Mis on EPS
1. Ülevaade
Elektriline roolivõimendi süsteem EPS (elektriline roolivõimendi) on roolivõimendi süsteem, mis tugineb abimomendi tagamiseks otseselt mootorile. Võrreldes traditsioonilise hüdraulilise roolivõimendisüsteemiga HPS (hüdrauliline roolivõimendi) on EPS-süsteemil palju eeliseid: ainult siis, kui roolimine on vajalik Ainult siis, kui mootor hakkab võimsust tootma, võib see vähendada mootori kütusekulu; see võib pakkuda parimat võimsusabi erinevates sõidutingimustes ja vähendada mootori väljundmomendi häireid, mis on põhjustatud ebaühtlasest teepinnast, et aidata süsteemi ülekandeseadme toimel. Parandada auto rooliomadusi ja parandada auto aktiivset ohutust; ilma hüdraulilise ahelata on reguleerimine ja tuvastamine lihtsam, montaaži automatiseerimise kraad on kõrgem ja seda saab kiiresti sobitada erinevate mudelitega, seades erinevaid programme, lühendades tootmis- ja arendustsüklit; ei On probleem naftalekkega ja vähendada keskkonnareostust.
EPS-süsteem on tulevase roolivõimendi süsteemi arengusuund.
EPS-i struktuuriskeem
Joonis 1 EPS struktuuriskeem
Nagu on näidatud joonisel 1, koosneb EPS peamiselt pöördemomendi andurist, sõiduki kiiruseandurist, elektrimootorist, aeglustusmehhanismist ja elektroonilisest juhtseadmest (ECU). Andur tuvastab rooli juhtimise ajal rooli tekitatud pöördemomendi või nurga suuruse ja suuna ning teisendab vajaliku teabe digitaalseteks signaalideks ja sisestab need juhtseadmesse. Lõpuks antakse käsk mootori tööle juhtimiseks ja mootori väljundmomendile aitab kaasa ülekandeseadme toime. Seetõttu on pöördemomendi andur EPS-süsteemi üks olulisemaid komponente. Pöördemomendi andureid on mitut tüüpi, sealhulgas peamiselt potentsiomeetri pöördemomendi andurid, metallitakistuse tüve gabariidi pöördemomendi andurid, kontaktivabad pöördemomendi andurid jne. Tehnoloogia arenguga on suurema täpsusega ja madalamate kuludega andurid.
2. Potentiomeetri pöördemomendi andur
Potentsiomeetri pöördemomendi andureid saab peamiselt jagada spiraalse käe tüübiks, kaheastmeliseks planetaarse käigu tüübiks ja väänderiba tüübiks. Nende hulgas on väänderiba mõõtmisel lihtne struktuur ja suhteliselt kõrge töökindlus ning seda kasutati laialdaselt esimestel päevadel.
2.1 Väänderiba pöördemomendi anduri struktuur ja põhimõte EPS-is
Väänderiba pöördemomendi andur koosneb peamiselt väänderiba vedrust, nurga nihkemuundurist ja potentsiomeetrist. Väänderiba vedru peamine ülesanne on tuvastada pöördemoment, mida juht roolil mõjutab, ja teisendada see vastavaks pöörlemisnurgaks. Pöörlemisnurga nihkemuundur on spiraalsete mehhanismide paar, mis muundab väänderiba vedru kahe otsa suhtelise pöörlemisnurga libiseva varruka aksiaalseks nihkeks, mis koosneb jäigast pallist, spiraalsest soonest ja liugurist. Liugur võib liikuda spiraalses suunas sisendvõlli suhtes, samal ajal kui liugur on paigaldatud väljundvõllile läbi tihvti ja võib liikuda väljundvõlli suhtes vertikaalses suunas. Seega, kui sisendvõll pöörleb väljundvõlli suhtes, liigub liugur vertikaalselt vastavalt sisendvõlli pöörlemissuunale ja pöörlemise hulgale väljundvõlli suhtes. Rooli pööramisel edastatakse pöördemoment väänderibale ja sisendvõlli suund väljundvõlli suhtes kaldub kõrvale. Kõrvalekalle on liuguri liikumine, nende teljesuundade liikumine muundatakse potentsiomeetri hoova pöörlemisnurgaks, libiseva kontakti liikumine takistusjoonel muudab potentsiomeetri takistuse väärtuse vastavalt ja takistuse muutus muundatakse pingeks potentsiomeetri kaudu . Sel viisil muundatakse pöördemomendi signaal pingesignaaliks.
