Какво представлява EPS
1. Общ преглед
Кормилната система за електрическо захранване EPS (кормилно управление на електрическо захранване) е система за управление на мощността, която пряко разчита на мотора, за да осигури спомагателен въртящ момент. В сравнение с традиционната хидравлична силова кормилна система HPS (хидравлично силово управление), EPS системата има много предимства: само когато кормилното управление се изисква Само когато моторът е започнат да генерира мощност, той може да намали разхода на гориво на двигателя; тя може да осигури най-доброто подпомагане на захранването при различни условия на управление, и да намали смущението на изходния въртящ момент на мотора, причинен от неравномерната пътна настилка, за да подпомогне системата чрез действието на предавателното устройство. Подобряване на характеристиките на кормилното управление на автомобила и подобряване на активната безопасност на автомобила; без хидравличната верига, регулирането и откриването са по-лесни, степента на автоматизация на сглобяването е по-висока, и тя може бързо да бъде съчетана с различни модели чрез задаване на различни програми, съкращаване на цикъла на производство и развитие; не Има проблем с изтичането на нефт и намаляване на замърсяването за околната среда.
EPS системата е тенденция за развитие на бъдещата силова кормилна система.
Схема на структурата на EPS
Фигура 1 Схема на структурата на EPS
Както е показано на фигура 1, EPS е съставен главно от датчик за въртящ момент, сензор за скорост на превозното средство, електродвигател, механизъм за отрицателно ускорение и електронен блок за управление (ECU). Сензорът открива величината и посоката на въртящия момент или ъгъла, генерирани от волана по време на работата на кормилното управление на водача, и преобразува необходимата информация в цифрови сигнали и ги въвежда в контролния блок. Накрая се издава командата за задвижване на мотора към работа, а изходният въртящ момент на мотора се подпомага от действието на предавателното устройство. Затова сензорът на въртящия момент е един от най-важните компоненти в системата EPS. Има много видове датчици за въртящ момент, предимно включително сензори за въртящ момент на потенциометъра, сензори за измерване на щама на металната устойчивост, сензори за въртящ момент, които не са контактни и др. С напредъка на технологиите ще има сензори с по-висока точност и по-ниска цена.
2. Сензор за въртящ момент на потенциометъра
Сензорите за въртящ момент на потенциометъра могат да бъдат основно разделени на тип спираловидно рамо, двуетапен тип планетарна предавка и тип торсионна лента. Сред тях измерването на торсионната лента има проста структура и сравнително висока надеждност, и е широко използвано в ранните дни.
2.1 Структура и принцип на торсионния бар сензор за въртящ момент в EPS
Сензорът за въртящ момент на торсионната лента е съставен главно от пружина на торсионна лента, преобразувател с ъгъл-изместване и потенциометър. Основната функция на пружината на торсионната лента е да открие въртящия момент, който водачът действа върху волана и да го преобразува в съответния ъгъл на въртене. Преобразувателят на ъгъл-изместване на въртенето е двойка хелически механизми, които превръщат относителния ъгъл на въртене на двата края на торсионната лента пружина в аксиалното изместване на плъзгащата се втулка, която е съставена от твърда топка, спирален жлеб и плъзгач. Плъзгачът може да се движи в хелическа посока спрямо входния вал, докато плъзгачът се монтира на изходния вал през щифт и може да се движи във вертикална посока спрямо изходния вал. Следователно, когато входният вал се върти спрямо изходящия вал, плъзгачът се движи вертикално според посоката на въртене на входния вал и количеството на въртене спрямо изходния вал. Когато воланът е обърнат, въртящия момент се предава към лентата на торсията, а посоката на входния вал спрямо изходния вал се отклонява. Отклонението е движението на плъзгача, движението на тези посоки на оста се превръща в ъгъла на въртене на лоста на потенциометъра, движението на плъзгащ се контакт по линията на съпротивление прави стойността на съпротивлението на потенциометъра съответно да се промени, а промяната на съпротивлението се превръща в напрежение през потенциометъра . По този начин сигналът на въртящия момент се превръща в сигнал за напрежение.
2.2 Проектиране на торсионен бар сензор за въртящ момент
Торсионната лента е важна част от целия торсионен бар сензор за въртящ момент, така че ключът към дизайна на сензора за въртящ момент на торсионната лента е дизайнът на торсионната лента. Торсионната лента е свързана с вала на волана чрез финозъб инволютна линия, а другият край е свързан с изходящия вал на кормилното управление през радиален щифт (диаметър D). Основната структура е показана на фигура 2.
Цилиндрична секция торсионна лента структура
Фигура 2 Структура диаграма на цилиндричната секция торсионна лента
Външен диаметър на крайната структура на торсионната лента назъбена инволюционна линия
d0=(1.15~1.25)d, дължина L=(0,5~0,7)d, за да се избегне прекомерната концентрация на стрес, при използване на прекомерно филе, радиусът R=(3~ 5)d, ефективната дължина на торсионната лента е l , d е диаметърът на ефективната дължина на торсионната лента.
Торсионната скованост к на торсионната лента е важно физическо количество на торсионната лента, което може да се изчисли, като се позовава на следната формула.
Когато тя е подложена на въртящ момент Т, му torsional срязване стрес τ и деформация ъгъл φ са съответно:
Неговата скованост на торсиите е:
Когато d-торсионен бар диаметър, ефективна дължина, Ip момент на инерция, Коефициент на Zi торсионна секция
Фигура 3 показва изпитвателната крива на торсионна лента на датчика за въртящ момент, а наклонът на кривата е сковаността на торсията к.
