一文讀懂電子助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（eps）
瀏覽量：2024-12-16 瀏覽量：1555
電子助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)EPS（Electric
Power Steering）是一種直接依靠電機(jī)提供輔助扭矩的動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，電助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)EPS由機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、方向盤扭矩傳感器、車速傳感器、電子控制單元(ECU)、電機(jī)和減速機(jī)構(gòu)等組成。
電子助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)EPS的工作原理：
EPS 系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)矩傳感器負(fù)責(zé)檢測(cè)駕駛員作用在方向盤上的轉(zhuǎn)向力矩和轉(zhuǎn)向角度，車速傳感器則實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)車輛的行駛速度。這些傳感器將檢測(cè)到的信號(hào)傳輸給電子控制單元（ECU），ECU 根據(jù)預(yù)設(shè)的程序和算法，對(duì)傳感器信號(hào)進(jìn)行分析和處理，計(jì)算出適合當(dāng)前駕駛工況的助力扭矩大小和方向。然后，ECU向助力電機(jī)發(fā)送控制指令，助力電機(jī)根據(jù)指令輸出相應(yīng)的扭矩，通過(guò)減速機(jī)構(gòu)傳遞到轉(zhuǎn)向柱或轉(zhuǎn)向拉桿上，協(xié)助駕駛員完成轉(zhuǎn)向操作。
ECU根據(jù)車速傳感器和轉(zhuǎn)矩傳感器的信號(hào)決定電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向和助力電流的大小，從而完成實(shí)時(shí)控制助力轉(zhuǎn)向。因此，它可以很容易地實(shí)現(xiàn)在車速不同時(shí)提供電動(dòng)機(jī)不同的助力效果，保證汽車在低速轉(zhuǎn)向行駛時(shí)輕便靈活，高速轉(zhuǎn)向行駛時(shí)穩(wěn)定可靠。
電子助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)EPS的組成部分：
機(jī)械轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)：這是 EPS 系統(tǒng)的基礎(chǔ)部分，與傳統(tǒng)機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)類似，主要包括方向盤、轉(zhuǎn)向柱、轉(zhuǎn)向器以及轉(zhuǎn)向橫拉桿等部件，負(fù)責(zé)將駕駛員的轉(zhuǎn)向操作傳遞給車輪，實(shí)現(xiàn)車輛的轉(zhuǎn)向。
扭矩傳感器：通常安裝在轉(zhuǎn)向柱或轉(zhuǎn)向器上，其作用是測(cè)量駕駛員施加在方向盤上的扭矩大小和方向，并將這一信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)傳輸給 ECU。
電子控制單元（ECU）：作為 EPS 系統(tǒng)的
“大腦”，ECU 接收來(lái)自扭矩傳感器、車速傳感器等各種傳感器的信號(hào)，進(jìn)行分析和處理后，根據(jù)預(yù)設(shè)的控制策略向助力電機(jī)發(fā)出控制指令。
助力電機(jī)：一般為永磁同步電機(jī)或直流無(wú)刷電機(jī)，它是 EPS 系統(tǒng)的動(dòng)力源，根據(jù) ECU 的指令輸出相應(yīng)的扭矩，為轉(zhuǎn)向系統(tǒng)提供助力。
減速機(jī)構(gòu)：由于助力電機(jī)的轉(zhuǎn)速較高，輸出扭矩相對(duì)較小，需要通過(guò)減速機(jī)構(gòu)將電機(jī)的高速小扭矩轉(zhuǎn)換為適合轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的低速大扭矩，然后傳遞到轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)上。
電子助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)EPS的特點(diǎn)：
轉(zhuǎn)向輕便靈活，轉(zhuǎn)向精準(zhǔn)度高：在車輛低速行駛時(shí)，EPS系統(tǒng)會(huì)根據(jù)車速和轉(zhuǎn)向力矩等因素，為駕駛員提供合適的轉(zhuǎn)向助力，使方向盤轉(zhuǎn)動(dòng)輕松自如，大大降低轉(zhuǎn)向操作力。通過(guò)精確的傳感器檢測(cè)和快速的電子控制，EPS系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確地按照駕駛員的意圖提供助力，使轉(zhuǎn)向更加靈敏、精準(zhǔn)，提高駕駛的操控樂(lè)趣和安全性。
助力隨速可變，轉(zhuǎn)向體驗(yàn)好：EPS 系統(tǒng)能夠根據(jù)車速的變化實(shí)時(shí)調(diào)整助力大小，在低速時(shí)提供較大助力，方便轉(zhuǎn)向操作；在高速時(shí)減小助力，增加轉(zhuǎn)向手感和穩(wěn)定性。EPS 系統(tǒng)能夠根據(jù)車輛的行駛狀態(tài)實(shí)時(shí)調(diào)整助力大小和特性，在不同路況下提供合適的轉(zhuǎn)向手感。
