摘要：電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是一種用于汽車的全新輔助 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，它的合理應(yīng)用能發(fā)揮出過去所有輔助轉(zhuǎn)向系統(tǒng)都無法實(shí)現(xiàn)的效果及對(duì)汽車實(shí)時(shí)車速的靈敏 感應(yīng)，而且其控制單元作為系統(tǒng)核心部件之一，還 可以以汽車行駛速度、轉(zhuǎn)入軸力矩等為依據(jù)判斷是 否需要提供助力，以及提供助力時(shí)需要提供多少助 力。當(dāng)前的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)已經(jīng)達(dá)到相對(duì)成熟的 水平，大有取代傳統(tǒng)液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)之勢(shì)，不僅和當(dāng) 今汽車行業(yè)主題相適應(yīng)，而且還能更好地迎合未來 汽車的發(fā)展要求。

　　關(guān)鍵詞：汽車;轉(zhuǎn)向系統(tǒng);電動(dòng)助力

　　汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)大致經(jīng)歷了無助力的純機(jī)械轉(zhuǎn)向(MS)、有液壓助力的液壓助力轉(zhuǎn)向(HPS)、隨車速改變助力大小的電控液壓助力轉(zhuǎn)向(ECHPS)、由電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向油泵的電動(dòng)液壓助力轉(zhuǎn)向(EHPS)、純粹靠電動(dòng)機(jī)提供助力的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向(EPS)、可變傳動(dòng)比轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(VGRS)等發(fā)展歷程。專家們預(yù)測(cè)，未來汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)是線控轉(zhuǎn)向(SBW)，即取消方向盤與轉(zhuǎn)向車輪之間原有的機(jī)械連接，而改用控制信號(hào)代替的一種電動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。

　　1電動(dòng)助力式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)概述

　　電動(dòng)助力式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是轉(zhuǎn)向系統(tǒng)發(fā)展中一項(xiàng)重要的技術(shù)。它將電子技術(shù)與汽車機(jī)械技術(shù)良好地結(jié)合，完成了許多以前看來不可能的任務(wù)，例如簡(jiǎn)化系統(tǒng)、性能優(yōu)良、側(cè)面影響小和花費(fèi)低，是一種直接依靠電力、不需要液壓系統(tǒng)就能提供輔助扭矩的助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要由扭矩傳感器、轉(zhuǎn)角傳感器、車速傳(可與其它系統(tǒng)共用)、電動(dòng)機(jī)、減速機(jī)構(gòu)和電子控制單元ECU等組成，助力大小由ECU控制。裝在轉(zhuǎn)向器上的轉(zhuǎn)角傳感器和扭矩傳感器測(cè)得轉(zhuǎn)向盤的角位移和作用于其上的力矩，ECU根據(jù)這2個(gè)信號(hào)，并結(jié)合車速信息，按照一定的算法，控制電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生相應(yīng)的力矩，來輔助駕駛員轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤。

　　2 EPS的工作原理及分類

　　2.1基本結(jié)構(gòu)與工作原理

　　EPS是一種直接依靠電機(jī)提供輔助扭矩的動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。不同類型的EPS基本原理是相同的：扭矩傳感器與轉(zhuǎn)向軸(小齒輪軸)連接一起，當(dāng)轉(zhuǎn)向軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，扭矩傳感器開始工作，把輸入軸和輸出軸在扭桿作用下產(chǎn)生的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)位移變成電信號(hào)傳給ECU，ECU根據(jù)車速傳感器和扭矩傳感器的信號(hào)決定電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向和助力電流的大小，從而完成實(shí)時(shí)控制助力轉(zhuǎn)向。

　　2.2 EPS的分類

　　根據(jù)電動(dòng)機(jī)安裝位置不同可將EPS分為三類：轉(zhuǎn)向柱助力式、齒輪助力式、齒條助力式。轉(zhuǎn)向柱助力式EPS的電動(dòng)機(jī)固定在轉(zhuǎn)向柱一側(cè)，通過減速機(jī)構(gòu)與轉(zhuǎn)向軸相連，直接驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向軸轉(zhuǎn)向。齒輪助力式EPS的電動(dòng)機(jī)和減速機(jī)構(gòu)與小齒輪相連，直驅(qū)動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)向。齒條助力式EPS的電動(dòng)機(jī)和減速機(jī)構(gòu)安裝在齒條處直接驅(qū)動(dòng)齒條提供助力。

