电动汽车转向系统的结构

◆文/北京 杨树岭 广东 汪贵行 汪学慧

电动汽车转向系统的结构

◆文/北京 杨树岭 广东 汪贵行 汪学慧

电动汽车的驱动能源主要是动力电池，或主要不依靠发动机进行驱动，其转向装置不能采取传统的由发动机驱动的液压助力方式，而需要利用电机来辅助转向，这就是要采取电动助力转向。它是在机械转向系统的基础上，将电力电子技术对高性能电机的控制，来辅助驾驶员进行转向操作的系统。当前电动转向技术发展很快，已出现了“主动转向”和“线传转向”等技术，如当前使用较多的“自动泊车辅助”系统就是主动转向的应用，它不需等待驾驶员操纵方向盘发出信号，转向ECU会根据停车的需要主动地发出指令控制车辆的转向，实现自动寻位停车；而“线传转向”现已逐步实现量产，如日产车系的英菲尼迪Q50车上，驾驶员操纵方向盘的转向动作不直接传递给转向机，而仅仅作为信号发送到转向ECU，实现车辆的转向运作，这在无人驾驶车辆和自动稳定行驶轨迹方面得到了应用。但从目前实际运行的电动汽车来看，转向装置仍由驾驶员操纵方向盘，而采用电机的辅助转向形式。

电动助力转向EPS系统是在传统转向系统基础上，采用电机驱动取代液压驱动的机构，能在各工况下提供实时的转向助力，使驾驶员操纵方向盘更轻便省力。电动转向只在车辆转向时才消耗电能，比起传统机械式液压助力转向，能显著地节省油耗，经济性较好，同时结构相对简单，取消了液压系统的高压油泵和液压控制阀，减少了维修工作量。电控转向的助力十分准确，操纵稳定性、响应性和主动安全性更高，适用于车辆的高低速行驶的转向助力，同时还较大的减少维修工作量。

电动助力转向由于有一系列的优点，所以电动助力转向系统不仅在电动汽车上得到普遍使用，而且在燃油汽车上也越来越多的采用电动助力转向装置。

一、电动助力转向系统的几种形式

电动助力转向系统有多种形式，主要分齿条驱动式和转向柱驱动式两大类。本文重点介绍齿条电动转向驱动式助力系统。

1.齿条驱动式

齿条驱动式电动助力转向系统，可分为单轴齿条电机助力式和平行轴助力式，平行轴助力式的在本文的后部有所介绍；齿条助力式还可按齿轮数量分为单齿式和双齿式，如奥迪A3与大众速腾等轿车上，就是装用双齿式电动助力系统。所谓“双齿式”电动助力系统是指有两个齿轮同时作用在齿条轴上，一个是由驾驶员操纵方向盘直接带动的转向小齿轮，另一个则是由助力电动机驱动的齿轮，驱动电机在转向电脑的控制下工作，这种结构尤其是对转向的“自动回正”有极好的功效。

2.转向柱驱动式

转向柱驱动式电动助力转向装置，应用范围较广，在经济型电动汽车和燃油汽车上，也在高档豪华车辆上均有使用。

(1)转向柱电动助力驱动式系统

转向柱电动助力驱动式系统，在经济型电动汽车和普通轿车上使用较多。为节约成本，电动驱动多采用转向柱电动助力式，直接在方向盘下方的转向柱上，加装一个电机给方向盘助力，这就是转向柱电动助力驱动系统。在转向柱上安装电机和减速装置，产生较大的转矩辅助驾驶员转向操作，此系统具有良好的燃油经济性，只在车辆转向时电机才提供助力。图1是这种结构的解剖图，驱动电机一般为有炭刷的直流电机，定子为稀士强永磁材料。为提升电机的转矩和减少体积，驱动电机的工作电压比蓄电池的电压高得多，多为20～36V以上，为此必须装置有专用的DC-DC转换器。转换器内部电路较复杂，先将DC直流电转变为AC交流电，经变压器升压后，再整流为直流电供给电机使用。