電動助力轉向係統

　　電動助（zhù）力轉向係統

　　電動助力轉向係統（tǒng）是（shì）一種直接依靠電機提供輔助扭（niǔ）矩的動力轉向係統，與傳統的液壓助力轉向係統相比，EPS係統具有很多（duō）優點。EPS主（zhǔ）要由（yóu）扭矩傳感器、車速傳感器、電動（dòng）機、減速機構和電子控製單元等組成。

　　助力轉向種類

　　我們常見的助力轉向有（yǒu）機械液壓助力、電子（zǐ）液壓助力、電動（dòng）助力三種。

　　機（jī）械液壓助（zhù）力

　　機械液壓助力是我們最常見（jiàn）的一（yī）種助力方式，它（tā）誕生於1902年，由英國人Frederick W. Lanchester發明，而最早的（de）商品化應用則推遲到（dào）了半（bàn）個世紀之後，1951年克萊斯勒把成熟的液壓轉向助力係統應用在了Imperial車係上。由於技術成熟可（kě）靠，而（ér）且成本低廉，得（dé）以被廣泛普及。

　　機械液（yè）壓助力係統的主要組成部分有液壓泵、油管、壓力（lì）流體控製閥、V型傳動皮帶、儲油（yóu）罐等等。這種助力方式是將一部分發動機動力輸出轉化（huà）成液（yè）壓泵壓力，對轉向係統施加輔（fǔ）助作用力，從而使輪（lún）胎轉向。

　　電子液壓助力

　　由於機械液壓助力需要大幅消耗發（fā）動機動力，所（suǒ）以人們在機械液（yè）壓助力的基礎上進行改進，開發出了更節省能耗的電子液壓助力轉向係統。 這套係統的轉向油泵不再由發動機直（zhí）接驅動，而是由電動機來驅動，並且在之前（qián）的基礎上加（jiā）裝了電控（kòng）係統，使得轉向（xiàng）輔（fǔ）助力的大小不光與轉向（xiàng）角度有關，還與（yǔ）車速相關。機械結構上增加了液壓反應裝置和液流分配閥，新增的電控係統包括（kuò）車速傳感器、電磁閥、轉（zhuǎn）向ECU等。

　　電動助力

　　EPS就是（shì）英文Electric Power Steering的縮寫，即電動助力轉向（xiàng）係統。電動助力轉向係統是汽車轉向（xiàng）係統（tǒng）的發展方向。該係統（tǒng）由電動助力機（jī）直接（jiē）提供轉向助力，省去了液壓動力轉向係（xì）統（tǒng）所（suǒ）必（bì）需的（de）動力（lì）轉（zhuǎn）向油泵、軟管、液壓油、傳送帶和裝於發動機上的皮帶（dài）輪，既節省能量，又保護了（le）環境。另外，還具有調整簡單、裝配靈活以及（jí）在多種狀況下都能提供轉向助力的特點。正（zhèng）是（shì）有了這（zhè）些優（yōu）點，電動助力轉向係統作為一種新的轉向技術，將挑（tiāo）戰大家都非常熟知的、已具（jù）有50多年曆史的液壓轉向係統。

　　根據助力電機的（de）安裝位置不同，EPS係統又可以分為轉向（xiàng）軸助力式、齒輪助（zhù）力式、齒條助力式（shì）3種。轉向軸助力式EPS的電動機固定在轉向軸（zhóu）一（yī）側，通過（guò）減速機構與轉向（xiàng）軸相連，直接驅（qū）動轉向（xiàng）軸助力轉向。齒輪助力式EPS的電動機和（hé）減速機構與小齒輪相連，直接驅動齒輪助力轉向。齒條助力式EPS的（de）電動機和（hé）減速機構則直接驅動齒條提供助力。

　　駕駛員在操縱方向盤進行轉向（xiàng）時，轉矩傳感器（qì）檢（jiǎn）測到轉向盤的轉向以及轉矩的大（dà）小，將電壓信（xìn）號輸（shū）送到電子控製單（dān）元，電子控製單元根（gēn）據轉矩傳（chuán）感器檢測到的轉矩電壓（yā）信號、轉動方向和（hé）車速信號等，向電動機控製器發出（chū）指令，使電動機輸（shū）出相應（yīng）大小和（hé）方向（xiàng）的轉向助力轉（zhuǎn）矩，從而產（chǎn）生輔助動力。汽車不轉向時（shí），電子控製單元不向電動機控製器發出指令，電動機不工作。

