1、汽車電子助力轉向系統論文摘 要：汽車在行駛的過程中，經常需要改變行駛的方向，稱為轉向。輪式汽車 行駛是通過轉向輪(一般是前輪)對汽車縱向軸線偏轉一定角度來實現的。駕駛操 縱用來改變或恢復汽車行駛方向的專用機構稱為汽車轉向系統。常用的汽車轉向 系統分為非動力轉向系統和動力轉向系統兩大類。非動力轉向系統又稱機械式轉 向系統，是以人的體力為動力源，其中所有的傳力器件都是機械的，主要由轉向 操縱機構、轉向器和轉向傳動機構三部分組成，其中轉向器是汽車轉向系統的重 要零部件，其性能的好壞直接影響汽車行駛的安全性和可靠性。汽車動力轉向系 統(Power Steering System)，亦可稱作轉向加力系統

2、，是在機械轉向系的基礎 上增設了一套轉向加力裝置所構成的轉向系統。汽車電動助力轉向系統具有傳統 液壓動力轉向系統無法比擬的優勢，是汽車動力轉向發展的必然趨勢。電動助力 轉向采用電動機直接提供助力，助力大小由電控單元(ECU)控制。它能節約能量， 提高安全性，且有利于環保，是一項緊扣現代汽車發展主題的高新技術。關鍵詞：電動助力轉向；助力特性；控制策略目 錄畢業實踐任務書-I畢業設計論文 II第一章緒論1第一節幾種動力轉向的比較1第二節電動助力轉向系統的發展歷程和研究現狀2第三節本文研究內容3第二章汽車電動助力轉向系統簡介5第三章電動助力轉向系統的特點與分類6第一節電動助力轉向系統的特點6第二節動

3、助力轉向系統的分類8第四章電動助力轉向系統的原理與結構10第一節EPS系統的結構10第二節EPS系統的主要部件及工作原理10第三節本章小結13第五章EPS系統助力特性和控制研究14第一節助力特性分析14第二節本章小結19致謝20參考文獻21外文翻譯22 所謂電子助力轉向，指的是轉向系統的轉向動力由電動機提供；而夜壓助力指的 是轉向系統的轉向動力由夜壓泵產生的油液壓力提供。電子助力轉向，消耗的 是電能，而電能是有發動機帶動發電機發電所得到的。這種能量轉換效率相對較 高，所以能量損耗小，那么發動機功率損失也小。但電子助力轉向也有其局限性， 原因是汽車的發電機發電功率有限，那么能提供的轉向動能也很有

4、限，如果車身 較重，轉向系統需要提供較大的助力能量，那么電子助力轉向就顯得力不從心。 所以電子助力轉向多用于小排量車上。象國內的哈飛路寶，昌河北斗星這類微型 車就是使用的電子助力轉向。但這種助力能量由于是通過電動機直接提供，隨意 助力非常敏銳，響應速度非常快，那么方向盤就會顯得很輕盈，缺乏路感。不過 在集成電路控制作用下，能非常容易的實現可變助力功能。也就是說在車速較低 的時候助力能量大，方向盤輕；車速高的時候助力能量小，方向盤重，這樣給安 全行車帶來好處。而這一切實現起來很簡單，只需要通過一塊集成電路板直接控 制就可以做到。液壓助力轉向就比電子助力要復雜的多，首先他的元件多。這 需要一個液壓

5、泵提供液壓能量然后需要一套復雜的液壓管路來傳遞這些能量，再 有一套復雜的液壓控制閥來控制這些能量，最后需要一套液壓缸來把能量傳遞到 轉向輪上。泵，管路，液壓缸都需要定期維護保養，而且液壓能在產生能量的過 程中，由于轉子與液壓油摩擦產生熱量，所以能量損失大，因此不適合在小型車 上采用。但其助力能量特別大，所以能很容易的驅動大型車的轉向系統。液壓助 力轉向已經是發展了快一個世紀的產物，所以技術相當成熟，能有很好的路面信 息反饋，操控精確，助力能量能通過調節液壓閥進行調節，所以普及率是最高的。摘要理想的汽車助力轉向系統不僅要求操縱輕便和靈敏，而且要求駕駛員有良好的“路 感”。傳統的液壓助力轉向系統在

6、整個助力過程中按固定的比例提供轉向助力,只能夠提供有 效的轉向助力，但還不能根本地解決汽車駕駛員操縱“路感”不足的問題。電動助力轉向系統 與液壓助力轉向系統相比它有許多優點關鍵詞汽車電動助力轉向系統性能評價一、研究目的汽車電子化是當前汽車技術發展的必然趨勢。繼電子技術在發動機、變速器、制動器 和懸架等系統得到廣泛應用之后,EPS在轎車和輕型汽車領域正逐步取代傳統液壓助力轉向 系統并向更大型轎車和商用客車方向發展，它己成為世界汽車技術發展的研究熱點和前沿技 術之一，所以它具有廣泛的應用前景。按轉向動力能源不同,汽車轉向系統可分為機械式轉向系統和動力轉向系統兩大類。傳統轉向系統就是由簡單的機械來傳

7、遞動力，主要的組成是有方向盤、轉向器總成、以 及轉向拉桿等零件組成。隨著電子技術的發展,電子控制式機械一液壓動力轉向系統應運而生，該系統在某些性 能方面優于傳統的液壓動力轉向系統，但仍然無法根除液壓動力轉向系統的固有缺憾就是管 內壓力和油的泄露。替液壓動力轉向系統的趨勢。二、EPS的工作原理及組成EPS的工作原理EPS主要由部分組成:電子控制單元（簡稱ECU）、扭矩傳感器、電動機以及帶有離合器 的減速機構。其基本工作原理是:不轉向時，電動機不工作;當轉向時，扭矩傳感器將檢測到的 作用于轉向盤上的扭矩信號傳送給ECU, ECU同時接收車速傳感器傳來的車速信號,ECU對 輸入信號進行處理后，向電動

