电动助力转向系统

3 类型特性
3 类型特性
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3.3.1 EPS工作原理
当操纵方向盘时，装在转向柱上的扭矩传感器不断地测量转矩、转角信号，该信号与车速
信号同时输入到电子控制单元ECU，经过ECU计算处理后控制电动机输出相应大小和方向 的转矩信号，电动机的助力转矩通过减速器减速增矩后加到转向系统中，以实现汽车助力 转向的作用。
的助力。即助力大小与车速的高低没有关系，只与转向角度有关。转向盘转过的角度越大， 液压系统提供的助力也越大（即转向助力特性不可调）。
3 类型特性
3.2 电控液压助力转向系统（EHPS） 电控液压助力转向系统（ECHPS）是在液压助力转向系统基础上增加了控制液体流量的电磁 阀、转矩传感器、车速传感器以及转向控制单元等元件。 在转向过程中，由于油泵的持续工作所造成的多余能量消耗。 整个液压系统占用空间大、容易泄漏、噪声大等缺点，而且增加了车速检测控制装置。而且 控制阀的结构较HPS复杂且成本较高，目前主要应用于高级轿车及运动型乘用车上。
汇 报 完 毕！
3 类型特性
3.1 液压助力转向系统（HPS）
液压助力转向系统（HPS）是在传统机械转向系统基础上额外加装了一套液压助力系统，一
般由油泵、V形带轮、油管、供油装置、助力装置和控制阀等组成。它以液压油为动力，通 过液压泵产生的动力来推动机械转向器工作。
这类动力转向系统是靠方向盘转动时带动扭杆直接改变液压系统油路的通道面积来提供可变
1 概况
动力转向系统（power steering system） 动力转向系统是兼用驾驶员体力和发动机 （或电动机）的动力作为转向能源的转向系统。 动力转向系统是在机械转向系统的基础上加设一套转向加力装置而形成的。 而动力转向系统有液压助力转向系统、电控液压助力转向系统、电动助力转向系统三种。
1983年日本Koyo 公司推出了具备车 速感应功能的电控 液压助力转向系统。
1953年通用汽车 公司首次使用了 液压助力转向系 统。
EHPS
EPS相关标准
HPS
早期 产品功能安全标准： ISO 26262 测试标准： ECE 79 (Europe) GB 171675 （China）
纯机械转向系统
转向系统和制动系统都是汽车安全必须要重视的两个系统。
汽车转向系统分为两大类：机械转向系统和动力转向系统。
1 概况
机械转向系统（Manual Steering） 机械转向系统以驾驶员的体力作为转向能源，所有传递力的构件都是机械的，主要由转向操 纵机构 、转向器和转向传动机构 三大部分组成。 传统机械转向系统的优点是结构简单、工作可靠、生产成本低。其缺点也非常明显： （1）随着汽车速度的提高和汽车质量的增大，转向操纵难度增大，转向越来越费力。 （2）是其传动比是固定的，导致汽车的转向响应特性无法控制，传动比无法随汽车转向过 程中的车速、侧向加速度等参数的变化而进行补偿，驾驶员必须在转向之前就对汽车的转 向响应特性进行一定的操作补偿，这样无形中增加了驾驶员的精神和体力负担。
安装优势
特点
电动机 转向轴 转向轴 转向齿轮 电动机 转向齿条 转向齿条
转向轴
示意图
转向齿轮
电动机
转向齿轮
转向齿条
3 类型特性
3 类型特性
HPS转向系统零件较多，系统串联叠加后的
质量问题可能性较高。 但EPS只需一个转向机，系统构成简单，出现 质量问题的可能性比EPS低很多。
EPS的动力特性通过ECU的软件编程来实现，修改非常方便，因此可以轻易的实现 客户对于不同车型转向助力特性的要求。而HPS则需要通过更改机械零部件的加工 尺寸来实现这样的更改。
齿轮 电动机
EPS ECU
3 类型特性
类型 特点
转向柱助力式
齿条助力式
齿轮助力式
结构布置
