的助力力矩,从而简化ECU的软硬件设计,所以成为应用的主流。