8、機發出指令，電動機據此輸出相應大小及方向的扭矩以產生助力, 從而實現助力轉向的實時控制。部件組成及功能扭矩傳感器用于檢測作用于轉向盤上的扭矩信號的大小與方向;車速傳感器常采用電磁 感應式傳感器通過感應電流改變磁場的大小,安裝在變速箱上;EPS的動力源是電動機，通常 采用無刷永磁式直流電動機，其功能是根據ECU的指令產生相應的輸出扭矩;離合器采用干 式電磁式離合器,其功能是保證EPS在預先設定的車速范圍內閉合;當車速超出設定車速范圍 時,離合器斷開,電動機不再提供助力，轉入手動轉向狀態。減速機構是用來增大電動機的輸出 扭矩，主要有兩種形式:蝸輪蝸桿減速機構和雙行星齒輪減速機構;EPS的電子控制單

9、元通常 是一個8位單片機系統，是由一個8位單片機，另加一個256字節的RAM, 4KROM及一個D/A 轉換器組成;ECU還具有安全保護和故障診斷功能。三、國內外發展現狀趨勢國外趨勢。由于電動助力轉向系統具有以上諸多優點，國外許多汽車及零部件生產商紛 紛致力于該技術的研究。在此之后，電動助力轉向技術如雨后春筍般得到迅速發展。轉向的 趨勢電動轉向系統作為一種新型的轉向系統。相比之下,國內的EPS的研究起步較晚。四、技術現狀研究傳統轉向系統傳統的汽車轉向系統是機械系統，汽車的轉向運動是由駕駛員操縱方向 盤,通過轉向器和一系列的桿件傳遞到轉向車輪而實現的。電液動力轉向系統可以分為兩大類:（1 ）電動

10、液壓助力轉向系統EHPSo （2）電控液壓助 力轉向ECHPSo電動助力轉向系統。電動轉向系統EPS把一個機械的系統和一個電控的電動馬達結合 在一起形成的一個動力轉向系統。根據助力位置不同分為三種形式:（1）轉向柱助力式。（2）輪 助力式。（3）齒條助力式。EPS提高了汽車的操縱性非助力裝置的輸入輸出特性汽車轉向行駛時,駕駛員操縱轉向盤的作用力（亦稱操舵力）克服的主要阻力有:車輪與地 面的摩擦（滾動和滑動）;主銷后傾角與主銷內傾角所形成的回正力矩;轉向傳動系統中存在的 各種類型的摩擦力和力矩。（2）助力裝置的理想助力特性裝有助力裝置的系統，應盡可能的不悖于駕駛員原有的駕駛習慣，這樣駕駛員才能在

11、轉向 時得心應手。EPS提高了汽車的穩定性能EPS系統的汽車和普通轉向系統的汽車相比,前者的橫擺角速度穩態增益也就是所說的 轉向靈敏度，反應時間等要小于后者。改善駕駛員的路感汽車在不同的行駛速度時，在相同的轉向角情況下，由于電機提供的助力值大小不同，使 轉向盤力的大小發生變化,駕駛員不但感到轉向輕便,同時又能充分感受到路面的信息。汽車電動助力轉向系統簡介2006-6-8 15:12:09【文章字體：大中小】打印 收藏 關閉電動助力轉向系統（EPS，Electric Power Steering）是未來轉向系統的發展方向。該系統由 電動助力機直接提供轉向助力，省去了液壓動力轉向系統所必需的動力轉

12、向油泵、軟管、液 壓油、傳送帶和裝于發動機上的皮帶輪，既節省能量，又保護了環境。另外，還具有調整簡 單、裝配靈活以及在多種狀況下都能提供轉向助力的特點。正是有了這些優點，電動助力轉 向系統作為一種新的轉向技術，將挑戰大家都非常熟知的、已具有50多年歷史的液壓轉向 系統。一、電動助力轉向系統電動助力轉向系統是于20世紀80年代中期提出來的。該技術發展最快、應用較成熟的當屬 TRW轉向系統和Delphi Sagiaw（薩吉諾）轉向系統，而Delphi Sagiaw （薩吉諾）轉向系統 又代表著轉向系統發展的前沿。她是一個于20世紀50年代把液壓助力轉向系統推向市場的， 從此以后，Delphi轉向發

13、展了技術更加成熟的液壓助力系統，使大部分的商用汽車和約50% 的轎車裝備有該系統。現在，Delphi轉向系統又領導了汽車轉向系統的一次新革命電動 助力轉向系統。電動助力轉向系統符合現代汽車機電一體化的設計思想，該系統由轉向傳感 裝置、車速傳感器、助力機械裝置、提供轉向助力電機及微電腦控制單元組成。該系統工作時，轉向傳感器檢測到轉向軸上轉動力矩和轉向盤位置兩個信號，與車速傳感器 測得的車速信號一起不斷地輸入微電腦控制單元，該控制單元通過數據分析以決定轉向方向 和所需的最佳助力值，然后發出相應的指令給控制器，從而驅動電機，通過助力裝置實現汽 車的轉向。通過精確的控制算法，可任意改變電機的轉矩大小，

14、使傳動機構獲得所需的任意 助力值。二、電動助力轉向系統的特點液壓助力轉向系統已發展了半個多世紀，其技術已相當成熟。但隨著汽車微電子技術的發展， 對汽車節能性和環保性要求不斷提高，該系統存在的耗能、對環境可能造成的污染等固有不 足已越來越明顯，不能完全滿足時代發展的要求。電動助力轉向系統將最新的電力電子技術和高性能的電機控制技術應用于汽車轉向系統，能 顯著改善汽車動態性能和靜態性能、提高行駛中駕駛員的舒適性和安全性、減少環境的污染 等。因此，該系統一經提出，就受到許多大汽車公司的重視，并進行開發和研究，未來的轉 向系統中電動助力轉向將成為轉向系統主流，與其它轉向系統相比，該系統突出的優勢體現 在

15、：降低了燃油消耗。液壓動力轉向系統需要發動機帶動液壓油泵，使液壓油不停地流動， 浪費了部分能量。相反電動助力轉向系統（EPS）僅在需要轉向操作時才需要電機提供的能 量，該能量可以來自蓄電池，也可來自發動機。而且，能量的消耗與轉向盤的轉向及當前的 車速有關。當轉向盤不轉向時，電機不工作，需要轉向時，電機在控制模塊的作用下開始工 作，輸出相應大小及方向的轉矩以產生助動轉向力矩，而且，該系統在汽車原地轉向時輸出 最大轉向力矩，隨著汽車速度的改變，輸出的力矩也跟隨改變。該系統真正實現了 “按需供 能”，是真正的“按需供能型” （on-demand）系統。汽車在較冷的冬季起動時，傳統的液壓 系統反應緩慢

