淺談電動助力式轉向係統
行業科技
作者：朱建峰
【摘要】汽車轉向係統可按轉向能源不同分為機械轉向係統和動力轉向係統兩類。動力轉向係統根據動力源不同又可分為機械式的液壓動力轉向係、電控式液壓助力轉向係統（EHPS）和電動助力式動力轉向係統（EPS）。
【關鍵詞】EPS 電動助力式轉向係統
一、EPS特點
汽車轉向係統可按轉向能源不同分為機械轉向係統和動力轉向係統兩類。動力轉向係統根據動力源不同又可分為機械式的液壓動力轉向係、電控式液壓助力轉向係統（EHPS）和電動助力式動力轉向係統（EPS）。
新一代的EPS是利用直流電動機作為動力源，電子控製單元根據轉向參數和車速等信號，控製電動機輸出扭矩的大小和方向，使之得到一個與工況相適應的轉向作用力。它將電動機、離合器、減速裝置、轉向杆等各部件裝配成一個整體，其結構緊湊、質量較輕，其可編程的轉向助力特性使得轉向操縱穩定性得到較大的提高。電動助力式轉向係統在不同車上的結構部件盡管不盡一樣，但其基本原理是一致的。它一般是由轉矩（轉向）傳感器、電子控製單元ECU、電動機、電磁離合器以及減速機構構成，
當轉向軸轉動時，扭矩傳感器檢將測到的轉矩信號轉化為電信號送至電子控製單元ECU，ECU再根據扭矩信號、車速信號、軸重信號等進行計算，得出助力電動機的轉向和助力電流的大小，完成轉向助力控製。
二、EPS的主要部件
（一）扭矩傳感器。
EPS控製係統的傳感器信號包括轉向盤轉矩信號、汽車車速信號、汽車軸重信號、電機電流信號，前三者用於確定助力電機的助力轉矩大小和方向，後者用於電機的閉環控製。這些信號用來作為EPS的輸入信號，共同決定助力信號的輸出。因此，傳感器信息融合是EPS係統中的關鍵技術之一。
EPS中扭矩傳感器主要有：電阻式轉向傳感器、非接觸式電感扭矩傳感器和其他類型傳感器，也有通過在轉向軸位置加一扭杆，通過測量扭杆的變形得到扭矩的大小和方向。電阻式轉向傳感器實際上是個滑動可變電阻器，當操作方向盤時，其電阻的變化最終經電路處理以電流的形式將轉矩信號送至ECUTM。這種傳感器價格低，但體積大，易於磨損，在早期EPS中應用較多。隨著非接觸式扭矩傳感器成本的降低，越來越多的廠商轉而采用這種精度高、體積小且壽命長的新型傳感器。KOYO公司研製的非接觸式EPS扭矩傳感器原理圖，該裝置由安裝在輸入軸上的探測環1和探測環2，安裝在輸出軸上的另一個探測環1，探測線圈和補償線圈組成。當方向盤轉動時，扭杆受轉動力矩作用發生扭轉，由於線圈生扭轉，由於線圈固定不動，探測線圈與探測環之間的位置發生變化導致線圈磁阻改變，並最終反映扭矩的變化。國d工o控5網3.2
（二）電動機。
助力電動機是EPS係統的動力源，它根據ECU輸出的控製指令，在不同的工況下輸出不同助力轉矩，對整個EPS性能影響很大，因此需要具有良好的動態特性、調速特性和隨動特性並易於控製，還要求輸出波動小、低轉速大轉矩、轉動慣量小、尺寸小質量輕等，因此，常采用無刷式永磁直流電動機。為改善操縱感、降低噪音和減少振動，在電動機轉子外表麵開出斜槽或螺旋槽，改變定子磁鐵中心處或端部厚度，將定子磁鐵設計成不等厚等。
隨著現代汽車技術的發展，汽車各部件越來越多的采用42V直流電源，因而，麵向42V直流電的EPS也逐漸成為汽車技術研究熱點之一。采用42V直流電的EPS能在較低的輸出電流同時保證有足夠的輸出功率，既降低係統的能耗和發熱，又能改善係統的控製。