電動助力轉向系統(EPS)

由于科技的進步，大部分新車都放棄了液壓助力轉向系統，轉而采用電動助力轉向(EPS)系統。因為電動助力轉向系統不需要助力轉向泵，所以重量減輕，燃油經濟性提高。而且EPS可以提供更好的操控感和轉向感，根據車速調節轉向扭矩，在關鍵駕駛情況下提供主動扭矩，提高車輛安全性。我們再來仔細看看電動助力轉向系統的EPS。

什么是電動助力轉向系統的EPS？

電動助力轉向系統(EPS)是一種直接依靠電機提供輔助扭矩的動力轉向系統。與傳統的HPS液壓助力轉向系統相比，EPS系統有很多優點。

電動助力轉向系統通過電動助力器直接提供轉向動力，省去了液壓助力轉向系統必需的動力轉向油泵、軟管、液壓油、安裝在發動機上的傳送帶和皮帶輪，節能環保。此外，它還具有調節簡單、裝配靈活、可在各種條件下輔助轉向的特點。電動助力轉向系統將是未來汽車轉向系統的發展方向。

電動助力轉向系統的EPS結構

EPS主要由扭矩傳感器、轉速傳感器、電機、減速機構和電子控制單元(ECU)組成。

同等成分。傳感器檢測駕駛員轉彎時方向盤產生的扭矩或旋轉角度的大小和方向，將所需信息轉換成數字信號，輸入控制單元。然后控制單元對這些信號進行計算，得出適合行駛條件的扭矩，最后給出指令驅動電機工作。馬達的輸出扭矩由傳動裝置的動作輔助。

電動助力轉向系統工作。

當駕駛員轉動方向盤時，扭矩傳感器檢測方向盤的轉向和扭矩，并向電子控制單元發送電壓信號。電子控制單元根據扭矩傳感器檢測到的扭矩電壓信號、旋轉方向和車速信號，向電機控制器發出指令，使電機輸出相應大小和方向的轉向扭矩，從而產生輔助動力。汽車不轉時，電控單元不給電機控制器指令，電機不工作。

電動助力轉向系統的分類

根據電機驅動位置的不同

根據電機驅動部件的不同，電動助力轉向系統可分為轉向軸、轉向小齒輪和齒條三大類。

電動助力轉向系統是在傳統機械轉向機構的基礎上發展起來的。所以不同車輛的電動助力轉向系統雖然結構組成不同，但基本原理是一樣的。該系統通常由轉向(扭矩)傳感器、電子控制單元、電機、電磁離合器和減速機構組成。

1.轉向軸動力轉向系統

它的扭矩傳感器、電機、離合器和轉向助力機構集成在一起，安裝在轉向管柱上。其特點是結構緊湊，測得的轉矩信號對DC電機的控制有很好的響應。這種類型一般用于汽車。

2.轉向器小齒輪動力轉向系統

轉向小齒輪助力轉向系統的扭矩傳感器、電機、離合器、轉向助力機構仍為一體式，但都安裝在轉向小齒輪處，直接輔助小齒輪，這樣可以獲得更大的轉向力。這種形式可以使各部分的布局更加方便，但當萬向傳動裝置安裝在方向盤和轉向器之間時，扭矩信號采集和助力輪部分不在一條直線上，其助力控制特性難以保證精度。

3.齒條動力轉向系統。(圖1)

扭矩傳感器單獨安裝在小齒輪上，電機和轉向助力機構安裝在小齒輪另一端的齒條上輔助齒條。這根據減速傳動機構的不同可以分為兩種。一個是電機是空心的。齒條從中穿過，電機的動力通過一對斜齒輪傳遞給齒條，a。

這種結構是第一代電動助力轉向系統。由于電機位于齒條殼體內，結構復雜，價格高，維修困難。另一個是電機的外殼和機架是相互獨立的。電機的動力通過另一個小齒輪傳遞給齒條，由于制造維修方便，成本低，已經取代了第一代產品。由于齒條由獨立的齒輪驅動，可以給系統更多的動力，主要用于重型車輛。

根據位置的不同

根據電機的位置，電動助力轉向系統可分為轉向柱助力、齒輪助力、齒條助力和直接驅動四種類型。

轉向柱輔助電動轉向器(C-EPS)

轉向柱助力電動助力轉向器(C-EPS)的助力電機固定在轉向柱的一側，通過減速增矩機構與轉向軸連接，直接驅動轉向軸進行動力轉向(圖2)。該電動助力轉向系統結構簡單緊湊，安裝方便。現在大部分EPS都采用這種形式。此外，C-EPS的供電裝置可以設計成適用于各種轉向柱，如固定轉向柱、傾斜可調轉向柱和其他轉向柱。但由于助力電機安裝在駕駛艙內，受空間布局和噪音的影響，所以電機體積小，輸出扭矩小，一般只在小型緊湊的車輛上使用。