16、，直至液壓油預熱后才能正常工作。由于電動助力轉向系統設計時不依賴于發 動機而且沒有液壓油管，對冷天氣不敏感，系統即使在-40 C時也能工作，所以提供了快速 的冷起動。由于該系統沒有起動時的預熱，節省了能量。不使用液壓泵，避免了發動機的寄 生能量損失，提高了燃油經濟性，裝有電動助力轉向系統的車輛和裝有液壓助力轉向系統的 車輛對比實驗表明，在不轉向情況下，裝有電動助力轉向系統的國輛燃油消耗降低2.5%， 在使用轉向情況下，燃油消耗降低了 5.5%。增強了轉向跟隨性。在電動助力轉向系統中，電動助力機與助力機構直接相連可以使其 能量直接用于車輪的轉向。該系統利用慣性減振器的作用，使車輪的反轉和轉向前輪

17、擺振大 大減水。因此轉向系統的抗擾動能力大大增強和液壓助力轉向系統相比，旋轉力矩產生于電 機，沒有液壓助力系統的轉向遲滯效應，增強了轉向車輪對轉向盤的跟隨性能。改善了轉向回正特性。直到今天，動力轉向系統性能的發展已經到了極限，電動助力轉 向系統的回正特性改變了這一切。當駕駛員使轉向盤轉動一角度后松開時，該系統能夠自動 調整使車輪回到正中。該系統還可以讓工程師們利用軟件在最大限度內調整設計參數以獲得 最佳的回正特性。從最低車速到最高車速，可得到一簇回正特性曲線。通過靈活的軟件編程， 容易得到電機在不同車速及不同車況下的轉矩特性，這種轉矩特性使得該系統能顯著地提高 轉向能力，提供了與車輛動態性能相

18、機匹配的轉向回正特性。而在傳統的液壓控制系統中， 要改善這種特性必須改造底盤的機械結構，實現起來有一定困難。提高了操縱穩定性。通過對汽車在高速行駛時過度轉向的方法測試汽車的穩定特性。采 用該方法，給正在高速行駛（100km/h）的汽車一個過度的轉角迫使它側傾，在短時間的自 回正過程中，由于采用了微電腦控制，使得汽車具有更高的穩定性，駕駛員有更舒適的感覺。提供可變的轉向助力。電動助力轉向系統的轉向力來自于電機。通過軟件編程和硬件控 制，可得到覆蓋整個車速的可變轉向力。可變轉向力的大小取決于轉向力矩和車速。無論是 停車，低速或高速行駛時，它都能提供可靠的，可控性好的感覺，而且更易于車場操作。對 于

19、傳統的液壓系統，可變轉向力矩獲得非常困難而且費用很高，要想獲得可變轉向力矩，必 須增加額外的控制器和其它硬件。但在電動助力轉向系統中，可變轉向力矩通常寫入控制模 塊中，通過對軟件的重新編寫就可獲得，并且所需費用很小。采用“綠色能源”，適應現代汽車的要求。電動助力轉向系統應用“最干凈”的電力作為 能源，完全取締了液壓裝置，不存在液壓助力轉向系統中液態油的泄漏問題，可以說該系統 順應了”綠色化”的時代趨勢。該系統由于它沒有液壓油，沒有軟管、油泵和密封件，避免了 污染。而液壓轉向系統油管使用的聚合物不能回收，易對環境造成污染。系統結構簡單，占用空間小，布置方便，性能優越。由于該系統具有良好的模塊化設

20、計， 所以不需要對不同的系統重新進行設計、試驗、加工等，不但節省了費用，也為設計不同的 系統提供了極大的靈活性，而且更易于生產線裝配。由于沒有油泵、油管和發動機上的皮帶 輪，使得工程師們設計該系統時有更大的余地，而且該系統的控制模塊可以和齒輪齒條設計 在一起或單獨設計，發動機部件的空間利用率極高。該系統省去了裝于發動機上皮帶輪和油 泵，留出的空間可以用于安裝其它部件。許多消費者在買車時非常關心車輛的維護與保養問 題。裝有電動助力轉向系統的汽車沒有油泵，沒有軟管連接，可以減少許多憂慮。實際上， 傳統的液壓轉向系統中，液壓油泵和軟管的事故率占整個系統故障的53%，如軟管漏油和 油泵漏油等。生產線裝

21、配性好。電動助力轉向系統沒有液壓系統所需要的油泵、油管、流量控制閥、 儲油罐等部件，零件數目大大減少，減少了裝配的工作量，節省了裝配時間，提高了裝配效電動助力轉向系統自20世紀80年代中期初提出以來，作為今后汽車轉向系統的發展方向， 必將取代現有的機械轉向系統、液壓助力轉向系統和電控制液壓助力轉向系統。信息來源：汽車電子網汽車電動助力轉向系統EPS原理詳解2009-01-21 21:02:59 作者：劉仙濤來源:慧聰汽車維修保養網關鍵字：EPS扭矩傳感器設計1、綜述電動助力轉向系統EPS(electricpowersteering)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

22、力轉向系統HPS(hydraulicpowersteering)相比,EPS系統具有很多 優點：僅在需要轉向時才啟動電機產生助力，能減少發動機燃油消耗；能在各種行駛工況下 提供最佳助力，減小由路面不平所引起電動機的輸出轉矩通過傳動裝置的作用而助力向系的 擾動，改善汽車的轉向特性，提高汽車的主動安全性；沒有液壓回路，調整和檢測更容易，裝配 自動化程度更高，且可通過設置不同的程序，快速與不同車型匹配，縮短生產和開發周期；不 存在漏油問題，減小對環境的污染。EPS系統是未來動力轉向系統的一個發展趨勢。圖1 EPS結構圖如圖1所示，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(

23、ECU)等組成。通過傳感器探測司機在轉向操作時方向盤產生的扭矩或轉角的大小和方 向，并將所需信息轉化成數字信號輸入控制單元,再由控制單元對這些信號進行運算后得到 一個與行駛工況相適應的力矩，最后發出指令驅動電動機工作，電動機的輸出轉矩通過傳動 裝置的作用而助力。因此扭矩傳感器是EPS系統中最重要的器件之一。扭矩傳感器的種類 有很多，主要有電位計式扭矩傳感器、金屬電阻應變片的扭矩傳感器、非接觸式扭矩傳感器 等，隨技術的進步將會有精度更高、成本更低的傳感器出現。2、電位計式扭矩傳感器電位計式扭矩傳感器主要可以分為旋臂式、雙級行星齒輪式、扭桿式。其中扭桿式測 量結構簡單、可靠性能相對比較高，在早期應

