汽车电子转向系统

电动式电子控制动力转向系统原理示意图


电动式EPS通常由扭矩传感器、车速传感器、电子控制单元 （ECU）、电动机和电磁离合器等组成（如图所示）。电动式EPS 是利用电动机作为助力源，根据车速和转向参数等，由电子控制 单元完成助力控制。 原理:当操纵转向盘时，装在转向盘轴上的扭矩传感器不断地测出 转向轴上的扭矩信号，该信号与车速信号同时输入到电子控制单 元。电控单元根据这些输入信号，确定助力扭矩的大小和方向， 即选定电动机的电流和转向，调整转向辅助动力的大小。电动机 的扭矩由电磁离合器通过减速机构减速增扭后，加在汽车的转向 机构上，使之得到一个与汽车工况相适应的转向作用力。
液压式电子控制动力转向系统
液压式电子控制动力转向系统是在传统的液压动力转向系统 的基础上增设电子控制装置而构成的。根据控制方式的不同，液 压式电子控制动力转向系统又可分为流量控制式和反力控制式。
流量控制式EPS
下图1所示为凌志牌轿车采用的流量控制式动力转向系统。由 图可见，该系统主要由车速传感器、电磁阀、整体式动力转向控 制阀、动力转向油泵和电子控制单元等组成。电磁阀安装在通向 转向动力缸活塞两侧油室的油道之间，当电磁阀的阀针完全开启 时，两油道就被电磁阀旁路。流量控制式动力转向系统就是根据 车速传感器的信号，制电磁阀阀针的开启程度，从而控制转向动 力缸活塞两侧油室的旁路液压油流量，来改变转向盘上的转向力。
电磁离合器
减速机构

减速机构是电动式EPS不可缺少的部件。目前实用的减速机构有多 种组合方式，一般采用蜗轮蜗杆与转向轴驱动组合式，也有的采 用两级行星齿轮与传动齿轮组合式。为了抑制噪声和提高耐久性， 减速机构中的齿轮有的采用特殊齿形，有的采用树脂材料制成
。
汽车电子转向系统的前景


现有的EPS中,驱动转向轮进行转向的力由人力和电动机助力两部 分组成.随着技术的不段发展,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,方向盘仅作为一个 控制电机的信号发生器由驾驶员操纵.目前国外研究最多的线控转 向就是一种全助力转向技术. 汽车转向技术已经进入了电动助力时代,随着传感器,控制方式,助 力电机等关键技术的不断进步和完善,以线控技术的应用为标志的 全助力转向系统将成为汽车转向技术的焦点.这不仅是市场需求和 技术推动的必然,也是人类追求人与自然和谐之美的愿望在汽车领 域的具体表现.
反力控制式EPS


图5所示为反力控制式动力转向系统的工作原理图。 转向控制阀是在传统的整体转阀式动力转向控制阀的基础上增设了 油压反力室而构成。扭力杆的上端通过销子与转阀阀杆相连，下端 与小齿轮轴用销子连接。小齿轮轴的上端部通过销子与控制阀阀体 相连。转向时，转向盘上的转向力通过扭力杆传递给小齿轮轴。当 转向力增大，扭力杆发生扭转变形时，控制阀体和转阀阀杆之间将 发生相对转动，于是就改变了阀体和阀杆之间油道的通、断关系和 工作油液的流动方向，从而实现转向助力作用。 分流阀是把来自转向油泵的机油向控制阀一侧和电磁阀一侧进行分 流的阀。按照车速和转向要求，改变控制阀一侧与电磁阀一侧的油 压，确保电转向系统 液压式动力转向系 统 液压式电子控制动 力转向系统 反力式控制EPS 电动式电子控制动 力转向系统 流量式控制EPS
转 向 系 统
动力转向系统
液压式动力转向系统工作原理
在液压动力转向系统中，转向动力的 大小取决于作用在转向动力缸活塞上的压 力大小，如果转向操作力较大，液压就会 较高。转向动力缸中液压的变化是由连接 在主转轴上的转向控制阀来调节的。如图 a所示，转向油泵将液压油输送至转向控 制阀。如果转向控制阀处于中间位置，所 有的液压油便会流过转向控制阀，进入出 油口，流回至转向油泵。由于这时几乎不 能产生压力，转向动力缸活塞两端的压力 又相等，活塞便不会朝任何一个方向运动， 从而使车辆无法转向。当驾驶员控制方向 朝任何一个方向转动时，转向控制阀也随 之移动，从而关闭其中一条油路如图b， 这时另一条油路开得大些，使液压油流量 发生变化，同时产生压力。这样，便会在 转向动力缸活塞两端产生压力差，动力缸 活塞朝低压方向运动，从而将动力缸中的 液压油，通过转向控制阀压回转向油泵。
电子转向控制
汽车转向技术发展概述
传统汽车转向系统是机械系统，汽车的转向运动是由驾驶员操纵转向盘，通 过转向器和一系列的杆件传递到转向车轮而实现的。 20世纪40年代起，为减轻驾驶员的体力负担，在机械转向系统的基础上增加 了液压助力系统(HPS)由于其工作可靠，技术成熟 ，至今仍被广泛应用。 近年来，由于电子技术的发展，传统转向系统中越来越多地采用电子部件。 电液助力转向系（EHPS)是在液压助力转向系统基础上发展起来的，其特点是液 压助力泵由电机驱动，取代了传统液压泵由发动机驱动的方式。电动助力转向系 统（EPS ）是在机械转向系统基础上加入电机作为动力源，电动助力代替了液压 助力。 汽车电子转向系统（Steering-By-Wire System）(SBW)由于取消了转向盘和 转向轮之间的机械连接，完全摆脱了传统转向系统的各种限制，不但可以自由设 计汽车转向的力传递特性，而且可以设计汽车转向的角传递特性，给汽车转向特 性的设计带来无限的空间，是汽车转向系统的重大革新。
电动式EPS主要部件的结构

扭矩传感器 电动机 电磁离合器 减速机构

扭矩传感器
电动机

转向助力用直流电动机需要正反转控制，图11所示为一种比较简 单适用的控制电路。a1、a2为触发信号端。当a1端得到输入信号 时，晶体管T3导通，T2得到基极电流而导通，电流经T2、电动机M、 T3、搭铁而构成回路，于是电机正转；当a2端得到输入信号时， 电流则经T1、M、T4、搭铁而构成回路，电机则因电流方向相反而 反转。控制触发信号端电流的大小，就可以控制通过电动机电流 的大小。