　　3 汽車電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)關(guān)鍵部件

　　3.1 傳感器

　　(1)扭矩傳感器。對(duì)汽車駕駛員在轉(zhuǎn)入軸上 的作用力方向及大小進(jìn)行測(cè)量，并得出轉(zhuǎn)入軸轉(zhuǎn)向 及大小。(2)車速傳感器。對(duì)汽車實(shí)際行駛速度 進(jìn)行測(cè)量。以上信號(hào)均為系統(tǒng)控制信號(hào)。對(duì)扭矩測(cè) 量系統(tǒng)而言，其不僅原理十分復(fù)雜，而且成本很 高，所以使用高精確度、穩(wěn)定可靠且成本合理的傳 感器直接關(guān)系到系統(tǒng)是否可以在市場(chǎng)中占據(jù)理想地 位，是必須予以高度重視的因素。就目前來看，汽 車電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)應(yīng)用的傳感器以電位計(jì)式為 主，在正常情況下能對(duì)兩種相互獨(dú)立的信號(hào)進(jìn)行輸 出：第一種為主信號(hào)，第二種為副信號(hào)。其中，副信號(hào)在被控制單元接收后對(duì)所得主信號(hào)正確與否進(jìn) 行檢查判斷。

　　一般可用于汽車電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的主要有以下三種扭矩傳感器：(1)擺動(dòng)桿式。它通過對(duì)因 轉(zhuǎn)向器小齒輪軸反作用力矩而產(chǎn)生的擺桿實(shí)際位移 量的測(cè)量來獲得轉(zhuǎn)向力矩。(2)雙行星齒輪式。 它通過對(duì)和扭桿直接連接的行星齒輪存在的相對(duì)位 移的準(zhǔn)確測(cè)量來獲得轉(zhuǎn)向力矩。對(duì)扭桿而言，它一 般都處在輸入、輸出軸之間，所以齒輪機(jī)構(gòu)在發(fā) 揮自身作用的同時(shí)還具有類似減速機(jī)構(gòu)的功能。 (3)扭桿式。它通過對(duì)輸入、輸出軸之間存在的 相對(duì)位移的準(zhǔn)確測(cè)量來獲得轉(zhuǎn)向力矩。 從扭矩傳感器的結(jié)構(gòu)角度講，其感應(yīng)部分由線 圈與滑套組成。采用軸助力措施的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其轉(zhuǎn) 向軸在中間部分直接斷開，上、下分別是輸入軸和 輸出軸，兩者采用扭桿進(jìn)行連接。滑套處于輸出軸 的外部，固定于扭桿上部導(dǎo)向銷插入傳感器滑套的 斜槽當(dāng)中，其中的導(dǎo)向銷不僅能隨著輸出軸同時(shí)進(jìn) 行轉(zhuǎn)動(dòng)，而且還能在斜槽上進(jìn)行上下移動(dòng)。如果路 面給車輪施加的阻力相對(duì)較小，則駕駛員轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)入 軸之后，輸出軸與滑套將同時(shí)發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)的滑 套并不會(huì)進(jìn)行上下移動(dòng);而如果路面給車輪施加的 阻力相對(duì)較大，則轉(zhuǎn)向力矩會(huì)明顯提高，扭桿產(chǎn)生 扭轉(zhuǎn)，此時(shí)輸出軸轉(zhuǎn)角與輸入軸轉(zhuǎn)角并不相同，使 滑套轉(zhuǎn)角也不同于導(dǎo)向銷實(shí)際轉(zhuǎn)角，在導(dǎo)向銷的作 用下，滑套開始進(jìn)行上下移動(dòng)。在這種情況下，處 于滑套外部的線圈，即可對(duì)運(yùn)動(dòng)方向與大小進(jìn)行檢 測(cè)，最后獲取轉(zhuǎn)矩信息。

　　3.2 電動(dòng)機(jī)

　　系統(tǒng)中電動(dòng)機(jī)的作用在于以電子控制單元輸出 的指令為依據(jù)輸出相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)扭矩，它是整個(gè)轉(zhuǎn)向 系統(tǒng)的動(dòng)力源。目前，都以無刷永磁式直流電動(dòng)機(jī) 為主。對(duì)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)工作性能而言，電動(dòng)機(jī)會(huì)造成較 大的影響，屬系統(tǒng)關(guān)鍵部件。同樣，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)對(duì)電 動(dòng)機(jī)也提出了極高的要求，除了要滿足大扭矩、低 轉(zhuǎn)速、小波動(dòng)、小體積和輕質(zhì)量的要求，還應(yīng)盡可 能的穩(wěn)定可靠，且容易進(jìn)行控制。

　　3.3 減速機(jī)構(gòu)

　　轉(zhuǎn)向系統(tǒng)減速機(jī)構(gòu)和電動(dòng)機(jī)直接相連，具有降 低速度和增加扭矩的功能。常用的減速機(jī)構(gòu)主要為