24、用比較多。2.1EPS中扭桿式扭矩傳感器的結構、原理扭桿式扭矩傳感器主要由扭桿彈簧、轉角-位移變換器、電位計組成。扭桿彈簧主要作 用是檢測司機作用在方向盤上的扭矩，并將其轉化成相應的轉角值。轉角-位移變換器是一 對螺旋機構，將扭桿彈簧兩端的相對轉角轉化為滑動套的軸向位移，由剛球、螺旋槽和滑塊 組成。滑塊相對于輸入軸可以在螺旋方向上移動，同時滑塊通過一個銷安裝到輸出軸上，可 以相對于輸出軸在垂直方向上移動。因此，當輸入軸相對于輸出軸轉動時，滑塊按照輸入軸 的旋轉方向和相對于輸出軸的旋轉量，垂直移動。當轉動方向盤的時候，鈕矩被傳遞到扭力 桿，輸入軸相對于輸出軸方向出現偏差。該偏差是滑塊出現移動，這

25、些軸方向的移動轉化為 電位計的杠桿旋轉角度，滑動觸點在電阻線上的移動使電位計的電阻值隨之變化，電阻的變 化通過電位計轉化為電壓。這樣扭矩信號就轉化為了電壓信號。2. 2扭桿式扭矩傳感器的設計扭桿是整個扭桿扭矩傳感器的重要部件，因而扭桿式扭矩傳感器的設計關鍵是扭桿的 設計。扭桿通過細齒形漸開線花鍵和方向盤軸連接，另外的一端通過徑向銷(直徑D)與轉 向輸出軸連接，基本結構如圖2所示。圖2圓柱截面扭桿結構圖扭桿細齒形漸開線花鍵端部結構外直徑d0=(1.151.25)d，長度L= (0.50.7 ) d，為了避免過大的應力集中，采用過度圓角時， 半徑R= (35) d，扭桿的有效長度為1，d為扭桿有效

26、長度的直徑。扭桿的扭轉剛度k是扭桿的一個重要的物理量，可以參照下面的公式計算。當其受到扭矩T的時候，其扭轉的切應力t和變形角U分別為：next其扭轉剛度為：其中d-扭桿直徑，有效長度，Ip慣性矩，Zi抗扭截面系數如圖3為某扭矩傳感器扭桿的試驗曲線，曲線的斜率即為扭轉剛度k。扭桿式扭矩傳感器在早期的EPS中應用比較多，但由于是接觸式的，工作時產生的摩 擦使其易磨損，影響其精度，將會被逐步淘汰。3、金屬電阻應變片的扭矩傳感器傳感器扭矩測量采用應變電測技術。在彈性軸上粘貼應變計組成測量電橋，當彈性軸 受扭矩產生微小變形后引起電橋電阻值變化，應變電橋電阻的變化轉變為電信號的變化從而 實現扭矩測量。傳感

27、器就完成如下的信息轉換：傳感器由彈性軸、測量電橋、儀器用放大器、接口電路組成。彈性軸是敏感元件，在 45度和135度的方向上產生最大壓應力和拉應力，這個時候承受的主應力和剪應力相等， 其計算公式為：式中T 一主應力，此時與。相等Wp-軸截面極矩測量電橋可以采用半導體電阻應變片，并將它們接成差動全橋，其輸出電壓正比于扭轉 軸所受的扭矩。應變片的電阻R1=R2=R3=R4=R0,可以得到下面的式子：E一軸材料的彈性模量u一電橋的供電電壓S一電阻應變片的靈敏度系數放大電路采用儀器用放大電路，它由專用儀器用放大電路構成，也有三只單運放電路 組合而成，放大倍數為K，放大后的電壓V為：為了使一起具有高精度

28、，必須使靈敏度系數為常數。在金屬電阻應變片的扭矩傳感器中，需要解決的技術關鍵是：彈性軸的工作區域不應該大于彈性區域的1/3,且取初始段。為了將遲滯誤差減低 到最底，按照超載能力指數選取最大的軸徑。采用LM型硅擴散力敏全橋應變片，較好的敏感性，很小的非線形度采用高精度的穩壓電源。4、非接觸式扭矩傳感器圖4next如圖4所示為非接觸式扭矩傳感器的典型結構。輸入軸和輸出軸由扭桿連接起來，輸 入軸上有花鍵，輸出軸上有鍵槽。當扭桿受方向盤的轉動力矩作用發生扭轉時，輸入軸上的 花鍵和輸出軸上鍵槽之間的相對位置就被改變了。花鍵和鍵槽的相對位移改變量等于扭轉桿 的扭轉量，使得花鍵上的磁感強度改變，磁感強度的變

29、化，通過線圈轉化為電壓信號。信號 的高頻部分由檢測電路濾波，僅有扭矩信號部分被放大。非接觸扭矩傳感器由于采用的是非 接觸的工作方式，因而壽命長、可靠性高，不易受到磨損、有更小的延時、受軸的偏轉和軸 向偏移的影響更小，現在已經廣泛用于轎車和輕型車中，是EPS傳感器的主流產品。5、其它扭矩傳感器如圖5所示為相位差傳感方式來檢測扭矩的扭矩傳感器的結構和測量原理圖，這種傳 感器具有高精度，高重復性的特點。其測量原理為：在受扭軸的兩端各安上一個齒輪，對著 齒面再各裝一個電磁傳感器，從傳感器上就能感應出兩個與動力軸非接觸的交流信號。取出 其信號的相位差，在這兩個相位差之間，插入由晶體震蕩器產生的高精度，高

30、穩定的時鐘信 號。以這個時鐘信號為基準，巧妙運用數字信號處理技術就能精確地測出所承受的扭矩。圖56、EPS扭矩傳感器的發展趨勢隨著EPS系統的不斷完善和發展，對扭矩傳感器的精度、可靠性和響應速度提出了跟 高的要求。EPS扭矩傳感器正呈現以下的發展趨勢：（1）、測試系統向微型化!數字化、智能化、虛擬化和網絡化方向發展；（2）、從單功能向多功能發展，包括自補償、自修正、自適應、自診斷、遠程設定、狀 態組合、信息存儲和記憶；（3）、向著小型化、集成化方向發展。傳感器的檢測部分可以通過結構的合理設計和優 化來實現小型化，IC部分可以整合盡可能多的半導體部件、電阻到一個單獨的IC部件上， 減少外部部件的