2.2 Väänderiba pöördemomendi anduri projekteerimine
Väänderiba on kogu väänderiba pöördemomendi anduri oluline osa, nii et väänderiba pöördemomendi anduri konstruktsiooni võti on väänderiba pöördemomendi konstruktsioon. Väändevarras on ühendatud roolivõlliga peenehambalise involute spline'i kaudu ja teine ots ühendatakse rooli väljundvõlliga radiaalnõela (läbimõõt D) kaudu. Põhistruktuur on näidatud joonisel 2.
Silindrilise sektsiooni väänderiba struktuur
Joonis 2 Silindrilise sektsiooni väänderiba struktuuriskeem
Väänderiba otsastruktuuri välimine läbimõõt hammastatud tahtmatu spline
d0=(1,15 ~ 1,25)d, pikkus L=(0,5 ~ 0,7)d, et vältida liigset stressikontsentratsiooni, liigse filee kasutamisel, raadius R =(3~ 5)d, väänderiba efektiivne pikkus on l , d on väänderiba efektiivse pikkuse läbimõõt.
Väänderiba väände jäikus k on väänderiba oluline füüsiline kogus, mida saab arvutada, viidates järgmisele valemile.
Kui see allub pöördemomendile T, on selle väände nihke stress τ ja deformatsiooninurk φ vastavalt:
Selle väände jäikus on:
Kui d-väänderiba läbimõõt, efektiivne pikkus, Ip-inertsimoment, Zi väändelõike koefitsient
Joonisel 3 on kujutatud pöördemomendi anduri väänderiba katsekõver ja kõvera kalle on väändejäikus k.
Väänderiba pöördemomendi andurit kasutati laialdaselt varases EPS-is, kuid kuna see on kontakti tüüp, muudab töötamise ajal tekkiv hõõrdumine selle kandmise lihtsaks ja mõjutab selle täpsust ning see kaotatakse järk-järgult.
3. Metallitakistuse tüvemõõturi pöördemomendi andur
Anduri pöördemomendi mõõtmine võtab kasutusele tüve elektrilise mõõtetehnoloogia. Mõõtesild moodustub tüvemõõturi kleepimisel elastsele võllile. Kui elastne võll on pöördemomendiga veidi deformeerunud, muutub silla takistuse väärtus ja tüvesilla takistuse muutus muudetakse pöördemomendi mõõtmiseks elektrisignaali muutmiseks. Andur lõpetab järgmise teabe teisendamise:
Andur koosneb elastsest võllist, mõõtesillast, näidikuvõimendist ja liideseahelast. Elastne telg on tundlik element, mis tekitab maksimaalset survepinget ja tõmbepinget 45 kraadi ja 135 kraadi suunas. Sel ajal on peamine stress ja nihke stress võrdsed. Arvutusvalem on:
kus τ – peamine stress, mis on praegu võrdne σ
Wp–võlliosa pooluse hetk
Mõõtesild võib kasutada pooljuhttakistuse tüvemõõtureid ja ühendada need diferentsiaalse täissilla moodustamiseks, mille väljundpinge on proportsionaalne väändevõlli saadud pöördemomendiga. Tüvemõõturi R1=R2=R3=R4=R0 takistuseks on võimalik saada järgmine valem:
E-telje materjali elastne moodul
u - silla toitepinge
S - Takistuse tüvemõõturi tundlikkuse koefitsient
Võimendav ahel võtab vastu instrumentide võimendava ahela, mis koosneb spetsiaalsete instrumentide võimendavatest ahelatest ja koosneb ka kolmest ühest op-amp ahelast. Võimendusfaktor on K ja võimendatud pinge V on:
Suure täpsuse saavutamiseks tuleb tundlikkuse koefitsient muuta konstantseks.
