摘 要：論文主要淺談了汽車(chē)的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)外發(fā)展的現(xiàn)狀，主要在于電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向器為未來(lái)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：汽車(chē)轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：U461 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2013）02（a）-0109-02

1 汽車(chē)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)

汽車(chē)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是汽車(chē)主要的安全部分，它的發(fā)展趨勢(shì)主要分為兩個(gè)不同階段，就是傳統(tǒng)的機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)與現(xiàn)代的助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。

1.1 機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)

傳統(tǒng)的機(jī)械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)所主要講的為通過(guò)操作者通過(guò)作用于轉(zhuǎn)向盤(pán)上的作用力就是它的轉(zhuǎn)向動(dòng)力，然后沒(méi)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(dòng)機(jī)構(gòu)就馬上傳給轉(zhuǎn)向輪，所以得到了它的變動(dòng)車(chē)輪轉(zhuǎn)角用意，這樣去變動(dòng)車(chē)輪滾動(dòng)的不同位置[1]。不過(guò)最老式的汽車(chē)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)就為沒(méi)有助力的純機(jī)械式的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)這樣的系統(tǒng)不但加強(qiáng)了操作者停車(chē)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(duì)的，根本不能從基礎(chǔ)上處理汽車(chē)在各個(gè)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(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中加上了助力泵，利用發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)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(huì)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(jī)械式轉(zhuǎn)向裝置上添加了控制閥、油泵、動(dòng)力缸、儲(chǔ)油罐和回油管路等液壓動(dòng)力裝置來(lái)給予的轉(zhuǎn)向助力。液壓動(dòng)力裝置根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸上得到的能量，儲(chǔ)存在它的液壓罐中間，轉(zhuǎn)向期間根據(jù)機(jī)械機(jī)構(gòu)的控制發(fā)出的能量，進(jìn)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(jī)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(huì)再對(duì)各個(gè)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(duì)汽車(chē)操控性能日益增加所提出的要求[3～4]。

通過(guò)以上的論述的局限性，設(shè)計(jì)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(jiǎn)稱EHPS）。在原來(lái)的系統(tǒng)中新增了一個(gè)電磁閥，經(jīng)過(guò)車(chē)速傳感器與轉(zhuǎn)向盤(pán)轉(zhuǎn)角傳感器它們的輸入信號(hào)，用來(lái)電控單元（Electric Control Unit，簡(jiǎn)稱ECU）來(lái)控制電磁閥開(kāi)啟的大小，直接調(diào)節(jié)動(dòng)力缸的供油量，因此對(duì)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(chē)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(lái)漏油、管路不簡(jiǎn)便、高成本等缺點(diǎn)成了電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

1.2.3 電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)

電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（Electric Power Steering，簡(jiǎn)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(lái)的為一種全新機(jī)電結(jié)合轉(zhuǎn)向技術(shù)。系統(tǒng)的助力開(kāi)始是一個(gè)由電控單元ECU控制電流輸入的電動(dòng)機(jī)，不是液壓動(dòng)力缸。在ECU的操作下，經(jīng)過(guò)對(duì)于助力電機(jī)給予的電流大小與方向的變化進(jìn)行控制與調(diào)節(jié)，以更加明白的地實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)者最開(kāi)始設(shè)定的在不同車(chē)速與不同轉(zhuǎn)向盤(pán)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(chē)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(jiǎn)便的電動(dòng)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(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的助力由電動(dòng)機(jī)所給予的，然而電磁助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的助力是通過(guò)電磁力發(fā)生裝置。電磁助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)與電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)之間的差于是少了電動(dòng)機(jī)、電磁離合器及減速機(jī)構(gòu)，結(jié)構(gòu)比以前更加的簡(jiǎn)單、價(jià)格更加的低，再而就是能較佳地減少地面沖擊對(duì)系統(tǒng)的作用，所以廣泛應(yīng)用于輕型汽車(chē)及普通型轎車(chē)上。

1.2.5 線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)

EPS它是根據(jù)人力與電機(jī)助力兩部分去驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)向。經(jīng)過(guò)技術(shù)的不斷創(chuàng)新，汽車(chē)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)會(huì)向全助力電動(dòng)轉(zhuǎn)向的方向發(fā)展，它就是；驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)向的力完全用電機(jī)提供；轉(zhuǎn)向盤(pán)只作為一個(gè)控制電機(jī)的信號(hào)發(fā)生器。線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（Steering ByWire，簡(jiǎn)稱SBW）它作為該技術(shù)的典型代表，減去了轉(zhuǎn)向盤(pán)與轉(zhuǎn)向輪的機(jī)械連接，完全通過(guò)電能實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向。

2 電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（EPS）的國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀

電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)為上世紀(jì)八十年代出現(xiàn)的一種機(jī)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(chē)和Alto車(chē)上。

國(guó)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(xiàng)目其中之一。清華大學(xué)、同濟(jì)大學(xué)、華中科技大學(xué)等高校先后開(kāi)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(méi)有形成大規(guī)模的產(chǎn)業(yè)鏈。現(xiàn)在，國(guó)內(nèi)技術(shù)成熟并能實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)EPS的內(nèi)資企業(yè)不多，而日本JTEKT、德國(guó)ZF及韓國(guó)Mando等先后在中國(guó)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(guó)內(nèi)EPS市場(chǎng)的相當(dāng)大的份額。