31、數量。（4）、由靜態測試向動態在線檢測方向發展。（本文轉自電子工程世界： HYPERLINK /qcdz/2009/0121/article_680.html%ef%bc%89 /qcdz/2009/0121/article_680.html）現代汽車電子控制助力轉向系統logo設計分享到： 本站編輯：admin日期：2011-10-20 22:17點擊：170次【摘要】電控助力轉向系統因具有可變的助力放大倍數，所以其駕駛舒適性、操縱穩定 性更高。雖然電子控制助力轉向系統分為兩個大類：一類是帶液壓系統的電控液壓式助力轉 向系統；一類是不帶液壓系統而是直接采用電機驅動的電動式助力轉向系統。但是其

32、工作過 程大致是相同的。轉向控制單元根據汽車的形式速度和轉向角速度等輸入信號，計算出理想 的輸出信號，然后控制助力效果的大小。【關鍵詞】電子控制轉向系統;助力放大倍數;EH-PAS;EPAS在機械助力轉向系統中，以機械液壓助力轉向系統最為常見，該系統的核心布局是機械 液壓泵，液壓泵通過傳動膠帶由發動機驅動。本文將重點對電子控制助力轉向系統進行介紹。1 .電子控制助力轉向系統的優點助力效果固定的助力轉向系統具有明顯的缺點，因為如果涉及的助力放大倍數是為了適 應汽車在低速行駛狀態下轉動方向盤所需的操縱力就顯得太小，不利于對高速行駛的汽車進 行方向控制；而如果涉及的助力放大倍數是為了適應汽車在高速行

33、駛狀態下轉動方向盤的操 縱力，則當汽車低速行駛或停駛時，轉動方向盤時就會顯得非常吃力，即轉向過于沉重。為了實現在各種車速下轉向時歲序的操縱力都是最佳值，設計人員設計了電子控制助力 轉向系統。該系統可以隨著行駛條件的變化，及時的調整轉向助力的放大倍數，即在汽車低 速行駛時，轉向助力力矩較大；在汽車高速行駛時，轉向助力力矩較小。隨著人們對汽車舒適性和安全性要求的不斷提高，目前的電子控制助力轉向系統已不僅 僅具有車速感應轉向功能，有些車型還具有“一般轉向模式”和“運動轉向模式”可供選擇， 且駕駛員可以在兩種轉向模式之間自由切換。電子控制助力轉向系統的分類2.1電控液壓式助力轉向系統電子一液力式助力轉

34、向系統是在機械液壓助力轉向系統的基礎上，增加了控制液體流量 的電磁閥、車速傳感器及轉向控制單元等部件。為了實現車速感應式轉向功能，轉向控制單 元根據車速信號控制電磁閥，從而通過控制液體流量來實現助力作用隨車速而變化。在電動一液力式助力轉向系統中，由電動機驅動的電動液壓泵代替了機械液壓助力轉向 系統中的機械液壓泵，而且增加了車速傳感器、轉向角速度傳感器及轉向控制單元等部件。 從技術性能上講，電動一液力式助力轉向系統更勝一籌。2.2 電動式助力轉向系統電動助力轉向系統是一種直接依靠電動機提供助力的轉向系統，這種轉向系統省去復雜 的液壓管路和儲液罐等液壓部件，同時不采用發動機的動力作動力源，而是依靠

35、蓄電池作為 其動力源。電動助力轉向系統不需要復雜的控制機構，只要根據需要改變電動機的電流大小 和方向，就能實現助力轉向系統的自動控制。雖然電子控制助力轉向系，轉自星論文網統分為兩大類，但是其工 作過程大致是相同的。轉向控制單元根據汽車的行駛速度和轉向角速度等輸入信號，計算出 理想的輸出信號，然后控制助力效果的大小。在電控液壓式助力轉向系統中，液壓泵工作， 通過液壓油為轉向機提供助力；電動助力轉向系統中，由電動機通過減速機構為轉向機提供 動力。當汽車低俗行駛時，轉向控制單元控制電動機輸出較大的功率，使駕駛者可以輕松地 轉動方向盤；當汽車高速行駛時，轉向控制單元控制電動機輸出較小的功率，這樣駕駛者

36、在 操縱方向盤時就比較穩定，從而實現車速感應式轉向。電子控制助力轉向系統組成部件及作用電控液壓式助力轉向系統（EH-PAS，Electro-Hydraulic Power Assist Steering）的主要部 件包括：電動機（電磁閥式的液壓泵直接由發動機曲軸驅動，沒有電動機）、液壓泵、轉向 機、轉向角速度傳感器、轉向控制單元、EH-PAS警告燈及助力油儲液罐，其中轉向控制單 元和電動機及液壓泵通常安裝在一起。3.1電動機通常采用免維護無碳刷式電動機，這種電動機利用電子方式實現整流，不存在碳刷磨損 的問題，因此具有很好的可靠性和較長的使用壽命。當不需要提供轉向助力時，電動機在很 小的電流驅動

37、下轉動；當這樣需要較大的轉向助力時，電動機可以立即提高轉速，提供所需 的助力。3.2液壓泵采用齒輪式液壓泵或葉片式液壓泵，泵體內布置有共鳴室和限壓閥，共鳴室的作用是降 低液壓泵的工作噪聲，限壓閥則可以將液壓控制在規定的范圍內。當電動機轉動時，帶動機 械液壓泵，驅動液壓油流動。在更換液壓油或更換助力轉向系統部件，導致空氣進入液壓管路時，需要對電控液壓助 力轉向系統執行排氣程序。否則會導致轉向時產生噪聲或震動。3.3轉向角速度傳感器通常采用霍爾式傳感器，內置于方向盤或轉向機內（在拆卸和安裝轉向角速度傳感器時， 應注意將方向盤置于正中間位置）。轉向角速度傳感器持續監控汽車的轉動角速度，作為轉 向控制

