电动助力转向系统(EPS)

由于科技的进步，大部分新车都放弃了液压助力转向系统，转而采用电动助力转向(EPS)系统。因为电动助力转向系统不需要助力转向泵，所以重量减轻，燃油经济性提高。而且EPS可以提供更好的操控感和转向感，根据车速调节转向扭矩，在关键驾驶情况下提供主动扭矩，提高车辆安全性。我们再来仔细看看电动助力转向系统的EPS。

什么是电动助力转向系统的EPS？

电动助力转向系统(EPS)是一种直接依靠电机提供辅助扭矩的动力转向系统。与传统的HPS液压助力转向系统相比，EPS系统有很多优点。

电动助力转向系统通过电动助力器直接提供转向动力，省去了液压助力转向系统必需的动力转向油泵、软管、液压油、安装在发动机上的传送带和皮带轮，节能环保。此外，它还具有调节简单、装配灵活、可在各种条件下辅助转向的特点。电动助力转向系统将是未来汽车转向系统的发展方向。

电动助力转向系统的EPS结构

EPS主要由扭矩传感器、转速传感器、电机、减速机构和电子控制单元(ECU)组成。

同等成分。传感器检测驾驶员转弯时方向盘产生的扭矩或旋转角度的大小和方向，将所需信息转换成数字信号，输入控制单元。然后控制单元对这些信号进行计算，得出适合行驶条件的扭矩，最后给出指令驱动电机工作。马达的输出扭矩由传动装置的动作辅助。

电动助力转向系统工作。

当驾驶员转动方向盘时，扭矩传感器检测方向盘的转向和扭矩，并向电子控制单元发送电压信号。电子控制单元根据扭矩传感器检测到的扭矩电压信号、旋转方向和车速信号，向电机控制器发出指令，使电机输出相应大小和方向的转向扭矩，从而产生辅助动力。汽车不转时，电控单元不给电机控制器指令，电机不工作。

电动助力转向系统的分类

根据电机驱动位置的不同

根据电机驱动部件的不同，电动助力转向系统可分为转向轴、转向小齿轮和齿条三大类。

电动助力转向系统是在传统机械转向机构的基础上发展起来的。所以不同车辆的电动助力转向系统虽然结构组成不同，但基本原理是一样的。该系统通常由转向(扭矩)传感器、电子控制单元、电机、电磁离合器和减速机构组成。

1.转向轴动力转向系统

它的扭矩传感器、电机、离合器和转向助力机构集成在一起，安装在转向管柱上。其特点是结构紧凑，测得的转矩信号对DC电机的控制有很好的响应。这种类型一般用于汽车。

2.转向器小齿轮动力转向系统

转向小齿轮助力转向系统的扭矩传感器、电机、离合器、转向助力机构仍为一体式，但都安装在转向小齿轮处，直接辅助小齿轮，这样可以获得更大的转向力。这种形式可以使各部分的布局更加方便，但当万向传动装置安装在方向盘和转向器之间时，扭矩信号采集和助力轮部分不在一条直线上，其助力控制特性难以保证精度。

3.齿条动力转向系统。(图1)

扭矩传感器单独安装在小齿轮上，电机和转向助力机构安装在小齿轮另一端的齿条上辅助齿条。这根据减速传动机构的不同可以分为两种。一个是电机是空心的。齿条从中穿过，电机的动力通过一对斜齿轮传递给齿条，a。

这种结构是第一代电动助力转向系统。由于电机位于齿条壳体内，结构复杂，价格高，维修困难。另一个是电机的外壳和机架是相互独立的。电机的动力通过另一个小齿轮传递给齿条，由于制造维修方便，成本低，已经取代了第一代产品。由于齿条由独立的齿轮驱动，可以给系统更多的动力，主要用于重型车辆。

根据位置的不同

根据电机的位置，电动助力转向系统可分为转向柱助力、齿轮助力、齿条助力和直接驱动四种类型。

转向柱辅助电动转向器(C-EPS)

转向柱助力电动助力转向器(C-EPS)的助力电机固定在转向柱的一侧，通过减速增矩机构与转向轴连接，直接驱动转向轴进行动力转向(图2)。该电动助力转向系统结构简单紧凑，安装方便。现在大部分EPS都采用这种形式。此外，C-EPS的供电装置可以设计成适用于各种转向柱，如固定转向柱、倾斜可调转向柱和其他转向柱。但由于助力电机安装在驾驶舱内，受空间布局和噪音的影响，所以电机体积小，输出扭矩小，一般只在小型紧凑的车辆上使用。

