淺談汽車電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)

王凱旋

摘要：汽車的重要結(jié)構(gòu)之一就是汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其系統(tǒng)的特別功能就是可以專門改變以及保持汽車行使方向，并依據(jù)開車的的意圖維持汽車的行使方向。因此，相較于傳統(tǒng)的液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)更加明顯。本文就汽車電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)深入分析，結(jié)合當(dāng)前發(fā)展?fàn)顩r以及未來發(fā)展趨勢，全面研究解決到汽車駕駛員泊車以及低速駕駛中轉(zhuǎn)向操作問題，實(shí)現(xiàn)其汽車低速轉(zhuǎn)向的輕便穩(wěn)定功能。

關(guān)鍵詞：電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng);低速駕駛;轉(zhuǎn)向操作問題

引言

快速發(fā)展的電子技術(shù)，帶動提升了汽車工業(yè)水平，進(jìn)一步擴(kuò)展提升現(xiàn)代汽車技術(shù)水平?，F(xiàn)階段汽車行使過程中對轉(zhuǎn)向操縱技能的要求也不斷加深，如針對高速行駛過程中避免輕飄不穩(wěn)，低速行使過程中也要具備理想的操縱穩(wěn)定性以及輕便靈敏性。電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的產(chǎn)生以及發(fā)展，摒棄原有的電控液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)其汽車高效節(jié)能性以及操縱性能等。

1.電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的概述

1.1電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的含義

汽車電力助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的簡稱即EPS。EPS利用其電動機(jī)作為其汽車電力助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的動力源，并結(jié)合到汽車自身車速以及行使過程中的轉(zhuǎn)向參與等真實(shí)相應(yīng)數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)化形成電子控制單元，最終完成控制汽車行使的一種轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。電動機(jī)提供輔助扭矩作為汽車行使的動力元素。其中主要的電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)元件有扭矩、車速傳感器、電動機(jī)、減速機(jī)構(gòu)和電子控制單元、轉(zhuǎn)向軸以及轉(zhuǎn)向器。

1.2電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的分類

電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的分類主要根據(jù)其汽車電動助力的施加位置不定以及機(jī)械結(jié)構(gòu)部件的不同等因素，將電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)分成了四種不同類型，即管柱助力式、小齒輪助力式、雙小齒輪助力式和滾珠絲杠助力式。這四種類型的助力式系統(tǒng)的區(qū)別方式，可以從其自身助力系統(tǒng)的安裝位置區(qū)別，如管柱助力式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中的助力電動機(jī)就安裝在轉(zhuǎn)向管柱上，而小齒輪助力式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的助力電動機(jī)則安裝在小齒輪附近。當(dāng)然，其類型的區(qū)別不僅僅是從安裝位置區(qū)分，還可以根據(jù)其不同的機(jī)械結(jié)構(gòu)。如雙小齒輪助力式的機(jī)械機(jī)構(gòu)中依據(jù)其小齒輪式的基礎(chǔ)中增設(shè)一對齒輪齒條嚙合副，完成助力電動機(jī)。不僅如此，滾珠絲杠助力式采用的是滾珠絲杠嚙合副，完成助力電動機(jī)。

1.3電動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的工作原理

電動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的工作原理大致可以分成以下幾個要點(diǎn)。首先，當(dāng)然是要根據(jù)其汽車自帶的轉(zhuǎn)矩傳感器測量出駕駛者的車輛實(shí)時轉(zhuǎn)向盤操縱力矩，進(jìn)一步將其數(shù)據(jù)融合到車速傳感器中測量出汽車行使速度。ECU接收兩者的信號，同時ECU控制策略計(jì)算出合理有效的目標(biāo)助力力矩等，進(jìn)一步融合轉(zhuǎn)化成電流控制其指令到電機(jī)中。接著汽車行使過程中減速機(jī)構(gòu)就可以放大其操作，并利用電機(jī)產(chǎn)生的目標(biāo)助力力矩作用到機(jī)械師的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中，控制其駕駛員的操縱力矩，并通過克服轉(zhuǎn)向阻力矩完成其車輛轉(zhuǎn)向過程。當(dāng)然其工作原理離不開電動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中關(guān)鍵技術(shù)以及軟件。如傳感器作為整個系統(tǒng)的信號源，發(fā)揮其良好的精度以及可靠性能。整個系統(tǒng)的執(zhí)行器電機(jī)決定著這個電力助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的系統(tǒng)性能，配合ECU運(yùn)算中心，最大程度發(fā)揮其控制作用。控制策略以及故障診斷、保護(hù)程序等主要決定這個系統(tǒng)的軟件技術(shù)的完善性，將控制策略作為目標(biāo)電流，跟蹤控制以及輸出其助力矩。運(yùn)行電動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)時，要利用故障診斷、保護(hù)程序軟件來保護(hù)整個系統(tǒng)功能。