　　優點

　　相比傳統液壓（yā）動力（lì）轉向係統，電動助力轉向係統具（jù）有以下優點：

　　1、隻在轉向時電機才提供助力，可以（yǐ）顯著降低燃油消耗

　　傳統的液壓（yā）助力轉向係統由發動機帶動轉向油（yóu）泵，不管轉向或者不轉向都要消耗發動機部分動（dòng）力。而電動助力轉向係（xì）統隻是在轉向時才由電機提供助力，不轉向時不消耗能（néng）量。因此，電動助力（lì）轉向係統可以降低車輛的燃油消耗。

　　與液壓助力轉向係統（tǒng）對比試驗表明（míng）：在不轉向時，電（diàn）動助力轉向可（kě）以降低燃油（yóu）消耗2.5%;在轉向時，可以降低5.5%。

　　2、轉向助力大小可以通過軟件調整，能夠兼（jiān）顧低速時的轉向輕便性（xìng）和高速時的操縱（zòng）穩定性，回（huí）正性能好（hǎo）。

　　傳統（tǒng）的（de）液壓助力轉向（xiàng）係統所（suǒ）提供的轉向助力（lì）大小不能隨車（chē）速的提（tí）高而改變。這樣就使得車輛雖然在低速時具有良好的轉向輕便性（xìng），但是在高速行駛時轉向盤太輕，產生轉向“發飄”的現象，駕駛員缺少顯（xiǎn）著（zhe）的“路感”，降低了高（gāo）速行駛時的車輛穩定（dìng）性和駕駛員的安全感（gǎn）。

　　電動助力轉向係統提供的助力大小可以通過軟件方便的（de）調（diào）整。在低速時，電（diàn）動助力轉向係（xì）統可以提供較大的轉（zhuǎn）向助力，提供（gòng）車輛的轉向輕便性;隨著（zhe）車（chē）速的提高，電動助力轉向係統提供的轉向助力可以逐漸減小，轉向（xiàng）時駕駛員所需（xū）提供的轉向力將逐漸增大，這樣駕駛員就感受到（dào）明顯的“路（lù）感（gǎn）”，提高了車輛穩定性。

　　電動助力轉向係統還可以施加一定的附（fù）加回正力矩或阻尼力矩，使（shǐ）得低速（sù）時轉向盤能（néng）夠精確的（de）回到中間位置，而且可以抑製高速回正過程中轉向盤的振蕩和超調，兼顧了車輛高、低速時的回正性能。

　　3、結構緊湊，質量輕，生產線裝配好，易（yì）於維護保養

　　電動助力轉向係統取消了液壓轉向油（yóu）泵、油缸、液壓管路、油罐等部件，而且電機及減速機構可以和轉向柱、轉向器做成一個（gè）整體（tǐ），使得整個轉向係統（tǒng）結構緊（jǐn）湊（còu），質量輕，在生產線上（shàng）的裝配性好，節省（shěng）裝配時（shí）間，易於維護保養。

　　4、通過程（chéng）序的設置，電動助力（lì）轉（zhuǎn）向係統容易與（yǔ）不同車型匹配，可以縮短生產和開發的周期（qī）。

　　由於電動助力轉向係（xì）統具有上述多項（xiàng）優點，因此近年來獲得（dé）了越來越廣泛的應用（yòng）。

　　電動助力（lì）轉向係統是（shì）在機械式轉向係（xì）統的基礎上，加裝了電機及減速機構、轉矩轉角傳感器、車速傳感器和ECU電控單元（yuán）而成。

　　產品特點

　　液壓助力轉向係統已發展了（le）半個多世紀，其技術已相當成熟。但（dàn）隨著（zhe）汽車微電子技術的發展，對汽車節能性和環保性要求不斷提高，該係統存在的耗能、對環（huán）境可能造成的汙染等固有不足已越來越明顯（xiǎn），不能完全滿足（zú）時代發展的要求。

