鄭英杰

摘 要：電控液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)采用電機驅(qū)動轉(zhuǎn)向油泵工作，可以實時調(diào)節(jié)助力，不但節(jié)省轉(zhuǎn)向燃油消耗，還解決了低速轉(zhuǎn)向輕便性與高速轉(zhuǎn)向路感之間的矛盾。簡要介紹了EHPS的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀及其主要特點，以期為相關(guān)工作提供參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：EHPS；電控液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)；轉(zhuǎn)速；路感

中圖分類號：U463.4 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.11.074

1 EHPS國外發(fā)展現(xiàn)狀

汽車轉(zhuǎn)向器是影響汽車主動安全性和操縱穩(wěn)定性的重要部件。20世紀(jì)70年代，齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器在輕型車上開始推廣使用。由于電控液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)不僅能保證汽車低速行駛時駕駛員轉(zhuǎn)向的輕便性，還可以保證高速時有一定的路感，從而提高汽車行駛的安全性和操縱的穩(wěn)定性，節(jié)約了發(fā)動機的能量，提高了燃油的經(jīng)濟(jì)性，有利于環(huán)境保護(hù)。與傳統(tǒng)的液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)相比，電控液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)可以實時調(diào)節(jié)助力，所以，在美國、日本和歐洲等地，轎車上基本都安裝了電控助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。

EHPS系統(tǒng)除了具備傳統(tǒng)的HPS的優(yōu)勢外，還有以下3個優(yōu)點：①實時調(diào)節(jié)助力。在原地轉(zhuǎn)向或汽車低速行駛時，液壓泵仍然能提供比較大的轉(zhuǎn)向助力，以保證汽車轉(zhuǎn)向的輕便性；汽車在高速行駛時，則提供比較小的轉(zhuǎn)向助力，保證汽車高速時的轉(zhuǎn)向路感，從而協(xié)調(diào)轉(zhuǎn)向輕便性與路感之間的矛盾。②降低發(fā)動機能耗，節(jié)約能源。根據(jù)不同的行駛工況，EHPS系統(tǒng)可以調(diào)節(jié)電機的轉(zhuǎn)速，控制液壓泵的流量，開式電控液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在非轉(zhuǎn)向工況下，電機低速運轉(zhuǎn)，大大降低了發(fā)動機的能量消耗；閉式電控液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在非轉(zhuǎn)向工況下，靠蓄能器供油，不消耗能量。③控制器具有可編程性。通過控制器軟件的控制程序改變助力，使汽車具有良好的轉(zhuǎn)向助力特性和轉(zhuǎn)向路感。

2 EHPS的結(jié)構(gòu)

該系統(tǒng)設(shè)計的電控液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（EHPS）的工作結(jié)構(gòu)如圖1所示。其主要包括車速傳感器、轉(zhuǎn)矩傳感器、電子控制單元（ECU）、無刷直流電動機、轉(zhuǎn)向盤、扭桿、轉(zhuǎn)向柱、齒輪齒條轉(zhuǎn)向器、轉(zhuǎn)閥、液壓管路、助力液壓缸、轉(zhuǎn)向油泵、壓力限制閥和儲油罐等。

圖1 EHPS工作結(jié)構(gòu)示意圖

3 EHPS的工作原理

EHPS系統(tǒng)工作原理是：電子控制單元（ECU）實時根據(jù)車速傳感器和轉(zhuǎn)矩傳感器等的信號計算出合適的電機轉(zhuǎn)速，并通過PID控制器調(diào)節(jié)電機達(dá)到合適的轉(zhuǎn)速，進(jìn)而驅(qū)動轉(zhuǎn)向油泵為系統(tǒng)供油。轉(zhuǎn)向油泵將高壓油從出油孔泵出，經(jīng)過出油管進(jìn)入轉(zhuǎn)向閥，當(dāng)有轉(zhuǎn)向操作時，轉(zhuǎn)閥利用閥芯與閥套的相對運動控制高壓油進(jìn)入轉(zhuǎn)向助力缸的一側(cè)，使轉(zhuǎn)向助力缸左右兩缸兩側(cè)產(chǎn)生壓力差，從而產(chǎn)生助力，推動活塞向壓力比較小的液壓缸運動，另一側(cè)液壓缸的低壓油流入儲油罐。同時，液壓助力缸活塞運動產(chǎn)生適當(dāng)?shù)闹育X輪齒條式轉(zhuǎn)向器的傳動裝置運動，幫助汽車車輪轉(zhuǎn)向。當(dāng)無轉(zhuǎn)向操作時，高壓油不進(jìn)入液壓助力油缸，會直接被壓出來流入儲油罐。

4 EHPS的特點

電控液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是由獨立于發(fā)動機的無刷直流電動機驅(qū)動液壓泵工作供油的，并且可以根據(jù)轉(zhuǎn)向需求實時調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)向助力，使汽車具有良好的轉(zhuǎn)向特性。在汽車原地轉(zhuǎn)向或者低速行駛時，電機轉(zhuǎn)速的提高為驅(qū)動液壓泵提供了比較大的供油量，而在汽車高速行駛時，電機轉(zhuǎn)速降低，液壓泵供油量降低，即當(dāng)汽車在原地轉(zhuǎn)向或者低速行駛時，駕駛員需要提供比較大的轉(zhuǎn)向助力轉(zhuǎn)向，以解決汽車低速轉(zhuǎn)向輕便性的問題；當(dāng)汽車高速行駛轉(zhuǎn)向時，助力要偏小，這樣，不僅優(yōu)化了轉(zhuǎn)向的操縱特性，還克服了轉(zhuǎn)向“發(fā)飄"的感覺，使駕駛員操縱時有顯著的“路感"，從而保證汽車高速行駛時的安全感和穩(wěn)定性，降低發(fā)動機的油耗。因此，電控液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)不但滿足了汽車轉(zhuǎn)向時對轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的要求，又達(dá)到了節(jié)能的目的。

綜上所述，電控液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)具有以下特點：①按照國家節(jié)能減排的要求，EHPS的性能、價格比較高，完全符合機電液一體化的發(fā)展方向。②EHPS是在傳統(tǒng)的液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)基礎(chǔ)上，增加了電機和電子控制器改動而成的，以前的系統(tǒng)可以利用，不需要有較大的改動。同時，可以將電動機、液壓泵、儲油罐、溢流閥和電子控制單元（ECU）等集成在一起，構(gòu)成結(jié)構(gòu)緊湊、占用空間小、便于安裝的電動液壓泵。③相對傳統(tǒng)的液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，EHPS可以實時調(diào)節(jié)助力，節(jié)省發(fā)動機能耗；相對于電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，EHPS手感好，提供的轉(zhuǎn)向助力比較平滑，而且比較大。④采用電機代替發(fā)動機驅(qū)動轉(zhuǎn)向油泵，實時控制液壓泵流量，只在轉(zhuǎn)向需要時提供液壓助力，降低了發(fā)動機的消耗，有效提高了燃油的經(jīng)濟(jì)性。根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)可知，其最多能節(jié)約85%的能源。⑤EHPS可以通過軟件編程進(jìn)行優(yōu)化，實時控制助力的變化，有效改善了汽車轉(zhuǎn)向特性和操縱穩(wěn)定性，提高了駕駛員的安全性和舒適性，協(xié)調(diào)了低速時轉(zhuǎn)向輕便于高速時轉(zhuǎn)向路感之間的矛盾。

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〔編輯：白潔〕