2.汽車電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的優(yōu)勢

2.1提高了汽車的操縱性能

汽車在行使過程中應(yīng)用到電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，可以提供給駕駛員行使時的助力保障，即汽車電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)可以提供多種有效預(yù)防各種不同行使路況，為其駕駛員提供最有效的助力，避免由于路面不平導(dǎo)致的產(chǎn)生轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的難題。同時還能減輕以及改善其汽車轉(zhuǎn)向性能，提高駕駛員操縱穩(wěn)定性以及輕便靈敏性。讓駕駛員在低速行使過程中也能增加其轉(zhuǎn)向操縱性能，高速行使過程中也能提升汽車整體主動安全性能。電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是有效的一舉兩得將其汽車的操縱性能提升的方式。

2.2質(zhì)量輕便結(jié)構(gòu)緊湊

電力助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)利用電動機(jī)作為直接能源提供轉(zhuǎn)向助力，并進(jìn)一步將轉(zhuǎn)向助力作用到汽車停車環(huán)節(jié)，為其提供最大程度的轉(zhuǎn)向動力，不僅如此，電力助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)還將原有液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中必備的某些部件舍棄，最大限度將整個助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)質(zhì)量變得更加輕薄，結(jié)構(gòu)更加緊密。當(dāng)然舍棄這些不必要的元件，就可以將其配件自由安裝到各個位置中，提升器裝配自動化程度，方面其工作人員的維修。而且電力助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)也可以在低溫環(huán)境中工作，排除溫度影響汽車行使問題。

2.3提高燃油經(jīng)濟(jì)性，減少環(huán)境污染

電力助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)可以避免其液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中液壓泵工作時流動浪費(fèi)掉的液壓油能量。相對電力助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)僅僅是在操作過程中利用電機(jī)能量，是按需供能型節(jié)能系統(tǒng)。即在不轉(zhuǎn)動情況下，應(yīng)用其電動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的汽車的燃油消耗降低率可以達(dá)到百分之二點(diǎn)五，而轉(zhuǎn)動情況下，應(yīng)用其電動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的汽車的燃油消耗降低率可以達(dá)到百分之五點(diǎn)五

2.4增強(qiáng)轉(zhuǎn)向跟隨性和可靠性

電機(jī)部分的阻力是讓車輪反轉(zhuǎn)過程中轉(zhuǎn)向前輪的擺動頻率大大減低，同時還能將其系統(tǒng)的抗擾能力大大增加，將其轉(zhuǎn)向車輪對轉(zhuǎn)向盤等跟隨性能大大提升，這是傳統(tǒng)的助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)不能達(dá)到的點(diǎn)。

3.電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的發(fā)展分析

電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的發(fā)展進(jìn)程是將不斷融合以及發(fā)展其機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)以及液壓、電動液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)，將其發(fā)展變革引發(fā)成為汽車電動轉(zhuǎn)向技術(shù)的革命，并進(jìn)一步針對其微型汽車轉(zhuǎn)向助力型，提出滿足新時代汽車電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的要求，并對未來的電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的發(fā)展提出更高的系統(tǒng)控制性能以及系統(tǒng)成本，升級其電力轉(zhuǎn)向控制技術(shù)。

結(jié)語

本文就汽車電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)分析，結(jié)合引言、電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的概述、汽車電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的優(yōu)勢、電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的發(fā)展分析，全面貫徹其汽車駕駛員應(yīng)用汽車電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，增加其行使過程中的轉(zhuǎn)向操作能力。

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（作者單位：天津德科汽車部件有限公司）