齒輪助力電動轉向器

助力電動助力轉向器(P-EPS)有一個助力電機和一個與小齒輪相連的減速增矩機構，直接驅動齒輪實現助力轉向(圖3)。由于助力電機沒有安裝在乘客艙中，因此可以使用更大的電機來獲得更高的助力扭矩，而不用擔心電機轉動慣量過大而產生噪音。這種類型的轉向器可用于中型車輛，以提供更大的動力輔助。

齒條助力電動轉向器(R-EPS)

齒條助力電動助力轉向器(R-EPS)直接驅動齒條提供動力(圖4)。因為助力電機安裝在車架上的位置比較自由，所以布置汽車底盤非常方便。同時與C-EPS和P-EPS相比，可以提供更大的動力，所以一般用在大型車輛上。

直接助力式電動助力轉向器(D-EPS)的助力電機、減速增扭機構和轉向器組成一個獨立的單元(圖5)。和R-EPS類似，兩者的主要區別在于扭矩傳感器的安裝位置不同。通過優化電子控制單元(ECU)中的算法，電機可以直接為齒條提供轉向助力，以獲得良好的轉向感。

電動助力轉向系統(EPS)工作原理

電子助力轉向系統以電機為動力源，計算機根據轉向參數和車速完成助力工作。

不旋轉時，電機不工作，EP系統處于待機狀態；方向盤操作時，安裝在方向盤軸上的扭矩傳感器不斷檢測方向盤軸上的扭矩，從而產生電壓信號，與車速信號同時輸入到電子控制器，控制器中的微型計算機根據這些輸入信號進行計算和處理，確定輔助扭矩的大小和方向，即選擇電機的電流和轉向，調整轉向的輔助動力。電機的扭矩通過減速機構被電磁離合器減速和增大，然后加到汽車的轉向機構上，從而獲得適合工況的轉向力。

電子助力轉向控制系統的核心是一個8位微機，具有4kBROM和256kBRAM。轉向扭矩信號和車速信號通過輸入接口發送到微型計算機。隨著車速的提高，通過微電腦控制相應降低助力電機的電流，從而降低助力扭矩。發動機轉速信號也發送到微型計算機。當發動機怠速運轉時，助力電機和離合器不工作。

點火開關的on/off信號通過A/D轉換接口發送到微機。當點火開關關閉時，電機和離合器不能工作。

電動助力轉向系統(EPS)的工作原理簡單來說就是扭矩傳感器測量駕駛員施加在方向盤上的轉向扭矩，車速傳感器測量車輛當前的行駛速度，然后將這兩個信號傳輸給ECU。根據ECU內置的控制策略，計算出理想的目標輔助扭矩，并轉換成電流指令給電機；然后，電機產生的輔助扭矩經減速機構放大后作用于機械轉向系統，與駕駛員的轉向扭矩一起克服轉向阻力扭矩，實現車輛的轉向。

電動助力轉向系統的最終發展趨勢

1.提高控制系統的性能，減小控制單元和驅動單元的體積，降低控制系統的制造成本，使其能更好地適應不同檔次的汽車。

比如改進電機控制技術，消除電機慣性大、摩擦大導致的轉向路感不足等缺點，讓電動助力轉向系統也能應用到重型卡車上。

2.實現電動助力轉向系統控制單元與車輛上其他控制單元的通信，從而實現整車電控系統的集成。

3.根據各種信號如車速、扭矩、轉向角、轉向速度、側向加速度、前橋重力等。將實施符合車輛特性的綜合控制，以獲得更好的轉向路感。

4.提高系統的可靠性。

這應該從提高系統所有部件的可靠性開始，比如使用非接觸式扭矩傳感器。

5.提高系統的安全性。

方向盤EPS系統取消后，駕駛室有更多空間布置被動安全部件，減少危險發生時對乘客的傷害。

電動助力轉向技術因其技術先進、性能優越，將取代其他助力轉向技術，成為未來助力轉向技術的主流。線控轉向系統將是動力轉向系統的發展方向，也是未來汽車對安全性、操縱穩定性和舒適性的更高要求。具有良好的發展前景。隨著DC汽車性能的提高和42V電源在汽車零部件上的應用，其應用范圍將進一步拓寬，并逐步擴展到微型車、輕型車和中型車。