1、EPS電動助力轉向系統電動助力轉向系統（Electric Power Steering，縮寫EPS）是一種直接依靠電機提供輔助扭矩的動力轉向系統，與傳統的液壓助力轉向系統HPS（Hydraulic Power Steering）相比，EPS系統具有很多優點。EPS主要由扭矩傳感器、車速傳感器、電動機、減速機構和電子控制單元（ECU）等組成。優點：（1）降低了燃油消耗。 （2）增強了轉向跟隨性。 （3）改善了轉向回正特性。 （4）提高了操縱穩定性。（5）提供可變的轉向助力。 6。可變轉向力的大小取決于轉向力矩和車速。結構分相器型扭矩傳感器轉角傳感器轉向齒輪單元無電刷式馬達減速機構系統邏輯圖 電動

2、助力轉向系統的基本組成包括扭距傳感器、車速傳感器、控制單元（ECU）、電動機、減速機構和離合器等，控制單元是EPS系統的核心部分，也是EPS系統研究的重點。目前普遍將控制單元設計為數字化，一般以一個八位或十六位微處理器為核心，外圍集成A/D電路、輸入信號接口電路、報警電路、電源。要求具有簡單計算、查表、故障診斷處理、儲存、報警、驅動等功能。電動機的功能是根據控制單元的指令輸出適宜的輔助扭矩，是EPS的動力源。電動機對EPS的性能有很大的影響，是EPS的關鍵部件之一，所以EPS對電動機很重要。不僅要求低轉速大扭矩、波動小、轉動慣量小、尺寸小、質量輕，而且要求可靠性高、易控制。EPS的減速機構與電

3、動機相連，起減速增扭作用。常采用渦輪蝸桿機構，也有采用行星齒輪機構 ESP工作原理電動助力轉向系統通常由扭距傳感器、車速傳感器、電子控制單元ECU、電動機、減速機構等組成。轉矩傳感器，檢測轉向輪的運動情況和車輛的運動情況；電控單元，根據轉矩傳感器提供的信號計算助力的大小； 電機，根據電控單元輸出值生成轉動力；減速齒輪，提高電機產生的轉動力，并將其傳送至轉向機構,當轉動轉向盤時，扭距傳感器測出施加于轉向軸的扭矩，并產生一個電信號；與此同時，車速傳感器測出汽車的車速，也產生一個電信號。這兩個信號被送往電子控制單元，經過電子控制單元分析處理后，輸出給電動機一個合適的電流以產生相應的扭矩，經減速機構施

4、加在轉向機構上，得到一個與工況相適應的轉向作用力。電動助力轉向系統獨立于汽車發電機而蓄電池提供動力，不受發動機工作的影響。EPS的分類電動助力轉向系統按照電動機布置位置的不同，可以分為：轉向柱助力式、齒輪助力式、齒條助力式、直接助力式四種 轉向柱助力式電動助力轉向器(C-EPS)的助力電機固定在轉向柱的一側，通過減速增扭機構與轉向軸相連，直接驅動轉向軸助力轉向(圖2)。這種形式的電動助力轉向系統結構簡單緊湊、易于安裝。 齒輪助力式電動助力轉向器(P-EPS)的助力電機和減速增扭機構與小齒輪相連，直接驅動齒輪實現助力轉向(圖3)。由于助力電機不是安裝在乘客艙內，因此可以使用較大的電機以獲得較高的

5、助力扭矩，而不必擔心電機轉動慣量太大產生的噪聲。該類型轉向器可用于中型車輛，以提供較大的助力。齒條助力式電動助力轉向器(R-EPS)的助力電機和減速增扭機構則直接驅動齒條提供助力(圖4)。由于助力電機安裝于齒條上的位置比較自由，因此在汽車的底盤布置時非常方便。同時，同C-EPS和P-EPS相比，可以提供更大的助力值，所以一般用于大型車輛上。關鍵技術電動助力轉向系統的關鍵技術主要包括硬件和軟件兩個方面。硬件技術主要涉及傳感器、電機和ECU。傳感器是整個系統的信號源，其精度和可靠性十分重要。電機是整個系統的執行器，電機性能好壞決定了系統的表現。ECU是整個系統的運算中心，因此ECU的性能和可靠性至

