摘要：電動助力轉向系統是一種用于汽車的全新輔助 轉向系統，它的合理應用能發揮出過去所有輔助轉向系統都無法實現的效果及對汽車實時車速的靈敏 感應，而且其控制單元作為系統核心部件之一，還 可以以汽車行駛速度、轉入軸力矩等為依據判斷是 否需要提供助力，以及提供助力時需要提供多少助 力。當前的電動助力轉向系統已經達到相對成熟的 水平，大有取代傳統液壓轉向系統之勢，不僅和當 今汽車行業主題相適應，而且還能更好地迎合未來 汽車的發展要求。

　　關鍵詞：汽車;轉向系統;電動助力

　　汽車轉向系統大致經歷了無助力的純機械轉向(MS)、有液壓助力的液壓助力轉向(HPS)、隨車速改變助力大小的電控液壓助力轉向(ECHPS)、由電動機直接驅動轉向油泵的電動液壓助力轉向(EHPS)、純粹靠電動機提供助力的電動助力轉向(EPS)、可變傳動比轉向系統(VGRS)等發展歷程。專家們預測，未來汽車轉向系統的發展趨勢是線控轉向(SBW)，即取消方向盤與轉向車輪之間原有的機械連接，而改用控制信號代替的一種電動轉向系統。

　　1電動助力式轉向系統概述

　　電動助力式轉向系統是轉向系統發展中一項重要的技術。它將電子技術與汽車機械技術良好地結合，完成了許多以前看來不可能的任務，例如簡化系統、性能優良、側面影響小和花費低，是一種直接依靠電力、不需要液壓系統就能提供輔助扭矩的助力轉向系統。該系統主要由扭矩傳感器、轉角傳感器、車速傳(可與其它系統共用)、電動機、減速機構和電子控制單元ECU等組成，助力大小由ECU控制。裝在轉向器上的轉角傳感器和扭矩傳感器測得轉向盤的角位移和作用于其上的力矩，ECU根據這2個信號，并結合車速信息，按照一定的算法，控制電動機產生相應的力矩，來輔助駕駛員轉動轉向盤。

　　2 EPS的工作原理及分類

　　2.1基本結構與工作原理

　　EPS是一種直接依靠電機提供輔助扭矩的動力轉向系統。不同類型的EPS基本原理是相同的：扭矩傳感器與轉向軸(小齒輪軸)連接一起，當轉向軸轉動時，扭矩傳感器開始工作，把輸入軸和輸出軸在扭桿作用下產生的相對轉動位移變成電信號傳給ECU，ECU根據車速傳感器和扭矩傳感器的信號決定電動機的旋轉方向和助力電流的大小，從而完成實時控制助力轉向。

　　2.2 EPS的分類

　　根據電動機安裝位置不同可將EPS分為三類：轉向柱助力式、齒輪助力式、齒條助力式。轉向柱助力式EPS的電動機固定在轉向柱一側，通過減速機構與轉向軸相連，直接驅動轉向軸轉向。齒輪助力式EPS的電動機和減速機構與小齒輪相連，直驅動齒輪轉向。齒條助力式EPS的電動機和減速機構安裝在齒條處直接驅動齒條提供助力。

　　3 汽車電動助力轉向系統關鍵部件

　　3.1 傳感器

　　(1)扭矩傳感器。對汽車駕駛員在轉入軸上 的作用力方向及大小進行測量，并得出轉入軸轉向 及大小。(2)車速傳感器。對汽車實際行駛速度 進行測量。以上信號均為系統控制信號。對扭矩測 量系統而言，其不僅原理十分復雜，而且成本很 高，所以使用高精確度、穩定可靠且成本合理的傳 感器直接關系到系統是否可以在市場中占據理想地 位，是必須予以高度重視的因素。就目前來看，汽 車電動助力轉向系統應用的傳感器以電位計式為 主，在正常情況下能對兩種相互獨立的信號進行輸 出：第一種為主信號，第二種為副信號。其中，副信號在被控制單元接收后對所得主信號正確與否進 行檢查判斷。

