摘 要：論文主要淺談了汽車的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在國內(nèi)外發(fā)展的現(xiàn)狀，主要在于電動助力轉(zhuǎn)向器為未來轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞：汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)

中圖分類號：U461 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）02（a）-0109-02

1 汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)

汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是汽車主要的安全部分，它的發(fā)展趨勢主要分為兩個不同階段，就是傳統(tǒng)的機械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)與現(xiàn)代的助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。

1.1 機械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)

傳統(tǒng)的機械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)所主要講的為通過操作者通過作用于轉(zhuǎn)向盤上的作用力就是它的轉(zhuǎn)向動力，然后沒有給它別的外部助力，接著利用轉(zhuǎn)向軸和轉(zhuǎn)向器，其次它的傳動機構(gòu)就馬上傳給轉(zhuǎn)向輪，所以得到了它的變動車輪轉(zhuǎn)角用意，這樣去變動車輪滾動的不同位置[1]。不過最老式的汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)就為沒有助力的純機械式的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。機械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)這樣的系統(tǒng)不但加強了操作者停車和低速的行駛情況下的轉(zhuǎn)向操縱的壓力，尤其它的轉(zhuǎn)向靈敏性與它的輕便性都是不同相對的，根本不能從基礎(chǔ)上處理汽車在各個不同的路感和工況下的轉(zhuǎn)向相沖突。

1.2 助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)

助力轉(zhuǎn)向就是在純機械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中加上了助力泵，利用發(fā)動機來使助力泵的工作它給單純的人力的轉(zhuǎn)向供給的助力，有助力的轉(zhuǎn)向它會變得更加的輕松。

1.2.1 液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)

液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)它就是在老式的純機械式轉(zhuǎn)向裝置上添加了控制閥、油泵、動力缸、儲油罐和回油管路等液壓動力裝置來給予的轉(zhuǎn)向助力。液壓動力裝置根據(jù)發(fā)動機曲軸上得到的能量，儲存在它的液壓罐中間，轉(zhuǎn)向期間根據(jù)機械機構(gòu)的控制發(fā)出的能量，進而從轉(zhuǎn)向系統(tǒng)給與的助力[2]。

1.2.2 電控液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)

根據(jù)選定了轉(zhuǎn)向器與機械控制參數(shù)之后，傳統(tǒng)的液壓的助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的助力特性從而就跟著確定了，不會再對各個參數(shù)加于控制和調(diào)節(jié)，所以很困難在協(xié)調(diào)不一樣的工況情況下轉(zhuǎn)向輕便性和路感的之間的聯(lián)系，所以也就不能更加地滿足大家對汽車操控性能日益增加所提出的要求[3～4]。

通過以上的論述的局限性，設(shè)計者在傳統(tǒng)液壓助力轉(zhuǎn)向裝置增加了改正，發(fā)明了電控液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（Electric Hydraulic Power Steering，簡稱EHPS）。在原來的系統(tǒng)中新增了一個電磁閥，經(jīng)過車速傳感器與轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角傳感器它們的輸入信號，用來電控單元（Electric Control Unit，簡稱ECU）來控制電磁閥開啟的大小，直接調(diào)節(jié)動力缸的供油量，因此對比它們的精確地控制助力大小，在現(xiàn)在這種轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在汽車生產(chǎn)中得到了廣泛應(yīng)用。電控技術(shù)的引用產(chǎn)生了助力轉(zhuǎn)向技術(shù)發(fā)展的重大改變，可是液壓裝置卻始一直有，所以引發(fā)出來漏油、管路不簡便、高成本等缺點成了電動助力轉(zhuǎn)向的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

1.2.3 電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)

電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（Electric Power Steering，簡稱EPS）根據(jù)電控液壓助力轉(zhuǎn)向的基礎(chǔ)的起源發(fā)展起來的為一種全新機電結(jié)合轉(zhuǎn)向技術(shù)。系統(tǒng)的助力開始是一個由電控單元ECU控制電流輸入的電動機，不是液壓動力缸。在ECU的操作下，經(jīng)過對于助力電機給予的電流大小與方向的變化進行控制與調(diào)節(jié)，以更加明白的地實現(xiàn)了設(shè)計者最開始設(shè)定的在不同車速與不同轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角下所要的最好的轉(zhuǎn)向助力[5～6]。

1.2.4 電磁助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)