6、關重要。軟件技術主要包括控制策略和故障診斷與保護程序兩個部分。控制策略用來決定電機的目標電流，并跟蹤該電流，使得電機輸出相應的助力矩。故障診斷與保護程序用來監控系統的運行，并在必要時發出警報和實施一定的保護措施。轉向扭矩傳感器 (分相器型)扭矩傳感器檢測到扭轉桿扭轉變形，將其轉變為電子信號并輸出至EPS ECU轉向主軸 (輸入軸)扭轉桿分相器單元1小齒輪軸 (輸出軸)齒條軸分相器單元2 至EPS ECU工作原理：扭轉桿扭轉后使兩個分相器單元產生一個相對角度轉向主軸 (輸入軸)小齒輪軸 (輸出軸)分相器單元2 (轉子部分)分相器單元1 (轉子部分)分相器單元2 (轉子部分)分相器單元1 (轉子部

7、分)扭矩傳感器檢測方法定子部分轉子部分定子部分信號A信號B每個分相器單元輸出兩個相位差相差90度的信號來檢測相對角度分相器單元 (定子部分)分相器單元 (轉子部分)tt輸出信號 (V)信號A信號B手動自動當靜止時分相器單元的轉子部分輸出定值信號分相器單元 (定子部分)分相器單元 (轉子部分)tt輸出信號 (V)信號A信號B轉向時節轉子部分的兩個分相器單元產生相對角度分相器單元1 輸出信號tt分相器單元2 輸出信號ttEPS ECU根據兩個分相器單元的相對位置決定對EPS馬達提供多少電壓轉向馬達電壓EPS ECU12 1 - 2馬達 (無電刷)馬達與齒條軸共軸, 由轉角傳感器、定子及轉子組成齒條

8、軸轉子線圈定子磁體馬達轉角傳感器馬達 (無電刷)線圈定子帶磁體轉子轉角傳感器檢測凸臺齒條軸轉角傳感器轉角傳感器 (分相器型)通過檢測馬達的旋轉角度防止扭矩波動轉角傳感器凸臺轉子齒條軸tt輸出信號 (V)信號A信號BEPS運作轉向力矩與轉向助力輸出電流之間的關系轉向助力輸出電流車速轉向力矩高低項目功能基本控制根據轉向力矩值及車速大小計算得到所需輸出電流控制馬達運轉慣性補償控制當駕駛員開始操作方向盤時改善馬達的啟動效果轉向復位控制當方向盤從極限位置向回轉動時，EPS提供復位助力控制衰減控制當車輛高速過彎時調節助力輸出，以防止車身出現較大搖擺變壓器增壓控制對EPS ECU的電壓進行增壓，當駕駛員未對

9、方向盤進行任何操作時或車輛保持直線行駛時該電壓保持在0伏。當駕駛員對方向盤進行操作時根據負載大小以2734伏的電壓對輸出助力進行可變控制系統過熱保護控制根據電流大小及其作用時間估計馬達溫度。如果溫度超出規定范圍系統將對輸出電流進行限制，以防止馬達過熱EPS運作EPS控制包括如下功能電動助力轉向系統對汽車操縱穩定性評價指標分析 轉向驅動力矩與助力矩之間的理想關系應具備以下幾點：（1）在轉向驅動力矩很小的區域內希望助力矩越小越好，甚至不施加助力。（2）在低速行駛低速轉向過程中，為使轉向輕便，助力效果應當明顯。（3）原地轉向時的轉向阻力矩相當大，此時應盡可能發揮較大的助力轉向效果，且助力矩增幅應較大

10、，助力矩增加到一定值時應保持恒定，以免助力電動機因負荷過大而出現故障。（4）隨著車速的增升高，轉向驅動力矩很小時不助力的區域應增大。（6）形式轉向時，助力矩增加到一定值時也應保持恒定，以便駕駛員駕駛時可以明顯感到路面反力的增加，知道安全駕駛。（8）助力矩不能大于同工礦下無助力時的轉向驅動，即助力矩應小于轉向阻力局。（9）各區段過度要平滑，以避免操舵力出現跳躍感。3.2 EPS典型助力曲線EPS的助力特性具有多種曲線形式，圖3-1為三種典型的EPS助力特性曲線。這里將圖中助力曲線分為三個區，0TdTd0區為無助力區，Td0TdTdmax區為助力變化區12。 EPS典型助力曲線 影響電動助力轉向系統性能的主要評價指標（1）轉向路感和轉向靈敏度的因素很多，在進行EPS系統設計時，應綜合考慮這些影響因素。但是有一些因素（如電動機的電氣參數、各部件的粘性摩擦系數等）是不可以任意選擇的。因此要想獲得較好的轉向系統性能，就必須改變E