　　一般可用于汽車電動助力轉向系統的主要有以下三種扭矩傳感器：(1)擺動桿式。它通過對因 轉向器小齒輪軸反作用力矩而產生的擺桿實際位移 量的測量來獲得轉向力矩。(2)雙行星齒輪式。 它通過對和扭桿直接連接的行星齒輪存在的相對位 移的準確測量來獲得轉向力矩。對扭桿而言，它一 般都處在輸入、輸出軸之間，所以齒輪機構在發 揮自身作用的同時還具有類似減速機構的功能。 (3)扭桿式。它通過對輸入、輸出軸之間存在的 相對位移的準確測量來獲得轉向力矩。 從扭矩傳感器的結構角度講，其感應部分由線 圈與滑套組成。采用軸助力措施的轉向系統，其轉 向軸在中間部分直接斷開，上、下分別是輸入軸和 輸出軸，兩者采用扭桿進行連接。滑套處于輸出軸 的外部，固定于扭桿上部導向銷插入傳感器滑套的 斜槽當中，其中的導向銷不僅能隨著輸出軸同時進 行轉動，而且還能在斜槽上進行上下移動。如果路 面給車輪施加的阻力相對較小，則駕駛員轉動轉入 軸之后，輸出軸與滑套將同時發生轉動，此時的滑 套并不會進行上下移動;而如果路面給車輪施加的 阻力相對較大，則轉向力矩會明顯提高，扭桿產生 扭轉，此時輸出軸轉角與輸入軸轉角并不相同，使 滑套轉角也不同于導向銷實際轉角，在導向銷的作 用下，滑套開始進行上下移動。在這種情況下，處 于滑套外部的線圈，即可對運動方向與大小進行檢 測，最后獲取轉矩信息。

　　3.2 電動機

　　系統中電動機的作用在于以電子控制單元輸出 的指令為依據輸出相應的驅動扭矩，它是整個轉向 系統的動力源。目前，都以無刷永磁式直流電動機 為主。對轉向系統工作性能而言，電動機會造成較 大的影響，屬系統關鍵部件。同樣，轉向系統對電 動機也提出了極高的要求，除了要滿足大扭矩、低 轉速、小波動、小體積和輕質量的要求，還應盡可 能的穩定可靠，且容易進行控制。

　　3.3 減速機構

　　轉向系統減速機構和電動機直接相連，具有降 低速度和增加扭矩的功能。常用的減速機構主要為

　　蝸輪蝸桿式或行星齒輪式。某些轉向系統還引入了 離合器，安裝于減速機構的其中一側，通過這樣的 處理，能使轉向系統僅在預設車速情況下發揮助力 作用。在汽車行駛速度達到某個特定值后，轉向系 統中的離合器發生分離，使電動機暫停運行，切換 至手動轉向。除此之外，如果系統中的電動機工作異常，則離合器將對其進行分離。

　　4汽車電動助力轉向系統的優勢

　　4.1提高了汽車的操縱性能

　　汽車在行使過程中應用到電動助力轉向系統，可以提供給駕駛員行使時的助力保障，即汽車電動助力轉向系統可以提供多種有效預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致的產生轉向系統的難題。同時還能減輕以及改善其汽車轉向性能，提高駕駛員操縱穩定性以及輕便靈敏性。

　　4.2質量輕便結構緊湊

　　電力助力轉向系統利用電動機作為直接能源提供轉向助力，并進一步將轉向助力作用到汽車停車環節，為其提供最大程度的轉向動力，不僅如此，電力助力轉向系統還將原有液壓動力轉向系統中必備的某些部件舍棄，最大限度將整個助力轉向系統質量變得更加輕薄，結構更加緊密。當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。而且電力助力轉向系統也可以在低溫環境中工作，排除溫度影響汽車行使問題。

　　4.3提高燃油經濟性，減少環境污染

　　電力助力轉向系統可以避免其液壓動力轉向系統中液壓泵工作時流動浪費掉的液壓油能量。相對電力助力轉向系統僅僅是在操作過程中利用電機能量，是按需供能型節能系統。即在不轉動情況下，應用其電動轉向系統的汽車的燃油消耗降低率可以達到百分之二點五，而轉動情況下，應用其電動轉向系統的汽車的燃油消耗降低率可以達到百分之五點五 。

　　汽車工程論文投稿刊物：《汽車實用技術》作為中國最具影響力、最權威的汽車專業技術期刊之一，全面報道國內外汽車整車及其零部件設計、研究、試驗、材料創新、軟件解決方案、工藝裝備以及生產制造等方面的應用技術。雜志內容以其思想性、啟發性、權威性帶領你去感悟汽車工業，為讀者提供最新穎實用的應用知識、新產品信息及技術解決方案，并努力促進汽車行業的創新與發展。

　　5結語

　　本文就汽車電動助力轉向系統分析，結合引言、電動助力轉向系統的概述、汽車電動助力轉向系統的優勢、電動助力轉向系統的發展分析，全面貫徹其汽車駕駛員應用汽車電動助力轉向系統，增加其行使過程中的轉向操作能力。

　　參考文獻

　　[1] 王虎，許曉楠.汽車電動助力轉向系統選型研究 [J].汽車實用技術，2017，(15).

　　[2] 蔡祥熙.汽車電動助力轉向電機過熱失效問題分析及 優化[J].車輛與動力技術，2017，(2).

　　[3] 敖德根，米根鎖.基于多變化轉矩的汽車電動助力轉 向電機電流跟蹤控制[J].電機與控制應用，2017， (3)

　　作者：甄書環 王毅