Mikä on EPS
1. Yleiskatsaus
Sähköinen ohjaustehostinjärjestelmä EPS (sähköinen ohjaustehostin) on ohjaustehostin, joka on suoraan riippuvainen moottorista lisävääntömomentin tuottamiseksi. Verrattuna perinteiseen hydrauliseen ohjaustehostinjärjestelmään HPS (hydraulinen ohjaustehostin), EPS-järjestelmällä on monia etuja: vain silloin, kun ohjausta tarvitaan Vain kun moottori käynnistetään tuottamaan tehoa, se voi vähentää moottorin polttoaineenkulutusta; se voi tarjota parhaan tehoavun erilaisissa ajo-olosuhteissa ja vähentää epätasaisen tienpinnan aiheuttamaa moottorin ulostulomomentin häiriötä avustaakseen järjestelmää voimansiirtolaitteen toiminnan kautta. Paranna auton ohjausominaisuuksia ja parantaa auton aktiivista turvallisuutta; ilman hydraulipiiriä säätö ja havaitseminen on helpompaa, kokoonpanoautomaatioaste korkeampi ja se voidaan nopeasti sovittaa eri malleihin asettamalla erilaisia ohjelmia, lyhentämällä tuotanto- ja kehityssykliä; ei Öljyvuotoja on ongelma ja se vähentää ympäristön saastumista.
EPS-järjestelmä on tulevaisuuden ohjaustehostinjärjestelmän kehitystrendi.
EPS-rakennekaavio
Kuva 1 EPS-rakennekaavio
Kuten kuvasta 1 näkyy, EPS koostuu pääasiassa vääntömomentin anturista, ajoneuvon nopeusanturista, sähkömoottorista, hidastusmekanismista ja elektronisesta ohjausyksiköstä (ECU). Anturi tunnistaa ohjauspyörän synnyttämän vääntömomentin tai kulman suuruuden ja suunnan kuljettajan ohjauksen aikana ja muuntaa tarvittavat tiedot digitaalisiksi signaaleiksi ja syöttää ne ohjausyksikköön. Lopuksi annetaan komento käynnistää moottori, ja moottorin ulostulomomenttia avustaa voimansiirtolaitteen toiminta. Siksi vääntömomenttianturi on yksi EPS-järjestelmän tärkeimmistä komponenteista. Vääntömomenttiantureita on monenlaisia, mukaan lukien pääasiassa potentiometri-momenttianturit, metallivastuksen venymämittarin vääntömomenttianturit, kosketuksettomat vääntömomenttianturit jne. Tekniikan kehittyessä antureita on tarkempi ja kustannuksiltaan alhaisemmat.
2. Potentiometrin vääntömomenttianturi
Potentiometrin vääntömomenttianturit voidaan jakaa pääasiassa kierrevarsityyppiin, kaksivaiheiseen planeettavaihteistotyyppiin ja vääntötankotyyppiin. Niistä vääntötangon mittauksella on yksinkertainen rakenne ja suhteellisen korkea luotettavuus, ja sitä käytettiin laajasti alkuaikoina.
2.1 Vääntötangon vääntömomenttianturin rakenne ja periaate EPS:ssä
Vääntötangon vääntömomenttianturi koostuu pääasiassa vääntötangon jousesta, kulmasiirtymämuuntimesta ja potentiometristä. Vääntötangon jousen päätehtävä on havaita vääntömomentti, jonka kuljettaja vaikuttaa ohjauspyörään, ja muuntaa se vastaavaksi kiertokulmaksi. Pyörimiskulma-siirtymämuunnin on pari kierteisiä mekanismeja, jotka muuttavat vääntötangon jousen molempien päiden suhteellisen kiertokulman liukuholkin aksiaalisiirtymäksi. Liukuholkki koostuu jäykästä pallosta, spiraaliurasta ja liukusäädin. Liukusäädin voi liikkua kierteisessä suunnassa suhteessa tuloakseliin, kun taas liukusäädin on asennettu ulostuloakselille tapin kautta ja se voi liikkua pystysuunnassa suhteessa lähtöakseliin. Siksi, kun tuloakseli pyörii suhteessa lähtöakseliin, liukusäädin liikkuu pystysuunnassa tuloakselin pyörimissuunnan ja kiertonopeuden mukaan suhteessa lähtöakseliin. Kun ohjauspyörää käännetään, vääntömomentti välittyy vääntötankoon ja tuloakselin suunta suhteessa ulostuloakseliin poikkeaa. Poikkeama on liukusäätimen liike, näiden akselisuuntien liike muunnetaan potentiometrin vivun kiertokulmaksi, liukukoskettimen liike vastusviivalla saa potentiometrin vastusarvon muuttumaan vastaavasti ja vastus muunnetaan jännitteeksi potentiometrin kautta. Tällä tavalla vääntömomenttisignaali muunnetaan jännitesignaaliksi.