齿轮助力电动转向器

助力电动助力转向器(P-EPS)有一个助力电机和一个与小齿轮相连的减速增矩机构，直接驱动齿轮实现助力转向(图3)。由于助力电机没有安装在乘客舱中，因此可以使用更大的电机来获得更高的助力扭矩，而不用担心电机转动惯量过大而产生噪音。这种类型的转向器可用于中型车辆，以提供更大的动力辅助。

齿条助力电动转向器(R-EPS)

齿条助力电动助力转向器(R-EPS)直接驱动齿条提供动力(图4)。因为助力电机安装在车架上的位置比较自由，所以布置汽车底盘非常方便。同时与C-EPS和P-EPS相比，可以提供更大的动力，所以一般用在大型车辆上。

直接助力式电动助力转向器(D-EPS)的助力电机、减速增扭机构和转向器组成一个独立的单元(图5)。和R-EPS类似，两者的主要区别在于扭矩传感器的安装位置不同。通过优化电子控制单元(ECU)中的算法，电机可以直接为齿条提供转向助力，以获得良好的转向感。

电动助力转向系统(EPS)工作原理

电子助力转向系统以电机为动力源，计算机根据转向参数和车速完成助力工作。

不旋转时，电机不工作，EP系统处于待机状态；方向盘操作时，安装在方向盘轴上的扭矩传感器不断检测方向盘轴上的扭矩，从而产生电压信号，与车速信号同时输入到电子控制器，控制器中的微型计算机根据这些输入信号进行计算和处理，确定辅助扭矩的大小和方向，即选择电机的电流和转向，调整转向的辅助动力。电机的扭矩通过减速机构被电磁离合器减速和增大，然后加到汽车的转向机构上，从而获得适合工况的转向力。

电子助力转向控制系统的核心是一个8位微机，具有4kBROM和256kBRAM。转向扭矩信号和车速信号通过输入接口发送到微型计算机。随着车速的提高，通过微电脑控制相应降低助力电机的电流，从而降低助力扭矩。发动机转速信号也发送到微型计算机。当发动机怠速运转时，助力电机和离合器不工作。

点火开关的on/off信号通过A/D转换接口发送到微机。当点火开关关闭时，电机和离合器不能工作。

电动助力转向系统(EPS)的工作原理简单来说就是扭矩传感器测量驾驶员施加在方向盘上的转向扭矩，车速传感器测量车辆当前的行驶速度，然后将这两个信号传输给ECU。根据ECU内置的控制策略，计算出理想的目标辅助扭矩，并转换成电流指令给电机；然后，电机产生的辅助扭矩经减速机构放大后作用于机械转向系统，与驾驶员的转向扭矩一起克服转向阻力扭矩，实现车辆的转向。

电动助力转向系统的最终发展趋势

1.提高控制系统的性能，减小控制单元和驱动单元的体积，降低控制系统的制造成本，使其能更好地适应不同档次的汽车。

比如改进电机控制技术，消除电机惯性大、摩擦大导致的转向路感不足等缺点，让电动助力转向系统也能应用到重型卡车上。

2.实现电动助力转向系统控制单元与车辆上其他控制单元的通信，从而实现整车电控系统的集成。

3.根据各种信号如车速、扭矩、转向角、转向速度、侧向加速度、前桥重力等。将实施符合车辆特性的综合控制，以获得更好的转向路感。

4.提高系统的可靠性。

这应该从提高系统所有部件的可靠性开始，比如使用非接触式扭矩传感器。

5.提高系统的安全性。

方向盘EPS系统取消后，驾驶室有更多空间布置被动安全部件，减少危险发生时对乘客的伤害。

电动助力转向技术因其技术先进、性能优越，将取代其他助力转向技术，成为未来助力转向技术的主流。线控转向系统将是动力转向系统的发展方向，也是未来汽车对安全性、操纵稳定性和舒适性的更高要求。具有良好的发展前景。随着DC汽车性能的提高和42V电源在汽车零部件上的应用，其应用范围将进一步拓宽，并逐步扩展到微型车、轻型车和中型车。