38、單元控制助力的參考依據。當車輛高速行駛時，在車速感應式轉向功能的作用下，助 力轉向系統提供的助力會減小；但是，在汽車行駛中有時會出現需要緊急轉向的突發情況， 當駕駛者快速轉動方向盤時，轉向角速度傳感器會感知這一變化，并會向轉向控制單元發出 信號，轉向控制單元控制電動機的轉速迅速提高，轉向助力作用會瞬時增大，以保證汽車順 利完成轉向動作。3.4轉向控制單元轉向控制單元接收來自發動機控制單元的車速信號或發動機的轉速信號，以及來自轉 向角速度傳感器的角速度信號，計算出理想的控制電流并輸出給電動機，以控制助力力矩的 大小和方向。當系統存在故障時，轉向控制單元會存儲故障碼并點亮儀表板上的EH-PAS警告

39、燈或 EPAS警告燈。當監測到系統內的電動機等部件出現嚴重故障時，轉向控制單元會切斷助力 轉向系統，此時機械轉向系統仍然正常。為保護電動機等部件，轉向控制單元在適當的時候會啟動臨界狀態控制程序。當轉向 機轉動至極限位置時，由于此時助力轉向系統的電動機不能轉動，所以通過電動機的電流會 達到最大值，為了避免持續大電流導致電動機和控制單元損毀，當較大電流連續通過30s 后，轉向控制單元會控制電流逐漸減小。當這種狀態消失后，轉向控制單元就會根據需要控 制電流逐漸增大，直到達到正常工作的電流值。電子控制助力轉向系統的優缺點4.1電子控制助力轉向系統的優點由于電子控制助力轉向系統采樣電動機代替了發動機驅動

40、及的機械液壓泵，在一定程 度上降低了發動機的負荷，從而可以降低汽車的燃油消耗。根據技術性統計結果，車輛在正常行駛時，85%以上的行駛時間內不需要提供助力， 而電子控制助力轉向系統中的電動機在不需要提供助力時僅有很小的電流通過，只是在需要 提供助力時才會提高通過的電流，這樣就可以避免消耗不必要的電能。電子控制助力轉向系統具有調校靈活的特點，通過修改轉向控制單元內存儲的軟件， 可以很容易的按照行駛需要設定或修改轉向助力的特性，因此在汽車低速和高速行駛時都能 具有良好的助力效果。由于采取了轉向控制單元，在系統中出現故障時可以使用故障診斷儀來輔助故障檢 修。4.2電子控制助力轉向系統的缺點對于電子-液

41、力式和電動-液力式助力轉向系統而言，仍然保留有液壓動力傳遞系統， 因此仍然具有一些機械液壓助力轉向系統的缺點，例如系統結構復雜、液壓管路有泄漏的可 能等。對于電動式助力轉向系統，由于省去了液壓管路，占用空間較小，因此在車身上的布 置比較靈活。但是，電動式助力轉向系統的助力力矩不夠大，一般僅應用于輕型汽車。EPS的技術特點:1.EPS節能環保。由于發動機運轉時，液壓泵始終處于工作狀態，液壓轉向系統使整個發動機燃油消耗量增加了 3%5%，而EPS以蓄電池為能源，以電機為動力元件，可獨立于發動機工作，EPS 幾乎不直接消耗發動機燃油。EPS不存在液壓動力轉向系統的燃油泄漏問題，EPS通過電 子控制，

42、對環境幾乎沒有污染。EPS裝配方便。EPS的主要部件可以集成在一起，易于布置，與液壓動力轉向系統相比減少了許多元件， 沒有液壓系統所需要的油泵、油管、壓力流量控制閥、儲油罐等，元件數目少，裝配方便， 節約時間。EPS效率高。液壓動力轉向系統效率一般在60%70%，而EPS的效率較高，可高達90%以上。EPS路感好。傳統純液壓動力轉向系大多采用固定放大倍數，工作驅動力大，但卻不能實現汽車在各種車 速下駕駛時的輕便性和路感。而EPS系統的滯后特性可以通過EPS控制器的軟件加以補償， 使汽車在各種速度下都能得到滿意的轉向助力。EPS回正性好。EPS系統結構簡單，不僅操作簡便，還可以通過調整EPS控制

43、器的軟件，得到最佳的回正 性，從而改善汽車操縱的穩定性和舒適性。、Tnlli frujirClvn Hhirr時ElgOlpnE lijiipm -H*ksr *?-Lup dcnvocmcinmfimn。血。忘5、Tnlli frujirClvn Hhirr時ElgOlpnE lijiipm -H*ksr *?-Lup dcnvocmcinmfimn。血。忘5脫PWHII All JKhFVkVZehabtr AD 2rhill .4 D 部 HrHfi4UFlf t：Fl C flfT/OmPPt： 2|fhgMrnMt ijtTq|itJIMIILkRISJOAauJvg, Enpal

44、tjirlpra*nr偵ita wWvlltfciivc irwt-M m* *f Eeup+IAI art- M BMT+I km，H E*ivp+Hi sr* iww+r drw*r4raMM*1*r lijndJaJii! _pwl-Enpaip roLifli-muJ Lf-rrd-Vriwiy ，“*tug wiui CHrF 4rFraF 44&Htka國外EPS的發展之路: 因為微型轎車上狹小的發動機艙空間給液壓助力轉向系統的安裝帶來了很大的麻煩，而 EPS元件比較少，重量輕，裝配方便，比較適合在微型轎車上安裝。因此在國外，EPS系 統首先是在微型轎車上發展起來的。上世紀80年代

45、初期，日本鈴木公司首次在其Cervo轎車上安裝了 EPS系統，隨后還應用 在其Alto車上。此后，EPS在日本得到迅速發展。出于節能環保的考慮，歐、美等國的汽 車公司也相繼對EPS進行了開發和研究。雖然比日本晚了 10年時間，但是歐美國家的開 發力度比較大，所選擇的產品類型也有所不同。日本起初選擇了技術相對成熟的有刷電機。有刷電機比較成熟，在汽車上的應用較廣，比如雨刷、車窗等部分，稍做改進就適應了 EPS 的要求，因此研發周期較短，上世紀80年代末期就開始產業化，主要裝配在微型車上。而 歐美則選擇了難度較大的無刷電機，但是電子控制系統比較復雜，延長了研發周期。直到 90年代中期歐美才開始批量生

