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1、公路与汽运总第121期Highways&AutomotiveApplications11电动助力转向的原理及发展黄榕清,向铁明,许迎东(华南理工大学汽车工程学院,广东广州510640)摘要:叙述了汽车转向系统的发展历史,重点介绍了目前电动助力转向(EPS)的现状、EPS的结构特点及分类,讨论了各种类型EPS的特点,展望了EPS的发展趋势。关键词:汽车;转向系;电动助力转向(EPS)中图分类号:U463.44文献标识码:B文章编号:1671-2668(2007)04-0011-03汽车转向系统大致经历了无助力的纯机械转向2EPS的工
2、作原理及特点(MS)、有液压助力的液压助力转向(HPS)、随车速改变助力大小的电控液压助力转向(ECHPS)、由电EPS由扭矩传感器、车速传感器、电流传感器、动机直接驱动转向油泵的电动液压助力转向控制单元ECU、助力电动机和减速机构等组成。早(EHPS)、纯粹靠电动机提供助力的电动助力转向期的EPS,特别是低速型(只在某一车速以下提供(EPS)、可变传动比转向系统(VGRS)等发展历程。助力效果)EPS,还带有电磁离合器。当车速超过某专家们预测,未来汽车转向系统的发展趋势是线控一设定值(如30km/h)时,由于高速时转向阻力矩转向
3、(SBW),即取消方向盘与转向车轮之间原有的减小,驾驶员操纵方向盘即可转向,ECU控制电磁机械连接,而改用控制信号代替的一种电动转向系离合器分开,此时相当于手动转向。带有离合器的统。本文探讨EPS的发展及原理等。EPS在出现故障时,由ECU控制离合器分开,断开电动机的助力效果,系统进入手动转向模式。1EPS的发展现状2.1EPS的工作原理EPS是在EHPS的基础上发展起来的,它取消如图1所示,扭矩传感器与转向轴(小齿轮轴)EHPS的液压油泵、液压管路、液压油缸和密封圈等连接在一起,驾驶员转动转向盘时,扭矩传感器开始配件,纯粹依靠电
4、动机通过减速机构直接驱动转向工作,把输入轴和输出轴在扭杆作用下产生的相对机构,其结构简单、零件数量大大减少、可靠性增强,转动位移变成电信号传给ECU,ECU根据车速传解决了长期以来一直存在的液压管路泄漏和效率低感器和扭矩传感器的信号决定电动机的旋转方向和下的问题,是转向系统的一次革命。助力电流的大小,从而实时控制助力转向。它可实目前,EPS技术日趋成熟,国外新生产的轿车现电动机在不同车速时提供不同的助力效果,保证一半以上都装备EPS,不少国产轿车也装备EPS。汽车低速行驶时轻便灵活、高速行驶时稳定可靠。国外研发生产EPS的企业主要
5、有美国的德尔福(DELPHI)、天合(TRW),日本光洋(KOYO)、精工(NSK)、昭和(SHOWA),德国的采埃孚(ZF),英国的卢卡斯(LUCAS)等,它们都已具备大规模批量生产的能力。由于技术保密等原因,国内对EPS的研究开发起步较晚,目前还处于起步阶段。国内研究EPS的主要是几所高校(如清华大学、合肥工业大学、北京理工大学、华南理工大学、武汉理工大学等),且大都局限于理论和计算机仿真。国内生产EPS的企业有中国南方航空动力机械公司技术中心、广州跨越汽车配件公司等。国产汽车所装备的图1EPS的原理EPS,绝大部分依靠进口。
6、公路与汽运第4期12Highways&AutomotiveApplications2007年7月2.2主要部件发周期。2.2.1扭矩传感器2)节约能源,保护环境。EPS是按需工作型的扭矩传感器也称转向传感器,是EPS的关键部转向系统,电动机只在需要时才工作。由于没有液件。其作用是测定转向盘与转向器之间的相对扭压回路,与EHPS相比,EPS避免了液压损失、泄漏矩,并转化为电信号输送给ECU。按其工作方式,和液压油对环境的污染,其节能性能、环保性能都比可分为接触式扭矩传感器和非接触式扭矩传感器,EHPS好。其中非接触式扭矩传感器的误差
7、小、使用寿命长,但3)零件简化。只靠电动机直接提供助力,取消成本相当高。了油泵、皮带、皮带轮、液压管路、液压油和密封件2.2.2电动机等,可靠性增加。没有液压油,且低温工作性能好。电动机的功能是根据ECU的指令输出适宜的电气元件的检测维修、更换方便。助力扭矩,是EPS的动力源。多采用无刷永磁式直4)EPS采用机械连接,路感真实、直接、可靠,流电动机。电动机对EPS的性能影响很大,是EPS系统发生故障时,机械部分仍能可靠操纵转向,不需的关键部件之一,所以对电动机要求很高。不仅要要另设计一套应急转向系统。但汽车碰撞时,方向求低转速大扭
8、矩、波动小、转动惯量小、尺寸小、质量盘对驾驶员的伤害较大,且一般的EPS都没有改变轻,而且要求可靠性高、易控制。国产EPS在电动转向传动比,没有解决低速时转向灵活性、机动性机技术方面还有待提高,高性能、高可靠性的电动机(要求传动比小)与高速时方向稳