電磁助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)主要就是由車速傳感器、扭矩傳感器、控制單元、電磁力發(fā)生裝置這些組成的。電磁助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)與簡便的電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)最大的不同就是產(chǎn)生助力的裝置不一樣：電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的助力由電動機所給予的，然而電磁助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的助力是通過電磁力發(fā)生裝置。電磁助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)與電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)之間的差于是少了電動機、電磁離合器及減速機構(gòu)，結(jié)構(gòu)比以前更加的簡單、價格更加的低，再而就是能較佳地減少地面沖擊對系統(tǒng)的作用，所以廣泛應(yīng)用于輕型汽車及普通型轎車上。

1.2.5 線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)

EPS它是根據(jù)人力與電機助力兩部分去驅(qū)動轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)向。經(jīng)過技術(shù)的不斷創(chuàng)新，汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)會向全助力電動轉(zhuǎn)向的方向發(fā)展，它就是；驅(qū)動轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)向的力完全用電機提供；轉(zhuǎn)向盤只作為一個控制電機的信號發(fā)生器。線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（Steering ByWire，簡稱SBW）它作為該技術(shù)的典型代表，減去了轉(zhuǎn)向盤與轉(zhuǎn)向輪的機械連接，完全通過電能實現(xiàn)轉(zhuǎn)向。

2 電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（EPS）的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀

電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)為上世紀八十年代出現(xiàn)的一種機電技術(shù)，日本鈴木公司于1988年首先研發(fā)出EPS，先后裝備在Cervo車和Alto車上。

國內(nèi)EPS的研發(fā)起步有些落后，但是已列入高新科技產(chǎn)業(yè)項目其中之一。清華大學(xué)、同濟大學(xué)、華中科技大學(xué)等高校先后開展了一些有關(guān)的研究，在系統(tǒng)建模與助力特性這些地方得到了一定的成果。這些有相關(guān)研究的背景后的高校與企業(yè)有了合作，形成產(chǎn)、學(xué)、研一體的研發(fā)模式，可是并沒有形成大規(guī)模的產(chǎn)業(yè)鏈?，F(xiàn)在，國內(nèi)技術(shù)成熟并能實現(xiàn)批量生產(chǎn)EPS的內(nèi)資企業(yè)不多，而日本JTEKT、德國ZF及韓國Mando等先后在中國成立了EPS生產(chǎn)基地，它們具有外資背景的企業(yè)占據(jù)了國內(nèi)EPS市場的相當大的份額。

2.1 EPS的特點

EPS轉(zhuǎn)向系統(tǒng)根據(jù)電機產(chǎn)生的動力協(xié)助操作者進行轉(zhuǎn)向，而且利用電控單元控制力矩大小和方向。低車速時轉(zhuǎn)向相當?shù)妮p便，高車速時轉(zhuǎn)向盤相當?shù)某林?，合理地配合了駕駛員駕駛感覺良好的要求，而且確保了行車的穩(wěn)定性能。機電技術(shù)通過結(jié)合使得EPS與液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)比較具有如下好處。

（1）顯著減少了燃油消耗。液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)利用發(fā)動機帶動液壓油泵來給予助力，不管轉(zhuǎn)向在不就不轉(zhuǎn)向，只要發(fā)動機在運轉(zhuǎn)，它就會消耗其中的能量。

（2）技術(shù)優(yōu)勢。EPS轉(zhuǎn)向系統(tǒng)僅僅在轉(zhuǎn)向時電機的時候提供助力；在轉(zhuǎn)向盤不轉(zhuǎn)向的時候，電動機它不會工作的，所以減少了燃油消耗，從而這個轉(zhuǎn)向裝置就要按需供能的助力系統(tǒng)。因為不需要液壓系統(tǒng)，所以使在氣溫很低環(huán)境的情況下，EPS轉(zhuǎn)向系統(tǒng)也可以快速響應(yīng)，避免了一些啟動預(yù)熱過程，增加了燃油經(jīng)濟性能。

（3）節(jié)能環(huán)保。EPS轉(zhuǎn)向系統(tǒng)用汽車蓄電池的電力作為助力的能源，代替了液壓裝置，避免了液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的油液泄漏產(chǎn)生的問題，符合現(xiàn)代社會節(jié)能環(huán)保的發(fā)展的需要[9]。