Сензорът за въртящ момент на торсионната лента е бил широко използван в ранната EPS, но тъй като е тип контакт, триенето, генерирано по време на работа, го прави лесен за носене и влияе на точността му, и ще бъде постепенно отменен.
3. Датчик за въртящ момент на щамов габарит на устойчивостта на метал
Измерването на въртящия момент на сензора приема технология за измерване на щам електрически. Измервателен мост се образува чрез поставяне на манометър върху еластичната шахта. Когато еластичният вал леко се деформира от въртящия момент, стойността на съпротивлението на моста ще се промени, а промяната на съпротивлението на щамовия мостик ще бъде превърната в промяна на електрическия сигнал, за да се реализира измерването на въртящия момент. Сензорът завършва следното преобразуване на информация:
Сензорът е съставен от еластичен вал, измервателен мостик, усилвател на уреда и интерфейсна верига. Еластичната ос е чувствителен елемент, който генерира максимален компресивен стрес и стрес на опън в посоките на 45 градуса и 135 градуса. По това време основният стрес и стресът от срязване са равни. Формулата за изчисление е:
където τ—основен стрес, равен на σ по това време
Wp—полюс момент на вал раздел
Измервателният мост може да използва полупроводникови щамови габарити и да ги свърже, за да образува диференциален пълен мост, чието изходно напрежение е пропорционално на въртящия момент, получен от торсионния вал. Устойчивостта на габарита на щама R1=R2=R3=R4=R0, може да се получи следната формула:
Еластичният модул на Материала на E-оста
u - захранващо напрежение на моста
S - Коефициент на чувствителност на съпротивлението щам габарит
Усилващата верига приема усилващата верига за инструменти, която е съставена от усилващи вериги за специални инструменти, а също така е съставена от три единични оп-amp вериги. Коефициентът на усилване е K, а усилваното напрежение V е:
За да има висока точност заедно, коефициентът на чувствителност трябва да се направи постоянен.
В сензора за въртящ момент на щамовия габарит на устойчивостта на метал техническият ключ, който трябва да бъде решен, е:
(1) Работната площ на еластичната шахта не трябва да бъде по-голяма от 1/3 от еластичната област, и да вземе първоначалния сегмент. За да сведете до минимум грешката в хистерезата, изберете най-големия диаметър на вала според индекса на капацитета на претоварване.
(2) Използва се силициев дифузионен силициев дифузионен чувствителен към силите пълнобриджен манометър, който има по-добра чувствителност и малка нелинеарност.
(3), използването на високопрецизно регулирано захранване.
4. Сензор за въртящ момент, който не е контактен
Сензор за въртящ момент, който не е контактен
Фигура 4 показва типична структура на датчик за въртящ момент, който не е контактен. Входният вал и изходящия вал са свързани чрез торсионна лента, входният вал има splines, а изходният вал е с клавиатура. Когато торсионната лента се усуква от въртящия се момент на волана, се променя относителното положение между линиите на входния вал и клавиатурата на изходния вал. Относителната смяна на изместването на шината и на клавиатурата е равна на торсията на торсионния прът, така че магнитната индукционна интензивност върху шината да се промени, а промяната на магнитния индукционен интензитет се превръща в сигнал за напрежение през намотката. Високочестотната част на сигнала се филтрира от веригата за откриване и се усилва само частта за сигнала на въртящия момент. Поради неконтактния метод на работа, сензорът за неконтактен въртящ момент има дълъг живот, висока надеждност, не е податлив на износване, има по-малко забавяне, и е по-малко засегнат от отклонението на вала и аксиалното отместване. Той е бил широко използван сега. При автомобилите и леките превозни средства той е основният продукт на EPS сензорите.
5. Други датчици за въртящ момент
Фигура 5 показва структурата и принципа на измерване на датчик за въртящ момент, който открива въртящия момент чрез усещане за фазови разлики. Този сензор има характеристиките на висока прецизност и висока повторяемост. Принципът на измерване е следният: монтирайте предавка на всеки край на торсионния вал, и монтирайте електромагнитен датчик срещу повърхността на зъба, а от датчика могат да бъдат предизвикани два неконтактни AC сигнала с захранващия вал. Извади фазовата разлика на сигнала му, и вкарайте високо-прецизен, високостабилен часовникови сигнал, генериран от кристален осцилатор между двете фазови разлики. Въз основа на този часовников сигнал, приложеният въртящ момент може да бъде точно измерен чрез умно използване на технологията за обработка на цифрови сигнали.
Схемата на структурата и принципа на измерване на датчика на въртящия момент, която открива въртящия момент по метода за усещане на фазовите разлики
6. Тенденцията на развитие на сензора за въртящ момент на EPS
С непрекъснатото подобряване и развитие на системата EPS се излагат по-високи изисквания за точността, надеждността и скоростта на реакция на сензора за въртящ момент. Сензорите за въртящ момент на EPS показват следните тенденции в развитието:
(1) Тестовата система се развива към миниатюризация! Цифровизация, интелигентност, виртуализация и работа в мрежа;
(2) Развитие от единна функция към многофункционална функция, включително самокомпенсация, самокорекция, самоадаптация, самодиагностициране, дистанционна настройка, комбинация от състояние, съхранение на информация и памет;
(3) Развива се към миниатюризация и интеграция. Частта за откриване на сензора може да бъде миниатюризирана чрез рационален дизайн и оптимизация на конструкцията, а IC частта може да интегрира възможно най-много полупроводникови компоненти и резистори в един IC компонент, намалявайки броя на външните компоненти.
(4) Разработване от статично тестване до динамично онлайн тестване.
