電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀研究

徐煒

摘 要：文章系統(tǒng)地闡述了電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀，并分析了電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的優(yōu)勢。

關(guān)鍵詞：電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)；EPS；轉(zhuǎn)向系統(tǒng)

目前，作為新型主動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)等轉(zhuǎn)型系統(tǒng)都是基于電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)基礎(chǔ)開發(fā)起來的。因此，對于電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的發(fā)展就顯得尤為重要。隨著科技成果的發(fā)展，電子類產(chǎn)品在汽車上的應(yīng)用將更加廣泛，電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在汽車上的應(yīng)用必將成為未來的前進(jìn)必然趨勢。

1 電動(dòng)助力系統(tǒng)國外發(fā)展現(xiàn)狀

電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的出現(xiàn)還要追溯到上世紀(jì)八十年代末，隨著電子行業(yè)的飛速發(fā)展，電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)作為機(jī)電一體化的代表，將電機(jī)與電子產(chǎn)品相結(jié)合，對汽車的駕駛系統(tǒng)進(jìn)行了提升，在滿足了駕駛員對操縱系統(tǒng)輕便型的同時(shí)，并保證了駕駛員對路感的把握性，因此得到了廣泛的應(yīng)用[1]。同時(shí)，也使汽車更加的環(huán)保。取消的液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中的液壓油部分，降低了液壓油泄漏對環(huán)境污染的可能。綜合以上所說的優(yōu)點(diǎn)和在實(shí)際駕駛過程中的高品質(zhì)的操縱性，電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)表現(xiàn)出了非常大的優(yōu)勢。

日本是最早研發(fā)電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的國家，將EPS系統(tǒng)率先在微型汽車上進(jìn)行應(yīng)用。鈴木公司在1988年第一個(gè)將EPS系統(tǒng)安裝在了奧拓這款汽車中。幾年之后，Honda公司在這個(gè)領(lǐng)域也得到了突破，同年將高級(jí)跑車Acura NSX的助力系統(tǒng)也安裝了EPS，從而使得該款汽車的全球市場中處于優(yōu)勢地位[2]。

隨著EPS系統(tǒng)技術(shù)得到廣泛的認(rèn)可，先后有多家汽車公司開始對EPS系統(tǒng)投入研究，如英國盧卡斯、日本三菱汽車、大發(fā)汽車公司、德國ZF、德爾福公司和美國天合公司。德爾福公司的產(chǎn)品用于大眾波羅、歐寶318i和菲亞特Punto等車型上安裝了電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，三菱在其生產(chǎn)的Minic上配備了EPS系統(tǒng)日本大發(fā)也在它Mira車型上配備了EPS系統(tǒng)，本田的Accord上也己經(jīng)選裝了EPS系統(tǒng)進(jìn)行安裝。直至今日這些公司的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在國際市場中仍然占有著廣大的市場份額。

從電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)出現(xiàn)到現(xiàn)在的30余年時(shí)間里，EPS系統(tǒng)得到了飛速的發(fā)展。從最開始的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)僅在汽車低速的停車狀態(tài)時(shí)動(dòng)作，向全速型進(jìn)行的發(fā)展使汽車在高速行駛時(shí)主動(dòng)添加阻尼控制使汽車在全速下也可進(jìn)行操縱穩(wěn)定性控制。應(yīng)用范圍也越來越廣，從最開始的中型微、微型汽車上的應(yīng)用己經(jīng)向中高檔汽車擴(kuò)展。

近幾年來中高檔汽車對駕駛的舒適性和安全性的要求更為突出，因此電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)需要更加系統(tǒng)的提升，通過汽車多組信號(hào)的反饋更精密地對系統(tǒng)進(jìn)行控制。研究趨勢從最初的僅通過方向盤轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)角和車速的信息處理，向增加橫擺加速度、前軸載荷、轉(zhuǎn)向阻力距和重心偏移等復(fù)雜信號(hào)處理，使得助力控制更加精準(zhǔn)。己獲得更高的駕駛體驗(yàn)，提高駕駛員對路面信息的掌握，甚至記錄駕駛員的駕駛習(xí)慣對助力系統(tǒng)進(jìn)行自我完善。

2 電動(dòng)助力系統(tǒng)國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀

國內(nèi)的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的起步相對于國外起步時(shí)間較晚，同時(shí)還面臨著轉(zhuǎn)向系統(tǒng)沒有系統(tǒng)研究等一系列的問題，因此面臨很大挑戰(zhàn)。國內(nèi)最早使用電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的是昌河北斗星，之后開啟了國內(nèi)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的變革。隨和國內(nèi)汽車行業(yè)的自身發(fā)展，國內(nèi)電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)與國際先進(jìn)技術(shù)相融合引進(jìn)，使我國EPS（電動(dòng)阻力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)）系統(tǒng)快速發(fā)展。

國內(nèi)己將電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的研究列入了重點(diǎn)科研項(xiàng)目。一些有相關(guān)背景的高校與汽車行業(yè)的一部分企業(yè)合作共同研究，在基礎(chǔ)較低的情況下，可到了相對較大的發(fā)展，但作為產(chǎn)品的問世還為時(shí)尚早，系統(tǒng)相對不成熟是面臨的最大問題。從1998年開始我國就開始了對電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的研究，其中吉林大學(xué)、清華大學(xué)和華南理工大學(xué)等己取得較大的突破，主要涉及EPS系統(tǒng)的算法研究。