46、產。從長遠發展看，有刷電機存在一定弊端，比如電刷產生 的噪聲較難克服，磨損較嚴重，存在電磁干擾等問題。因此，日本現在國內配裝的EPS也 逐漸轉向無刷電機類了。國內EPS的發展現狀：我國汽車電子行業的總體發展相對滯后，但是，隨著汽車對環保、節能和安全性要求的進一 步提高，代表著現代汽車轉向系統的發展方向的EPS電動助力轉向系統已被我國列為高新 科技產業項目之一，國內各大院校、科研機構和企業已經紛紛開始對EPS這一領域進行了 研究，使得EPS得到了迅速的發展。據悉，自主品牌研發的EPS系統離產業化就差整車廠 批量裝車認可這一臺階了，相信很快就可以實現量產。（end）【詳細解讀】EPS電子助力轉向系

47、統 在網上經常看到有人分不清楚什么是ESP?什么是EPS?簡單的說，ESP是電子 穩定系統，而EPS是電子助力轉向系統ESP電子穩定系統目前還沒有廣泛普及， 只有在少數中高檔車上才能看到。因此，成為某些車型上的一大亮點。人們在選 車的時候開始注重起車型是否安裝了 ESP電子穩定系統。其實，EPS電子助力轉 向系統也不簡單。EPS的簡單介紹：EPS就是英文Electrical Power Steering的縮寫，也就是“電子助力轉向系統” 的意思，EPS系統一般由機械轉向系統加上轉矩傳感器、車速傳感器、電子控制單元、減 速器、電動機等組成，它在傳統機械轉向系統的基礎上，根據方向盤上的轉矩信 號和

48、汽車的行駛車速信號，利用電子控制裝置使電動機產生相應大小和方向的輔 助動力，協助駕駛員進行轉向操作。長期以來，汽車的動力轉向系統普遍采用的是液壓助力轉向系統，可以說，經過 了十幾年的發展，液壓轉向技術相對要成熟許多，但是，從整個轉向系統的發展 趨勢看，隨著人們對汽車環保、節能和安全性要求的進一步提高，EPS電子助力 轉向以其諸多絕對的技術優勢取代液壓助力轉向是早晚的事情。基于目前的技術 發展水平，有關專家樂觀估計，EPS要完全取代液壓助力轉向系統大約需要35 年。EPS的工作原理：駕駛員在操縱方向盤進行轉向時，轉矩傳感器檢測到轉向盤的轉向以及轉矩的大 小，將電壓信號輸送到電子控制單元，電子控制

49、單元根據轉矩傳感器檢測到的轉 距電壓信號、轉動方向和車速信號等，向電動機控制器發出指令，使電動機輸出 相應大小和方向的轉向助力轉矩，從而產生輔助動力。汽車不轉向時，電子控制 單元不向電動機控制器發出指令，電動機不工作。EPS的技術特點：EPS節能環保。由于發動機運轉時，液壓泵始終處于工作狀態，液壓轉向系統使整個發動機燃油 消耗量增加了 3%5%，而EPS以蓄電池為能源，以電機為動力元件，可獨立 于發動機工作，EPS幾乎不直接消耗發動機燃油。EPS不存在液壓動力轉向系統 的燃油泄漏問題，EPS通過電子控制，對環境幾乎沒有污染。EPS裝配方便。EPS的主要部件可以集成在一起，易于布置，與液壓動力轉

50、向系統相比減少了許 多元件，沒有液壓系統所需要的油泵、油管、壓力流量控制閥、儲油罐等，元件 數目少，裝配方便，節約時間。EPS效率高。液壓動力轉向系統效率一般在60%70%，而EPS的效率較高，可高達90%以上。EPS路感好。傳統純液壓動力轉向系大多采用固定放大倍數，工作驅動力大，但卻不能實現汽 車在各種車速下駕駛時的輕便性和路感。而EPS系統的滯后特性可以通過EPS 控制器的軟件加以補償，使汽車在各種速度下都能得到滿意的轉向助力。EPS回正性好。EPS系統結構簡單，不僅操作簡便，還可以通過調整EPS控制器的軟件，得到最 佳的回正性，從而改善汽車操縱的穩定性和舒適性。國外EPS的發展之路：因為

51、微型轎車上狹小的發動機艙空間給液壓助力轉向系統的安裝帶來了很大的 麻煩，而EPS元件比較少，重量輕，裝配方便，比較適合在微型轎車上安裝。因 此在國外，EPS系統首先是在微型轎車上發展起來的。上世紀80年代初期，日本鈴木公司首次在其Cervo轎車上安裝了 EPS系統，隨 后還應用在其Alto車上。此后，EPS在日本得到迅速發展。出于節能環保的考 慮，歐、美等國的汽車公司也相繼對EPS進行了開發和研究。雖然比日本晚了 10年時間，但是歐美國家的開發力度比較大，所選擇的產品類型也有所不同。 日本起初選擇了技術相對成熟的有刷電機。有刷電機比較成熟，在汽車上的應用 較廣，比如雨刷、車窗等部分，稍做改進就

52、適應了 EPS的要求，因此研發周期較 短，上世紀80年代末期就開始產業化，主要裝配在微型車上。而歐美則選擇了 難度較大的無刷電機，但是電子控制系統比較復雜，延長了研發周期。直到90 年代中期歐美才開始批量生產。從長遠發展看，有刷電機存在一定弊端，比如電 刷產生的噪聲較難克服，磨損較嚴重，存在電磁干擾等問題。因此，日本現在國 內配裝的EPS也逐漸轉向無刷電機類了。國內EPS的發展現狀：我國汽車電子行業的總體發展相對滯后，但是，隨著汽車對環保、節能和安全性 要求的進一步提高，代表著現代汽車轉向系統的發展方向的EPS電動助力轉向系 統已被我國列為高新科技產業項目之一，國內各大院校、科研機構和企業已經

53、紛 紛開始對EPS這一領域進行了研究，使得EPS得到了迅速的發展。據悉，自主品 牌研發的EPS系統離產業化就差整車廠批量裝車認可這一臺階了，相信很快就可 以實現量產。助力轉向是協助駕駛員作汽車方向調整，為駕駛員減輕打方向盤的用力強度，當 然，助力轉向在汽車行駛的安全性、經濟性上也一定的作用。就目前汽車上配置的助力轉向系統和我能看到的資料，大致可以分為三類，第一類機械式液壓動力轉向系統；第二類是電子液壓助力轉向系統；第三類電動助力轉向系統。一、機械式液壓動力轉向系統機械式的液壓動力轉向系統一般由液壓泵、油管、壓力流量控制閥體、V型傳 動皮帶、儲油罐等部件構成。無論車是否轉向，這套系統都要工作，而