主動(dòng)回正功能，故障安全保護(hù)：當(dāng)駕駛員完成轉(zhuǎn)向操作后，EPS系統(tǒng)能夠自動(dòng)輔助方向盤回正到直線行駛位置，使車輛迅速恢復(fù)到穩(wěn)定的行駛狀態(tài)。EPS系統(tǒng)配備了完善的故障診斷和安全保護(hù)機(jī)制，一旦系統(tǒng)檢測(cè)到故障，會(huì)立即采取相應(yīng)的措施，更大限度保障駕駛安全。
節(jié)能環(huán)保：EPS 系統(tǒng)只有在轉(zhuǎn)向時(shí)才需要電機(jī)提供助力，而且電機(jī)的耗電量相對(duì)較小，與傳統(tǒng)的液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)相比，可降低燃油消耗 3% 至 5% 左右。
精準(zhǔn)助力：能夠根據(jù)車速和轉(zhuǎn)向力矩等因素實(shí)時(shí)調(diào)整助力大小，在低速行駛時(shí)提供較大的助力，使轉(zhuǎn)向輕便靈活；在高速行駛時(shí)適當(dāng)減小助力，增加轉(zhuǎn)向手感和穩(wěn)定性，提高駕駛安全性。
結(jié)構(gòu)緊湊，易于維護(hù)：EPS 系統(tǒng)取消了液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中的液壓泵、油管、油罐等部件，整體結(jié)構(gòu)更加緊湊，占用空間小，為發(fā)動(dòng)機(jī)艙的布局提供了更多的靈活性，有利于車輛的整體設(shè)計(jì)和優(yōu)化。EPS 系統(tǒng)部件相對(duì)較少，且不存在液壓油泄漏等問(wèn)題，EPS 系統(tǒng)的維護(hù)成本較低，可靠性較高，使用壽命也相對(duì)較長(zhǎng)。
環(huán)保性好：EPS 系統(tǒng)不使用液壓油，避免了液壓油泄漏對(duì)環(huán)境造成的污染，同時(shí)也有助于減少車輛的二氧化碳排放，符合現(xiàn)代汽車對(duì)環(huán)保的要求。
電子助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)EPS的分類：
根據(jù)電機(jī)安裝位置和機(jī)械結(jié)構(gòu)的不同，電子助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)可以分為：管柱助力式(Column
Mounted)、小齒輪助力式(Pinion mounted)和齒條助力式(Rack mounted)。
C-EPS管柱助力式：將助力電機(jī)安裝在管柱上，通過(guò)減速增扭機(jī)構(gòu)與轉(zhuǎn)向軸相連，直接驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向軸助力轉(zhuǎn)向。這樣的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、易于安裝，但由于助力電機(jī)安裝在駕駛艙內(nèi)，受到空間布置和噪聲的影響，電機(jī)的體積較小，輸出扭矩不大，一般只用在小型及緊湊型車輛上。
（D）P-EPS小齒輪助力式：將助力電機(jī)和減速增扭機(jī)構(gòu)與小齒輪相連，直接驅(qū)動(dòng)齒輪實(shí)現(xiàn)助力轉(zhuǎn)向。由于助力電機(jī)不是安裝在乘客艙內(nèi)，因此可以使用較大的電機(jī)以獲得較高的助力扭矩，而不必?fù)?dān)心電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量太大產(chǎn)生的噪聲。
R-EPS齒條助力式：將助力電機(jī)和減速增扭機(jī)構(gòu)直接驅(qū)動(dòng)齒條提供助力，因此能提供更大的助力，但整套系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高，所以適用于豪華車和商務(wù)車上。
由于C-EPS成本優(yōu)勢(shì)明顯，目前占據(jù)乘用車市場(chǎng)絕大多數(shù)份額，但是，近幾年DP-EPS和R-EPS的市場(chǎng)份額在快速上升，主要因?yàn)椋盒履茉雌嚌B透率加快，更大的整車質(zhì)量對(duì)轉(zhuǎn)向助力提出了更高的要求；高階智能駕駛功能的快速普及對(duì)轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)的冗余設(shè)計(jì)、全動(dòng)力轉(zhuǎn)向需求都迫使更多車型搭載DP-EPS或者R-EPS系統(tǒng)；國(guó)產(chǎn)品牌的崛起，中高端車型增加，對(duì)轉(zhuǎn)向性能和體驗(yàn)感知提出更高的要求。
電子助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)EPS的發(fā)展趨勢(shì)
智能化集成：隨著汽車技術(shù)的不斷發(fā)展，EPS 系統(tǒng)將與其他汽車電子系統(tǒng)進(jìn)一步集成，如自動(dòng)駕駛輔助系統(tǒng)、車輛穩(wěn)定性控制系統(tǒng)等，實(shí)現(xiàn)更加智能化的轉(zhuǎn)向控制功能。
性能優(yōu)化：未來(lái)的 EPS 系統(tǒng)將在助力性能、響應(yīng)速度、轉(zhuǎn)向手感等方面不斷優(yōu)化，進(jìn)一步提高駕駛舒適性和安全性。同時(shí)，隨著電機(jī)技術(shù)和控制算法的進(jìn)步，助力電機(jī)的功率密度和效率將不斷提高。
故障診斷與容錯(cuò)控制：為了提高系統(tǒng)的可靠性和安全性，EPS 系統(tǒng)的故障診斷功能將不斷完善，能夠更加準(zhǔn)確、快速地檢測(cè)出系統(tǒng)中的故障，并及時(shí)采取相應(yīng)的容錯(cuò)控制措施，確保車輛在發(fā)生故障時(shí)仍能保持一定的轉(zhuǎn)向能力。
和利時(shí)可提供電子助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)eps自動(dòng)化生產(chǎn)線及其他智能底盤系統(tǒng)自動(dòng)化裝配線，提供解決方案，接受非標(biāo)定制服務(wù)。