作為消費(fèi)類產(chǎn)品，其能否適應(yīng)市場和是否存在競爭力是重中之重，作為自主研發(fā)的助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)與國際生產(chǎn)廠商之間對于汽車整體的駕駛手感，操縱性發(fā)面還存在許多欠缺。國內(nèi)在近幾年才開始了EPS的研究，荊州恒隆公司、株洲南方動(dòng)力、福林國潤和株洲易力達(dá)等一系列多家企業(yè)正在從事EPS的研究與開發(fā)工作。國內(nèi)EPS系統(tǒng)雖然得到了快速的發(fā)展但一些問題也暴露出來，比如EPS噪聲大、方向盤振動(dòng)厲害、方向盤轉(zhuǎn)向不對稱，系統(tǒng)的可靠性低，故障率高駕駛安全存在隱患等問題仍待解決。另外從研發(fā)和生產(chǎn)力轉(zhuǎn)化方面，科技成果轉(zhuǎn)化還是存在許多壁壘，因此制約了電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的發(fā)展。作為生產(chǎn)制造業(yè)，由于國內(nèi)對與電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)定義上不清晰，各廠家之間生產(chǎn)的產(chǎn)品不匹配也是現(xiàn)在面臨的重要問題需要盡快解決。

從2004-2015年，全國EPS系統(tǒng)的生產(chǎn)、總裝和銷售都呈現(xiàn)逐年增加的趨勢。最近5年內(nèi)國內(nèi)電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的產(chǎn)量都在以25%以上的增長率發(fā)展，因此可見國內(nèi)對EPS系統(tǒng)的需求還一段時(shí)間內(nèi)非?？捎^。但作為國內(nèi)的生產(chǎn)企業(yè)來說，助力系統(tǒng)還處于初級(jí)階段與國外公司還有很大的差距，在短時(shí)間能無法滿足高標(biāo)準(zhǔn)的駕駛需求，所以國內(nèi)市場還是基本有國外產(chǎn)品占據(jù)。

從長遠(yuǎn)來看提升國內(nèi)自主公司的EPS研發(fā)能力勢在必行，將研究成果轉(zhuǎn)化成為實(shí)際產(chǎn)品意義重大。是國內(nèi)自主品牌迅速占有市場，在市場中提升產(chǎn)品在提升中抓住市場。

3 電動(dòng)助力系統(tǒng)優(yōu)勢分析

由于電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)輸入信號(hào)不僅考慮駕駛員的輸入信號(hào)，還需要車速橫擺角速度等，從而解決在在滿足汽車控制輕便型的通知保證汽車的穩(wěn)定性。新型的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的出現(xiàn)與傳統(tǒng)的助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)相比有許多優(yōu)勢[3]：

（1）電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中，電機(jī)屬于短時(shí)工作制，在不發(fā)生轉(zhuǎn)向指令是助力電機(jī)不動(dòng)作，比液壓助力更節(jié)能。

（2）可靠性高，在系統(tǒng)故障情況下依然可以通過方向盤控制不至于使汽車傾覆，對外界干擾有很好的阻尼特性。

（3）集成性好，在電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的基礎(chǔ)上可以增加其他系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)更好的助力轉(zhuǎn)向功能，如邊傳動(dòng)比和主動(dòng)轉(zhuǎn)向功能。

（4）沒有液壓助力系統(tǒng)中的液壓油液壓泵等設(shè)備，系統(tǒng)更環(huán)保系統(tǒng)占用空間小。

（5）助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中ECU和助力電機(jī)都是通過電瓶供電，因此在發(fā)動(dòng)機(jī)不啟動(dòng)的情況下原地轉(zhuǎn)向依然可以起到助力轉(zhuǎn)向的作用。

（6）系統(tǒng)的應(yīng)變能力更強(qiáng)，與環(huán)境結(jié)合更緊湊，助力形式更多變。

（7）可以在溫度較低的環(huán)境下進(jìn)行正常工作，液壓油在低溫情況下需要預(yù)熱。

（8）通過添加胎壓信號(hào)，系統(tǒng)可以更詳細(xì)地了解汽車的工作狀態(tài)對助力模式的實(shí)行有著決定作用。

4 結(jié)束語

電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)主要由三部分組成：電子控制單元（包括控制單元和驅(qū)動(dòng)單元）、信號(hào)傳感器（包括扭矩傳感器和轉(zhuǎn)速傳感器）和轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)（電動(dòng)機(jī)、離合器、傳動(dòng)齒輪減速器）。本文系統(tǒng)地闡述了電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀，并分析了電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的優(yōu)勢，隨著科技成果的發(fā)展，電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在汽車上的應(yīng)用必將成為未來的前進(jìn)必然趨勢。

參考文獻(xiàn)

[1]賈和平，鐘紹華.汽車電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的技術(shù)分析[J].輕型客車技術(shù)，2006，11（7）：18-21.

[2]林逸，施國標(biāo)，鄒常豐.電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)轉(zhuǎn)向性能的客觀評(píng)價(jià)[J].農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)，2003，34（4）：4-7.

[3]Roy M. Variable effort steering for vehicle stability enhancement[J].Society of Automotive Engineers，2000，17（1）：14-17.