　　電動助力轉向係統將最（zuì）新的電力電子技術和高性能的電（diàn）機控製技術應用於汽車轉（zhuǎn）向係統，能顯著（zhe）改善汽車動態性能（néng）和（hé）靜態（tài）性能、提高行駛中駕駛員（yuán）的舒（shū）適性和安全性、減少環境的汙染等。因此，該係統一經提出，就受到許多（duō）大汽車公司的重視，並進行開發和研究，未（wèi）來的（de）轉向係（xì）統中電（diàn）動助力轉向將成為轉向係統主流（liú），與其它轉向係統相比，該係統突出的優勢體現在

　　電動助力轉向係統降低了燃油消耗

　　液壓動力轉向係統需（xū）要發動機帶（dài）動液壓油（yóu）泵，使液壓油不停地流動，浪費了部分能量。相反電動助力轉向係統(EPS)僅在需要轉向操作時才需要電機提供的能量，該能量（liàng）可以來（lái）自蓄電池，也可來自發動機。而且（qiě）,能（néng）量的消耗與轉向盤的轉向及（jí）當前的車速有關。當轉向（xiàng）盤不轉向時，電機不工作，需要轉向時（shí），電機在控製模塊的作用（yòng）下開始工作,輸出（chū）相應大小及方（fāng）向（xiàng）的轉矩以產生助動轉向力矩，而且，該係統（tǒng）在汽車原地轉（zhuǎn）向時輸出最大轉向力矩，隨著汽車速度的改變（biàn），輸出的力矩也（yě）跟隨改變。該係統真（zhēn）正實現了（le）"按需供能"，是（shì）真正的"按需供能型"(on-demand)係統。汽車在較冷的冬季起動時，傳統的液壓（yā）係統反應緩慢，直至液壓油預熱後才能正（zhèng）常（cháng）工作。由於電動助力轉（zhuǎn）向係統設計時不依賴於發動機而且沒有液壓（yā）油管，對冷（lěng）天氣不敏感，係統即使在-40℃時也能工作，所以（yǐ）提供了快速的冷起動。由於該係統沒有起動時的預熱，節省了能量。不（bú）使用液（yè）壓泵，避免了發動機的（de）寄生能量損失，提高了（le）燃油經（jīng）濟性，裝有（yǒu）電動助力轉向係統的車輛和裝有液壓（yā）助力轉向係統的車輛對比實驗表明，在不轉（zhuǎn）向情況下，裝有電動助力轉向係（xì）統的（de）國輛燃油消耗降低2.5%，在使用轉向情況下，燃油消耗降（jiàng）低了5.5%。

　　電動助力轉向（xiàng）係統增強（qiáng）了轉向跟隨性

　　在電動助力（lì）轉（zhuǎn）向係統中，電動助力機與助力機構直接相連可以使其能量直接用於車輪的轉向。該係（xì）統利用慣性減振器的作用，使車輪的反轉和轉向前輪擺振大大減水。因此（cǐ）轉向係統的抗擾動能（néng）力大大增強和液壓助力轉（zhuǎn）向係統相比，旋轉力矩產生於電機，沒有液壓助力係統的轉（zhuǎn）向遲滯效應，增（zēng）強了轉向車輪對轉向盤的跟隨性能。

　　電動（dòng）助力轉向係統改善了轉向回正特性

　　直到今（jīn）天，動力（lì）轉向（xiàng）係統性能的發展已（yǐ）經到了極限,電動助力轉向係（xì）統的回正特（tè）性改變了這（zhè）一切。當駕（jià）駛員使（shǐ）轉向盤轉動一角度後鬆開時（shí），該係統能夠自動調整使（shǐ）車輪回到（dào）正中（zhōng）。該係統還可以（yǐ）讓工程師們利用（yòng）軟件在最大限度內調整設計參數（shù）以獲得最佳的回正（zhèng）特性。從最低車速（sù）到最高車速，可得到一簇回正特性（xìng）曲（qǔ）線。通過靈活的軟件編程（chéng），容易得到電機在不同車速（sù）及不同車況（kuàng）下的轉矩特性，這種轉矩特（tè）性使得該係（xì）統能顯（xiǎn）著（zhe）地提高轉向能力，提供了與車輛動態性能相機匹配（pèi）的轉向回正特性。而在（zài）傳統（tǒng）的液壓控製係統中，要改善這種特性必須改造底盤的機械結構，實現起來有一定困難。