2.2 Vääntötangon vääntömomenttianturin rakenne
Vääntötanko on tärkeä osa koko vääntötangon vääntömomenttianturia, joten avain vääntötangon vääntömomenttianturin suunnitteluun on vääntötangon suunnittelu. Vääntötanko on liitetty ohjauspyörän akseliin hienohampaisen kierteisen rihlan kautta ja toinen pää on kytketty ohjauspyörän ulostuloakseliin radiaalisen tapin (halkaisija D) kautta. Perusrakenne on esitetty kuvassa 2.
Sylinterimäinen vääntötankorakenne
Kuva 2 Sylinterimäisen vääntötangon rakennekaavio
Vääntötangon sahalaitaisen evoluutiokiilan päätyrakenteen ulkohalkaisija
d{{0}}(1.15~1.25)d, pituus L=(0.5~0.7)d, jotta vältytään liiallliselta jännityksen keskittymiseltä käytettäessä liiallista filettä, säde R=(3~5)d, vääntötangon tehollinen pituus on l , d on vääntötangon tehollisen pituuden halkaisija.
Vääntötangon vääntöjäykkyys k on tärkeä vääntötangon fysikaalinen suure, joka voidaan laskea seuraavan kaavan avulla.
Kun siihen kohdistuu vääntömomentti T, sen vääntöleikkausjännitys τ ja muodonmuutoskulma φ ovat vastaavasti:
Sen vääntöjäykkyys on:
missä d-vääntötangon halkaisija, tehollinen pituus, hitausmomentti Ip, vääntöleikkauksen Zi-kerroin
Kuvassa 3 on vääntömomenttianturin vääntötangon testikäyrä ja käyrän kaltevuus on vääntöjäykkyys k.
Vääntötangon vääntömomenttianturia käytettiin laajalti varhaisessa EPS:ssä, mutta koska se on kosketintyyppinen, käytön aikana syntyvä kitka helpottaa sen kulumista ja vaikuttaa sen tarkkuuteen, ja se poistetaan käytöstä.
3. Metallivastuksen venymämittarin momenttianturi
Anturin vääntömomentin mittaus käyttää jännityssähkömittaustekniikkaa. Mittaussilta muodostetaan liittämällä venymäanturi elastiseen akseliin. Kun vääntömomentti muuttaa elastista akselia hieman, sillan resistanssiarvo muuttuu ja jännityssillan resistanssin muutos muunnetaan sähkösignaalin muutokseksi vääntömomentin mittauksen toteuttamiseksi. Anturi suorittaa seuraavan tiedon muuntamisen:
Anturi koostuu joustavasta akselista, mittaussillasta, instrumenttivahvistimesta ja liitäntäpiiristä. Elastinen akseli on herkkä elementti, joka tuottaa suurimman puristusjännityksen ja vetojännityksen 45 asteen ja 135 asteen suunnissa. Tällä hetkellä pääjännitys ja leikkausjännitys ovat samat. Laskentakaava on:
missä τ — pääjännitys, yhtä suuri kuin σ tällä hetkellä
Wp — akseliosan napamomentti
Mittaussillassa voidaan käyttää puolijohteiden vastusvenymäantureita ja yhdistää ne differentiaaliseen täyssiltaan, jonka lähtöjännite on verrannollinen vääntöakselin vastaanottamaan vääntömomenttiin. Venymäliuskan resistanssista R{{0}}R2=R3=R4=R0 voidaan saada seuraava kaava:
E-akselin materiaalin kimmomoduuli
u - sillan syöttöjännite
S - Vastusvenymämittarin herkkyyskerroin
Vahvistinpiiri ottaa käyttöön instrumenttien vahvistuspiirin, joka koostuu erikoisinstrumenttien vahvistuspiireistä, ja se koostuu myös kolmesta yksittäisestä operaatiovahvistinpiiristä. Vahvistuskerroin on K ja vahvistettu jännite V on:
Jotta yhdessä olisi suuri tarkkuus, herkkyyskerroin on saatava vakioksi.