（4）提高汽車的操縱穩(wěn)定性。電控單元控制電機根據(jù)不同的車速和轉(zhuǎn)矩提供合適的助力，并且符合了低速時的轉(zhuǎn)向輕便性與高速時的操縱的穩(wěn)定性，增強了駕駛員的行駛的感覺。

2.1.1 傳統(tǒng)液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的缺陷

老式的液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)不可以更加迅速與精確地調(diào)節(jié)和控制助力的大小和方向，更加是在汽車高速行駛的時候，更加會提供過大的轉(zhuǎn)向助力，非常有可能威脅到行車安全和保障。

2.1.2 EPS轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的優(yōu)越性

（1）增加了回正特性。

（2）加大了乘坐舒適度。

轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的自動回正性能不但可以免去駕駛員在轉(zhuǎn)向盤的回正操作，還能得到平順的轉(zhuǎn)向軌跡，增加乘客在汽車轉(zhuǎn)向時的乘坐舒適度。

（3）提供準確的回正力矩。

液壓助力的回正特性現(xiàn)在沒有多大的改善空間了，可是EPS轉(zhuǎn)向系統(tǒng)就能通過電控單元最佳的回正設(shè)計，來控制電機在不同時刻的車速與轉(zhuǎn)角下提供準確的回正力矩[10]。

（4）結(jié)構(gòu)緊湊，占用的空間不多。

（5）裝配空間布局合理。

電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)減去了液壓油泵、油缸、液壓管路、油罐等部件，更加的減少了裝配的工作量，騰出更多的空間布置其他各個零部件。

（6）不同系統(tǒng)的兼容性強。

EPS轉(zhuǎn)向裝置用了模塊化設(shè)計，針對不同的系統(tǒng)，不再重新設(shè)計加工，擁有很佳的匹配性能，降低成本的同時，也增加了系統(tǒng)設(shè)計的靈活性能。

2.2 技術(shù)發(fā)展方向

仍需解決的問題。

EPS系統(tǒng)在操作輕便、節(jié)能一些方面呈現(xiàn)了優(yōu)越性，它已經(jīng)得到人們的廣泛認可，可是還有一些問題需要解決。

（1）電動機的性能與ERS系統(tǒng)能否匹配。

電動機的性能及其與EPS系統(tǒng)的匹配是影響控制系統(tǒng)性能、轉(zhuǎn)向操縱力、轉(zhuǎn)向路感等問題的主要原因，所以改善電動機的性能和整個EPS系統(tǒng)的匹配是主要的問題[11～12]。

（2）助力特性是否合理。

助力特性的好壞關(guān)鍵在于轉(zhuǎn)向的輕便性和路感。然而在目前國內(nèi)對于路感問題并沒有成熟的理論研究成果，研究手段依然在以試驗為主，所以需要確定合理的助力特性；

（3）抗干擾度的問題

EPS不但要有良好的硬件保證外，還需要良好的軟件控制做支撐，EPS的安裝一般在發(fā)動機附近，所以還會有熱輻射與電磁干擾的影響，所以對EPS的控制策略提出了很高的要求。

2.3 發(fā)展前景

EPS當前已經(jīng)在排量在1.3～1.6 L的較多各類輕型轎車應(yīng)用上了，它的性能已經(jīng)得到廣泛的認可。隨著直流電機性能的增加和42V電源在汽車組件上的應(yīng)用，其應(yīng)用范圍將進一步擴寬，并進一步向微型車、輕型車和中型車擴展。目前，在全世界汽車行業(yè)中，EPS系統(tǒng)每年正以9%～10%的增長速度發(fā)展，年增長量達130萬～150萬套。據(jù)TRW公司預(yù)測，到2010年全世界生產(chǎn)的轎車中每3輛就有1輛裝備EPS，到2010年，全球EPS產(chǎn)量將達到2500萬套。所以可以看出，EPS將具有十分廣闊的發(fā)展與應(yīng)用前景[13]。

3 結(jié)論

通過以上的理論分析研究中我們能得到一些相關(guān)的了解，EPS在我們生活中的應(yīng)用越來越廣泛，作用也越來越大，EPS轉(zhuǎn)向系統(tǒng)以其獨特的優(yōu)勢成為當前汽車廠商、研究機構(gòu)和科研院校最關(guān)心、最熱門的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。未來轉(zhuǎn)向系統(tǒng)將會是以電動助力為主導(dǎo)，其它形式為輔，所以我們要加大對EPS的研究與創(chuàng)新。

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