Metallitakistuse tüvemõõturi pöördemomendi anduris on lahendamist vajav tehniline võti:
(1) Elastse võlli tööpind ei tohi olla suurem kui 1/3 elastsest alast ja võtta esialgne segment. Hüstereesi vea minimeerimiseks valige suurim võlli läbimõõt vastavalt ülekoormuse võimsuse indeksile.
(2) Kasutatakse LM-tüüpi räni difusioonijõutundlikku täissilla tüvemõõturit, millel on parem tundlikkus ja väike mittelineaarsus.
(3) ülitäpse reguleeritud toiteallika kasutamine.
4. Kontaktivaba pöördemomendi andur
Kontaktivaba pöördemomendi andur
Joonisel 4 on näidatud kontaktivaba pöördemomendi anduri tüüpiline struktuur. Sisendvõll ja väljundvõll on ühendatud väänderibaga, sisendvõllil on sirgjooned ja väljundvõllil on võtmetee. Kui väänderiba keeratakse rooli pöörlemismomendiga, muudetakse sisendvõlli spline'ide ja väljundvõlli võtmetee vahelist suhtelist asendit. Spline'i ja võtmetee suhteline nihke muutus on võrdne väändevarda väändega, nii et magnetiline induktsioonintensiivsus spline'il muutub ja magnetilise induktsiooni intensiivsuse muutus muundatakse pingesignaaliks läbi mähise. Signaali kõrgsageduslikku osa filtreerib tuvastusahel ja võimendatakse ainult pöördemomendi signaali osa. Kontaktivaba töömeetodi tõttu on kontaktivaba pöördemomendi anduril pikk eluiga, kõrge töökindlus, see ei ole kulumistundlik, sellel on väiksem viivitus ja seda mõjutab vähem võlli läbipainde ja aksiaalne nihe. Seda on nüüd laialdaselt kasutatud. Autodes ja kergetes sõidukites on see EPS-andurite peavoolutoode.
5. Muud pöördemomendi andurid
Joonisel 5 on näidatud pöördemomendi anduri struktuur ja mõõtmispõhimõte, mis tuvastab pöördemomendi faasierinevuse tundlikkuse järgi. Sellel anduril on suure täpsuse ja suure korratavuse omadused. Mõõtmispõhimõte on järgmine: paigaldage käik väändevõlli mõlemasse otsa ja paigaldage elektromagnetiline andur hambapinna vastas ning andurist saab indutseerida kaks kontaktivaba vahelduvvoolu signaali toitevõlliga. Eemaldage selle signaali faaside erinevus ja sisestage kahe faasi erinevuse vahele kristallostsillaatori poolt genereeritud ülitäpne, kõrge stabiilne taktsignaal. Selle kellasignaali põhjal saab rakendatud pöördemomenti täpselt mõõta digitaalse signaalitöötlustehnoloogia nutika kasutamisega.
Pöördemomendi anduri struktuuri- ja mõõtmispõhimõtte skeem, mis tuvastab pöördemomendi faasierinevuse tajumismeetodi abil
6. EPS-i pöördemomendi anduri arengusuund
EPS-süsteemi pideva täiustamise ja arendamisega esitatakse pöördemomendi anduri täpsusele, töökindlusele ja reageerimiskiirusele kõrgemad nõuded. EPS-i pöördemomendi andurid näitavad järgmisi arengusuundumusi:
(1) Katsesüsteem areneb miniatuursuse suunas! Digiteerimine, intelligentsus, virtualiseerimine ja võrgustike loomine;
(2) Areng ühest funktsioonist mitme funktsioonini, sealhulgas enesekompensatsioon, enesekorrektsioon, enesekohandus, enesediagnostika, kaugseade, olekukombinatsioon, infosalvestus ja mälu;
(3) Areneda miniatuursuse ja integratsiooni suunas. Anduri avastamisosa saab minimeerida struktuuri ratsionaalse disaini ja optimeerimise kaudu ning IC-osa saab integreerida võimalikult palju pooljuhtkomponente ja takisteid ühte IC-komponendisse, vähendades väliste komponentide arvu.
(4) Arenege staatilisest testimisest dünaamiliseks veebipõhiseks testimiseks.