2.1 EPS的特點(diǎn)

EPS轉(zhuǎn)向系統(tǒng)根據(jù)電機(jī)產(chǎn)生的動(dòng)力協(xié)助操作者進(jìn)行轉(zhuǎn)向，而且利用電控單元控制力矩大小和方向。低車(chē)速時(shí)轉(zhuǎn)向相當(dāng)?shù)妮p便，高車(chē)速時(shí)轉(zhuǎn)向盤(pán)相當(dāng)?shù)某林?，合理地配合了駕駛員駕駛感覺(jué)良好的要求，而且確保了行車(chē)的穩(wěn)定性能。機(jī)電技術(shù)通過(guò)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(dòng)機(jī)帶動(dòng)液壓油泵來(lái)給予助力，不管轉(zhuǎn)向在不就不轉(zhuǎn)向，只要發(fā)動(dòng)機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)，它就會(huì)消耗其中的能量。

（2）技術(shù)優(yōu)勢(shì)。EPS轉(zhuǎn)向系統(tǒng)僅僅在轉(zhuǎn)向時(shí)電機(jī)的時(shí)候提供助力；在轉(zhuǎn)向盤(pán)不轉(zhuǎn)向的時(shí)候，電動(dòng)機(jī)它不會(huì)工作的，所以減少了燃油消耗，從而這個(gè)轉(zhuǎn)向裝置就要按需供能的助力系統(tǒng)。因?yàn)椴恍枰簤合到y(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(dòng)預(yù)熱過(guò)程，增加了燃油經(jīng)濟(jì)性能。

（3）節(jié)能環(huán)保。EPS轉(zhuǎn)向系統(tǒng)用汽車(chē)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(wèn)題，符合現(xiàn)代社會(huì)節(jié)能環(huán)保的發(fā)展的需要[9]。

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

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(chē)高速行駛的時(shí)候，更加會(huì)提供過(guò)大的轉(zhuǎn)向助力，非常有可能威脅到行車(chē)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(dòng)回正性能不但可以免去駕駛員在轉(zhuǎn)向盤(pán)的回正操作，還能得到平順的轉(zhuǎn)向軌跡，增加乘客在汽車(chē)轉(zhuǎn)向時(shí)的乘坐舒適度。

（3）提供準(zhǔn)確的回正力矩。

液壓助力的回正特性現(xiàn)在沒(méi)有多大的改善空間了，可是EPS轉(zhuǎn)向系統(tǒng)就能通過(guò)電控單元最佳的回正設(shè)計(jì)，來(lái)控制電機(jī)在不同時(shí)刻的車(chē)速與轉(zhuǎn)角下提供準(zhǔn)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(dòng)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(gè)零部件。

（6）不同系統(tǒng)的兼容性強(qiáng)。

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

2.2 技術(shù)發(fā)展方向

仍需解決的問(wèn)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(rèn)可，可是還有一些問(wèn)題需要解決。

（1）電動(dòng)機(jī)的性能與ERS系統(tǒng)能否匹配。

電動(dòng)機(jī)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(wèn)題的主要原因，所以改善電動(dòng)機(jī)的性能和整個(gè)EPS系統(tǒng)的匹配是主要的問(wèn)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(guó)內(nèi)對(duì)于路感問(wèn)題并沒(méi)有成熟的理論研究成果，研究手段依然在以試驗(yàn)為主，所以需要確定合理的助力特性；

（3）抗干擾度的問(wèn)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(dòng)機(jī)附近，所以還會(huì)有熱輻射與電磁干擾的影響，所以對(duì)EPS的控制策略提出了很高的要求。

2.3 發(fā)展前景

EPS當(dāng)前已經(jīng)在排量在1.3～1.6 L的較多各類輕型轎車(chē)應(yīng)用上了，它的性能已經(jīng)得到廣泛的認(rèn)可。隨著直流電機(jī)性能的增加和42V電源在汽車(chē)組件上的應(yīng)用，其應(yīng)用范圍將進(jìn)一步擴(kuò)寬，并進(jìn)一步向微型車(chē)、輕型車(chē)和中型車(chē)擴(kuò)展。目前，在全世界汽車(chē)行業(yè)中，EPS系統(tǒng)每年正以9%～10%的增長(zhǎng)速度發(fā)展，年增長(zhǎng)量達(dá)130萬(wàn)～150萬(wàn)套。據(jù)TRW公司預(yù)測(cè)，到2010年全世界生產(chǎn)的轎車(chē)中每3輛就有1輛裝備EPS，到2010年，全球EPS產(chǎn)量將達(dá)到2500萬(wàn)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(guò)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(lái)越廣泛，作用也越來(lái)越大，EPS轉(zhuǎn)向系統(tǒng)以其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)成為當(dāng)前汽車(chē)廠商、研究機(jī)構(gòu)和科研院校最關(guān)心、最熱門(mén)的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。未來(lái)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)將會(huì)是以電動(dòng)助力為主導(dǎo)，其它形式為輔，所以我們要加大對(duì)EPS的研究與創(chuàng)新。

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