浅谈汽车电动助力转向系统

蒋玲　苏婷　朱虹

摘要：汽车转向系统是汽车上的主要结构之一，本文包括了目前热门的电动助力转向系统的简介，与传统的液压助力转向系统相比的优点，分类和工作原理并对其发展状况、未来发展趋势做了简要概述分析。

关键词：电动助力转向；原理；发展

汽车上的转向系统是一个专门用于改变或保持汽车行驶方向的机构，它能够根据驾驶员的意图改变和保持汽车的行驶方向。随着当今电子技术的不断发展和汽车工业水平的提高，为了更好的解决汽车在泊车和低速行驶时驾驶员的转向操纵负担过于沉重的问题以及兼顾车辆低速时的转向轻便性和高速时的转向稳定性，汽车电动助力转向系统便逐渐诞生。

1.何为电动助力转向系统

汽车电动助力转向系统（简称EPS）是利用电动机作为动力源，根据汽车的车速和转向参数等相关数据，由电子控制单元（ECU）完成控制的一种转向系统。它直接依靠电机为其提供辅助扭矩并以之作为动力。电动助力转向系统的主要部件包括有扭矩传感器、车速传感器、电动机、减速机构和电子控制单元（ECU）、转向轴、转向器等。

2.电动助力转向系统的优点

电动助力转向系统与液压助力转向系统（简称HPS）相比，具有很多优点。EPS系统的优势主要在以下几个方面中体现：

助力性能好。它能够在汽车处于任何工况下为其提供最佳助力，改善汽车的转向特性，并通过减轻汽车低速行驶的转向操纵力和高速行驶的转向稳定性来提高汽车的主动安全性。

布置简单。与液压助力转向系统相比省去了液压动力转向系统许多必需的部件，如：动力转向油泵、液压油、软管、传送带和装于发动机上的皮带轮等，相比较于HPS，整个EPS系统零部件数目少，且EPS的主要部件均可以组合在一起，易于装配安装，使汽车的布置变得更加简单。

回正特性好。EPS系统中的内部阻力较小，其回正性好，因此可以使汽车拥有最佳的转向回正特性从而来改善汽车的操纵稳定性。④效率高且耗能少。EPS系统是机械和电动机直接相连的一个系统，整个系统的效率高，且EPS系统不是随时随刻都在供能，仅在需要的时候才供能，使燃油消耗率的增加量相较于HPS系统的更少，其耗能少。⑤能够独立于发动机工作。EPS系统的能源原件是电池，动力原件是电动机，EPS系统只要在电池电量充足的条件下便可以正常工作，而与发动机的工作状况与好坏无关。⑥环保，对环境污染小。⑦能够在不改变系统结构的前提下，通过改变系统的控制策略以及编程来改变整个系统的功能，从而能够满足更多不同型号的汽车的要求，适用范围更广。

3.电动助力转向系统的分类

电动助力转向系统根据助力的施加位置和机械结构的不同，可以分为管柱助力式（CEPS）、小齿轮助力式（PEPS）、双小齿轮助力式（DEPS）以及滚珠丝杠助力式（APA-EPS）这四种类型。管柱助力式和小齿轮助力式的主要区别在于助力电机的安装位置，助力电机安装在转向管柱上时即为管柱助力式转向系统，而当助力电机安装在转向小齿轮附近时则为小齿轮助力式转向系统。双小齿轮助力式以及滚珠丝杠助力式的主要区别则在于机械结构的不同，双小齿轮助力式即在小齿轮式的基础上增加了一对齿轮齿条啮合副，滚珠丝杠助力式采用的则是滚珠丝杠啮合副。

4.电动助力转向系统的原理

虽然电动助力转向系统根据安装位置和机械结构能分为四大类型，但是它们的工作原理大致相同，其工作原理为：汽车行驶时，方向盘在驾驶员的控制下转动，转矩传感器和转向轴相连将所测的转向轴上的转矩转变为一电压信号，同时车速传感器将汽车车速变为电压信号，这两路电信号通过电路传输到电子控制单元，即ECU之中，在ECU中含有相应的程序和算法将输入信号进行处理和运算，再输出一个合适的电流，该电流可以控制电动机和离合器，再通过转向器将该转矩施加到汽车的转向机构上，从而对汽车的转向机构实现控制。电流值的大小是根据实时输入信号在ECU中通过运算处理而得到的，所以不同的时刻会输出有不同的电流值，从而实现了对汽车转向机构的一个实时控制。5电动助力转向系统的发展概述

电动助力转向系统是由机械转向系统和液压助力转向系统以及电动液压助力轉向系统逐渐发展而来的，它的出现引发了一场汽车电动转向技术的革命。电动助力转向系统最早是由日本铃木汽车公司开发并装备于微型轿车上，随后，本田汽车是第一个将电动助力转向系统作为标准装备配置在高级运动跑车上的汽车厂家。由于电动助力转向系统所具有的优点，它已经被整个汽车行业越来越广泛地投入到汽车的生产使用中来。不管是在国内外，EPS均有不同的发展。在国外，从车型上来说，电动助力转向系统正在从微型汽车向高级汽车以及商用车方面发展；从助力范围来说，电动助力转向系统正在从低速范围内的助力逐渐向全范围的助力转向方面发展。在国内，目前主要针对的还是微型轿车的转向柱助力型转向系统，国内的各大高校以及相关厂商均针对这方面进行了相关的研究。在整个汽车行业之中，电动助力转向系统已经逐渐成为汽车转向系统发展的主流。随着其在汽车行业之中越来越普遍的运用，新时代对于汽车的电动助力转向系统也有了更高的要求。其未来发展大致有两个趋势：提高EPS的系统控制性能和降低EPS系统成本。在原有的电动助力转向系统的基础上，世界各国正在致力于研究更加具有优势的新一代电动助力转向系统，即线控电动转向系统，该系统能够完全的实现电力技术对转向的控制，不再需要转向车轮与转向盘的机械连接，是当前电动助力转向系统的升级版。

6.结语

综前所述，汽车电动助力转向系统的发展是当代汽车行业发展的必然趋势，将汽车变得更加电子化，智能化。它能够根据汽车每时每刻的状态对其转向进行实时控制，使汽车的操纵稳定性、安全舒适性、环保节能等方面得到了很大的改善并发挥出了相应的优势。目前世界各国对于汽车电动助力转向系统的研究仍在继续探索中，寻找更大的突破。本文对电动助力转向系统的研究还存在不足之处，仅供参考。