　　蝸輪蝸桿式或行星齒輪式。某些轉(zhuǎn)向系統(tǒng)還引入了 離合器，安裝于減速機(jī)構(gòu)的其中一側(cè)，通過這樣的 處理，能使轉(zhuǎn)向系統(tǒng)僅在預(yù)設(shè)車速情況下發(fā)揮助力 作用。在汽車行駛速度達(dá)到某個(gè)特定值后，轉(zhuǎn)向系 統(tǒng)中的離合器發(fā)生分離，使電動(dòng)機(jī)暫停運(yùn)行，切換 至手動(dòng)轉(zhuǎn)向。除此之外，如果系統(tǒng)中的電動(dòng)機(jī)工作異常，則離合器將對(duì)其進(jìn)行分離。

　　4汽車電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)

　　4.1提高了汽車的操縱性能

　　汽車在行使過程中應(yīng)用到電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，可以提供給駕駛員行使時(shí)的助力保障，即汽車電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)可以提供多種有效預(yù)防各種不同行使路況，為其駕駛員提供最有效的助力，避免由于路面不平導(dǎo)致的產(chǎn)生轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的難題。同時(shí)還能減輕以及改善其汽車轉(zhuǎn)向性能，提高駕駛員操縱穩(wěn)定性以及輕便靈敏性。

　　4.2質(zhì)量輕便結(jié)構(gòu)緊湊

　　電力助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)利用電動(dòng)機(jī)作為直接能源提供轉(zhuǎn)向助力，并進(jìn)一步將轉(zhuǎn)向助力作用到汽車停車環(huán)節(jié)，為其提供最大程度的轉(zhuǎn)向動(dòng)力，不僅如此，電力助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)還將原有液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中必備的某些部件舍棄，最大限度將整個(gè)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)質(zhì)量變得更加輕薄，結(jié)構(gòu)更加緊密。當(dāng)然舍棄這些不必要的元件，就可以將其配件自由安裝到各個(gè)位置中，提升器裝配自動(dòng)化程度，方面其工作人員的維修。而且電力助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)也可以在低溫環(huán)境中工作，排除溫度影響汽車行使問題。

　　4.3提高燃油經(jīng)濟(jì)性，減少環(huán)境污染

　　電力助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)可以避免其液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中液壓泵工作時(shí)流動(dòng)浪費(fèi)掉的液壓油能量。相對(duì)電力助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)僅僅是在操作過程中利用電機(jī)能量，是按需供能型節(jié)能系統(tǒng)。即在不轉(zhuǎn)動(dòng)情況下，應(yīng)用其電動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的汽車的燃油消耗降低率可以達(dá)到百分之二點(diǎn)五，而轉(zhuǎn)動(dòng)情況下，應(yīng)用其電動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的汽車的燃油消耗降低率可以達(dá)到百分之五點(diǎn)五 。

　　汽車工程論文投稿刊物：《汽車實(shí)用技術(shù)》作為中國最具影響力、最權(quán)威的汽車專業(yè)技術(shù)期刊之一，全面報(bào)道國內(nèi)外汽車整車及其零部件設(shè)計(jì)、研究、試驗(yàn)、材料創(chuàng)新、軟件解決方案、工藝裝備以及生產(chǎn)制造等方面的應(yīng)用技術(shù)。雜志內(nèi)容以其思想性、啟發(fā)性、權(quán)威性帶領(lǐng)你去感悟汽車工業(yè)，為讀者提供最新穎實(shí)用的應(yīng)用知識(shí)、新產(chǎn)品信息及技術(shù)解決方案，并努力促進(jìn)汽車行業(yè)的創(chuàng)新與發(fā)展。

　　5結(jié)語

　　本文就汽車電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)分析，結(jié)合引言、電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的概述、汽車電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)、電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的發(fā)展分析，全面貫徹其汽車駕駛員應(yīng)用汽車電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，增加其行使過程中的轉(zhuǎn)向操作能力。

　　參考文獻(xiàn)

　　[1] 王虎，許曉楠.汽車電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)選型研究 [J].汽車實(shí)用技術(shù)，2017，(15).

　　[2] 蔡祥熙.汽車電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向電機(jī)過熱失效問題分析及 優(yōu)化[J].車輛與動(dòng)力技術(shù)，2017，(2).

　　[3] 敖德根，米根鎖.基于多變化轉(zhuǎn)矩的汽車電動(dòng)助力轉(zhuǎn) 向電機(jī)電流跟蹤控制[J].電機(jī)與控制應(yīng)用，2017， (3)

　　作者：甄書環(huán) 王毅