54、且在大轉向車速較低時，需要液壓泵 輸出更大的功率以獲得比較大的助力。所以，也在一定程度上浪費了資源。可以 回憶一下：開這樣的車，尤其時低速轉彎的時候，覺得方向比較沉，發動機也比 較費力氣。又由于液壓泵的壓力很大，也比較容易損害助力系統。還有，機械式液壓助力轉向系統由液壓泵及管路和油缸組成，為保持壓力，不論 是否需要轉向助力，系統總要處于工作狀態，能耗較高，這也是耗資源的一個原 因所在。一般經濟型轎車使用機械液壓助力系統的比較多。二、電子液壓助力轉向系統主要構件：儲油罐、助力轉向控制單元、電動泵、轉向機、助力轉向傳感器等， 其中助力轉向控制單元和電動泵是一個整體結構。工作原理：電子液壓轉向助力系

55、統克服了傳統的液壓轉向助力系統的缺點。它 所采用的液壓泵不再靠發動機皮帶直接驅動，而是采用一個電動泵，它所有的工 作的狀態都是由電子控制單元根據車輛的行駛速度、轉向角度等信號計算出的最 理想狀態。簡單地說，在低速大轉向時，電子控制單元驅動電子液壓泵以高速運 轉輸出較大功率，使駕駛員打方向省力；汽車在高速行駛時，液壓控制單元驅動 電子液壓泵以較低的速度運轉，在不至于影響高速打轉向的需要同時，節省一部 分發動機功率。是使用較為普遍的助力轉向系統三、電動助力轉向系統（EPS）英文全稱是Electronic Power Steering，簡稱EPS，它利用電動機產生的動 力協助駕車者進行動力轉向。EP

56、S的構成，不同的車盡管結構部件不一樣，但大 體是雷同。一般是由轉矩（轉向）傳感器、電子控制單元、電動機、減速器、機械 轉向器、以及畜電池電源所構成。主要工作原理：汽車在轉向時，轉矩（轉向）傳感器會“感覺”到轉向盤的力矩 和擬轉動的方向，這些信號會通過數據總線發給電子控制單元，電控單元會根據 傳動力矩、擬轉的方向等數據信號，向電動機控制器發出動作指令，從而電動機 就會根據具體的需要輸出相應大小的轉動力矩，從而產生了助力轉向。如果不轉 向，則本套系統就不工作，處于standby（休眠）狀態等待調用。由于電動電動助 力轉向的工作特性，你會感覺到開這樣的車，方向感更好，高速時更穩，俗話說 方向不發飄。

57、又由于它不轉向時不工作，所以，也多少程度上節省了能源。一般 高檔轎車使用這樣的助力轉向系統的比較多。汽車轉向系統可按轉向的能源不同分為機械轉向系統和動力轉向系統兩類。機械 轉向系統是依靠駕駛員操縱轉向盤的轉向力來實現車輪轉向；動力轉向系統則是 在駕駛員的控制下，借助于汽車發動機產生的液體壓力或電動機驅動力來實現車 輪轉向。所以動力轉向系統也稱為轉向動力放大裝置。動力轉向系統由于使轉向操縱靈活、輕便，在設計汽車時對轉向器結構形式 的選擇靈活性增大，能吸收路面對前輪產生的沖擊等優點，因此已在各國的汽車 制造中普遍采用。但是，具有固定放大倍率的動力轉向系統的主要缺點是：如果 所設計的固定放大倍率的動

58、力轉向系統是為了減小汽車在停車或低速行駛狀態 下轉動轉向盤的力，則當汽車以高速行駛時，這一固定放大倍率的動力轉向系統 會使轉動轉向盤的力顯得太小，不利于對高速行駛的汽車進行方向控制；反之， 如果所設計的固定放大倍率的動力轉向系統是為了增加汽車在高速行駛時的轉 向力，則當汽車停駛或低速行駛時，轉動轉向盤就會顯得非常吃力。電子控制技 術在汽車動力轉向系統的應用，使汽車的駕駛性能達到令人滿意的程度。電子控 制動力轉向系統在低速行駛時可使轉向輕便、靈活；當汽車在中高速區域轉向時， 又能保證提供最優的動力放大倍率和穩定的轉向于感，從而提高了高速行駛的操 縱穩定性。電子控制動力轉向系統（簡稱 EPS-El

59、ectronic Control Power Steering）， 根據動力源不同又可分為液壓式電子控制動力轉向系統（液壓式EPS）和電動式 電子控制動力轉向系統（電動式EPS）。液壓式EPS是在傳統的液壓動力轉向系 統的基礎上增設了控制液體流量的電磁閥、車速傳感器和電子控制單元等，電子 控制單元根據檢測到的車速信號，控制電磁閥，使轉向動力放大倍率實現連續可 調，從而滿足高、低速時的轉向助力要求。電動式EPS是利用直流電動機作為動 力源，電子控制單元根據轉向參數和車速等信號，控制電動機扭矩的大小和方向。 電動機的扭矩由電磁離合器通過減速機構減速增扭后，加在汽車的轉向機構上， 使之得到一個與工況

60、相適應的轉向作用力。電子控制動力轉向系統（EPS）可以在低速時減輕轉向力以提高轉向系統的操縱 性；在高速時則可適當加重轉向力，以提高操縱穩定性。液壓式電子控制動力轉 向系統是在傳統的液壓動力轉向系統的基礎上增設電子控制裝置而構成的。根據 控制方式的不同，液壓式電子控制動力轉向系統又可分為流量控制式、反力控制 式和閥靈敏度控制式三種形式。（一）流量控制式EPSTOP圖1所示為凌志牌轎車采用的流量控制式動力轉向系統。由圖可見，該系統 主要由車速傳感器、電磁閥、整體式動力轉向控制閥、動力轉向油泵和電子控制 單元等組成。電磁閥安裝在通向轉向動力缸活塞兩側油室的油道之間，當電磁閥 的閥針完全開啟時，兩油