助力电动机、控制器以及 助力电动机配置在齿条轴上。 助力电动机设置在转向器 转矩传感器配置在转向柱。 的齿轮轴上。 系统结构紧凑，安装到车辆 助力电动机可安装在齿条轴 上时极为简便。 上的任意位置处，增加了配 置设计的自由度。 除用于固定式转向柱外，还 采用减速比很大的助力电动 适用于可倾斜式等所有类型 机， 抑制了惯性力，具有优 的转向柱。 异的操纵感。 助力电动机位于车箱外， 可在保持静噪性的前提下， 获得更大的辅助力。 与变比率式转向器组合使 用，可实现助力电机的小 型化，提供操纵特性优异 的转向系统。
EPS系统框图 EPS动态示意图
3 类型特性
控制/机械信号流如下图所示。
ห้องสมุดไป่ตู้
3 类型特性
3.3.2 EPS关键零部件及技术
电动助力转向系统的关键是EPS ECU根据各种传感器信息决定助力电机的输出电流的大小 和方向，即控制算法。同时保护程序和故障诊断程序同样处于关键地位，必要时发出警报
或者采取必要的措施。
4 发展趋势
4.2 发展趋势
1) 结构： 现有的EPS中，驱动转向轮进行转向的力由人 和电动机助力两部分组成, 随着技
术的不断进步，未来的EPS将是全助力的电动转向系统，即驱动转向轮转向的力完
全由电动机提供。目前，国内外研究最多的线控转向 (Steer by Wire)就是一种全助 力转向技术。 2) 控制策略： 今后控制信号将不再仅仅依靠车速与扭矩信号，而是根据转向角、横摆速度、 侧向加速度等多种信号进行与汽车实际特性相吻合的综合集成控制。
现代汽车新技术
电动助力转向系统
目录
电 动 助 力 转 向
概况 发展史 类型特性 发展趋势
1 概况
汽车转向系统 用来改变或保持汽车行驶或倒退方向的一系列装置称为汽车转向系统(steering system)。 功用 保证汽车能按驾驶员的意志而进行转向行驶。
汽车转向系统对汽车的行驶安全至关重要，因此汽车转向系统的零件都称为保安件。汽车
2 动力转向系统发展史
1990年本田公司 在运动型轿车 NSX上采用了自 1988年，光洋精 主研发的齿条助 工成功研发出转 力式电动助力转 向柱式电动助力 向系统。 转向系统，并由 铃木公司首先在 RD-EPS 小型轿车Cervo 上配备。 C-EPS 2003年， 大众公司首 先在第五代高尔夫上配 备ZF的双小齿轮式电动 助力转向系统。 DP-EPS
4 发展趋势
4.1 市场分析
由于全球能源紧张趋势长期维持；世界对环境日益关注，对CO2减排达成了相关的协议， 各国纷纷出台相关政策。由于EPS较其他转向系统节省能源，从全球EPS市场来看，这些 因素都将利好EPS维持长期稳定的增长。
全球EPS市场预测（万套）
9000 8000 7000 6000 5000 4000 3000 2000 1000 0 98年 00年 02年 04年 06年 08年 10年 12年 14年 15年 17年 550 650 1250 1200 1100 E-HPS RD-EPS P-EPS 3000 C-EPS 油压 手动
硬件部分的关键技术是： 传感器、电机。传感器是整个系统的信号源，其精确性十分重 要。电机是整个系统的执行器，电机性能的好坏决定了整个系统的性能表现。
输出轴
非接触传感器 电动机 路感 EPS ECU 鲁棒算法 减速器
横拉杆
转向齿条
EPS
扭矩传感器 可靠性
故障诊断 转向齿条 转向柱 无刷电机
减速器
输入轴
3 类型特性
3.3 电动助力转向系统（EPS） 电动助力转向系统是在传统机械转向系统的基础上，增加了传感器装置、电子控制装置和转
向助力机构等。其特点是使用电动执行机构在不同的驾驶条件下为驾驶员提供合适的助力。
系统主要由电子控制单元ECU、扭矩传感器、车速传感器、电动机、减速机构和转向柱总成 等组成。 结构示意图如下图所示。