　　電動助力轉向係統提高了（le）操縱穩（wěn）定性

　　通過（guò）對汽車在高（gāo）速行駛時過度轉向的方法測（cè）試（shì）汽車（chē）的穩定特性（xìng）。采用（yòng）該方法，給正在高速行駛(100km/h)的汽車一個過（guò）度的轉（zhuǎn）角（jiǎo）迫使它側傾，在（zài）短時間（jiān）的（de）自回正過（guò）程中，由於采用了微電腦控製，使得汽車具有（yǒu）更高的穩（wěn）定性，駕駛員有更舒適的感覺。

　　電（diàn）動助力轉向係統提供可變的轉向助力（lì）

　　電動助力轉向係統的轉向力來自於（yú）電機。通過軟件編程和硬件控製，可得到覆蓋（gài）整個（gè）車速的可變轉向力。可變轉向力的大小取（qǔ）決於轉向力矩和車速。無論是（shì）停車，低速或高速行駛時，它都（dōu）能提供可靠的，可控性好的感覺，而且更易於車場（chǎng）操作。

　　對於傳統的液（yè）壓係統，可變轉向力矩獲（huò）得非常困難而且費用很高，要想獲得（dé）可（kě）變轉（zhuǎn）向力矩，必須增加額（é）外的控製器和其它硬件。但在電動助力轉向係統中，可變（biàn）轉向（xiàng）力矩通常寫（xiě）入控製模（mó）塊中，通過對軟件的重新編寫就（jiù）可獲得，並且所需費用（yòng）很小。

　　電動助力轉向係統采用"綠色能源"，適應現代汽車（chē）的（de）要（yào）求（qiú）

　　電動助力轉向係統應用"最幹（gàn）淨"的電力作為能源，完全取締（dì）了液壓裝置，不存在液壓助力轉向係統中液（yè）態油的泄漏問題，可以說該係統順（shùn）應了"綠色化"的時代趨勢（shì）。該係統由於它沒有液壓油，沒（méi）有軟（ruǎn）管、油泵（bèng）和密封件，避免了汙染。而液壓轉向係統油管使用的聚合物不能回收，易對環境造（zào）成汙（wū）染。

　　電動助力轉向係統係統結構（gòu）簡單，占用空間（jiān）小

　　由於該係統具有（yǒu）良好的模塊（kuài）化設計，所以不需要對不同的（de）係（xì）統重新進行設計、試驗、加工等,不但節省了費用，也為設計不同的係統提供了極大的靈活性，而且更易（yì）於生產線裝配。由（yóu）於沒有油泵、油管和發動機上的皮帶輪，使得工程師們設計該係統時有更大（dà）的餘地，而且該係統的控製模塊可以和齒輪齒條設計在一（yī）起或單獨設計，發動機部件的（de）空間利用率極高。該係統省去了裝於發動機上皮帶（dài）輪和油泵，留出的空間可以用於安裝其它部件。許多消（xiāo）費者在買車時非（fēi）常關心車（chē）輛的維護與保養問題。裝有（yǒu）電動助（zhù）力轉向係統的汽車沒有油泵，沒有（yǒu）軟管連（lián）接，可以減少許多憂慮。實際上，傳統的液壓轉向（xiàng）係統中，液壓油泵（bèng）和軟（ruǎn）管（guǎn）的事故率占整個係統故障的53%，如軟管漏油和油泵漏油等。

　　電動助力（lì）轉向係統生（shēng）產線裝（zhuāng）配（pèi）性好

　　電動助力轉向係（xì）統沒有液壓（yā）係統所（suǒ）需要的油泵、油管、流量控製閥、儲油（yóu）罐等部件，零件數目大大減少，減少（shǎo）了（le）裝配的（de）工作量，節（jiē）省了裝配時間，提高了裝（zhuāng）配效率。

　　電動助力轉向係統自20世紀80年代中期初提出（chū）以來，作為今後汽車轉向係（xì）統的發（fā）展方向，必將取代現（xiàn）有的機械轉（zhuǎn）向係統、液壓助力轉向係統和電控製液壓助力轉向係（xì）統。