Metallin vastusvenymämittarin momenttianturissa ratkaistava tekninen avain on:
(1) Elastisen akselin työskentelyalueen ei tulisi olla suurempi kuin 1/3 elastisesta alueesta, ja se on otettava alkuperäisestä segmentistä. Hystereesivirheen minimoimiseksi valitse suurin akselin halkaisija ylikuormituskykyindeksin mukaan.
(2) Käytetään LM-tyyppistä piidiffuusiovoimaherkkää täyden sillan venymämittaria, jolla on parempi herkkyys ja pieni epälineaarisuus.
(3), korkean tarkkuuden säänneltyjen virtalähteiden käyttö.
4. Kosketukseton vääntömomenttianturi
Kosketukseton vääntömomenttianturi
Kuvassa 4 on esitetty kosketuksettoman vääntömomenttianturin tyypillinen rakenne. Tuloakseli ja ulostuloakseli on yhdistetty vääntötangolla, tuloakselissa on urat ja ulostuloakselissa on kiilaura. Kun vääntötankoa vääntyy ohjauspyörän pyörimismomentin vaikutuksesta, tuloakselin urien ja ulostuloakselin kiilauran välinen suhteellinen asema muuttuu. Rilan ja kiilauran suhteellinen siirtymän muutos on yhtä suuri kuin vääntötangon vääntö, jolloin magneettisen induktion intensiteetti rimassa muuttuu ja magneettisen induktion intensiteetin muutos muunnetaan kelan kautta jännitesignaaliksi. Signaalin suurtaajuusosa suodatetaan ilmaisupiirillä ja vain momenttisignaaliosa vahvistetaan. Kosketuksettoman työmenetelmän ansiosta kosketuksettomalla vääntömomenttianturilla on pitkä käyttöikä, korkea luotettavuus, se ei ole alttiina kulumiselle, sillä on pienempi viive ja akselin taipuma ja aksiaalinen siirtymä vaikuttavat siihen vähemmän. Nyt sitä on käytetty laajalti. Autoissa ja kevyissä ajoneuvoissa se on EPS-antureiden päätuote.
5. Muut vääntömomenttianturit
Kuvassa 5 on esitetty vääntömomentin vaihe-eron tunnistuksella tunnistavan momenttianturin rakenne ja mittausperiaate. Tällä anturilla on korkea tarkkuus ja korkea toistettavuus. Mittausperiaate on seuraava: asenna hammaspyörä vääntöakselin kumpaankin päähän ja asenna sähkömagneettinen anturi hampaan pintaa vastapäätä, jolloin anturista voidaan indusoida kaksi kosketuksetonta AC-signaalia tehoakselin kanssa. Ota pois sen signaalin vaihe-ero ja aseta kideoskillaattorin tuottama erittäin tarkka, erittäin vakaa kellosignaali kahden vaihe-eron väliin. Tämän kellosignaalin perusteella käytetty vääntömomentti voidaan mitata tarkasti käyttämällä digitaalista signaalinkäsittelytekniikkaa.
Vääntömomentin vaihe-eron mittausmenetelmällä tunnistavan vääntömomentin rakenne- ja mittausperiaatekaavio
6. EPS-vääntömomenttianturin kehitystrendi
EPS-järjestelmän jatkuvan parantamisen ja kehityksen myötä vääntömomenttianturin tarkkuudelle, luotettavuudelle ja vastenopeudelle asetetaan korkeammat vaatimukset. EPS-vääntömomenttianturit osoittavat seuraavia kehitystrendejä:
(1) Testijärjestelmä kehittyy kohti pienentämistä! Digitalisointi, älykkyys, virtualisointi ja verkottuminen;
(2) Kehitys yhdestä toiminnosta monitoimitoimintoon, mukaan lukien itsekompensaatio, itsekorjaus, itsesopeutuminen, itsediagnoosi, etäasetus, tilan yhdistäminen, tiedon tallennus ja muisti;
(3) Kehitetään kohti pienentämistä ja integrointia. Anturin tunnistusosa voidaan pienentää rationaalisella suunnittelulla ja rakenteen optimoinnilla, ja IC-osaan voidaan integroida mahdollisimman monta puolijohdekomponenttia ja vastusta yhdeksi IC-komponentiksi, mikä vähentää ulkoisten komponenttien määrää.
(4) Kehitetään staattisesta testauksesta dynaamiseen online-testaukseen.
