張方勝

摘要：結(jié)合汽車(chē)市場(chǎng)上機(jī)械電子助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)發(fā)展情況，本文對(duì)系統(tǒng)的工作原理展開(kāi)了分析，然后對(duì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、性能和應(yīng)用優(yōu)勢(shì)進(jìn)行了探討，從而為關(guān)注這一話(huà)題的人們提供參考。

關(guān)鍵詞：汽車(chē)；電子助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)；電子控制

引言：

在汽車(chē)行駛的過(guò)程中，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)將發(fā)揮重要的作用，關(guān)系到汽車(chē)操作的穩(wěn)定性和安全性。而采用電子控制方式，則能實(shí)現(xiàn)汽車(chē)轉(zhuǎn)向的自動(dòng)控制，為駕駛員操作提供助力，從而使汽車(chē)駕駛的安全性、舒適性等性能得到提升。因此在汽車(chē)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)研制方面，機(jī)械電子助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)得到了應(yīng)用研究，能夠推動(dòng)汽車(chē)駕駛性能的改善，繼而更好的滿(mǎn)足汽車(chē)工業(yè)發(fā)展需求。

1汽車(chē)機(jī)械電子助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)原理

所謂的汽車(chē)機(jī)械電子助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其實(shí)就是在汽車(chē)機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)基礎(chǔ)上增加電子控制單元和轉(zhuǎn)向傳感裝置，從而為汽車(chē)轉(zhuǎn)向控制提供助力的一種轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。采用該系統(tǒng)，可以結(jié)合方向盤(pán)上的車(chē)速信號(hào)和轉(zhuǎn)矩信號(hào)促使電機(jī)產(chǎn)生相應(yīng)方向和大小輔助力，幫助駕駛員完成轉(zhuǎn)向操作，從而使伺服系統(tǒng)保持良好的轉(zhuǎn)向特性。系統(tǒng)在自動(dòng)控制功能實(shí)現(xiàn)時(shí)，無(wú)需汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力，也無(wú)需要采用復(fù)雜執(zhí)行機(jī)構(gòu)，可以直接通過(guò)控制電機(jī)電壓/電流幅值和方向?qū)崿F(xiàn)轉(zhuǎn)向控制。對(duì)系統(tǒng)原理展開(kāi)進(jìn)一步分析發(fā)展，在汽車(chē)運(yùn)行的過(guò)程中，轉(zhuǎn)矩傳感器可以在汽車(chē)轉(zhuǎn)向時(shí)完成駕駛員施加的轉(zhuǎn)向盤(pán)力矩及轉(zhuǎn)動(dòng)方向的檢測(cè)，然后利用數(shù)據(jù)總線(xiàn)完成信號(hào)發(fā)送。電子控制單元?jiǎng)t會(huì)進(jìn)行信號(hào)接收，然后結(jié)合方向盤(pán)輸入力矩、方向盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)方向等參數(shù)發(fā)出指令，輸出相應(yīng)轉(zhuǎn)動(dòng)力矩，實(shí)現(xiàn)電機(jī)控制器的動(dòng)作控制。汽車(chē)無(wú)需轉(zhuǎn)向，系統(tǒng)則會(huì)處于休眠狀態(tài)，不會(huì)進(jìn)行轉(zhuǎn)向相關(guān)指令的發(fā)送。

2汽車(chē)機(jī)械電子助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)分析

2.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

不同種類(lèi)助力系統(tǒng)擁有不同結(jié)構(gòu)，目前機(jī)械電子助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)大致可以分成管柱式電動(dòng)助力型、單齒輪電動(dòng)助力型、雙齒輪式電動(dòng)助力型、平行軸式電動(dòng)助力型，主要根據(jù)電機(jī)部件的位置分類(lèi)。其中，管柱式電動(dòng)助力型是市面上最常見(jiàn)的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，傳感器及驅(qū)動(dòng)單元等布置在轉(zhuǎn)向管柱上，即助力單元均在轉(zhuǎn)向管柱上，從而使得機(jī)械轉(zhuǎn)向布置更容易；單齒輪電動(dòng)助力型的傳感器、電機(jī)和助力結(jié)構(gòu)等為一體式結(jié)構(gòu)，作用在轉(zhuǎn)向機(jī)的小齒輪輸入軸上，能夠?qū)崿F(xiàn)各部件的協(xié)調(diào)配置；采用雙齒輪式電動(dòng)助力式系統(tǒng)，需要在小齒輪上進(jìn)行扭矩傳感器的安裝，可以使電動(dòng)機(jī)與齒條殼體相互獨(dú)立，也可以使電機(jī)保持中空方便齒條通過(guò)，采用該種結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)，并且能夠在傳統(tǒng)機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)上使用，因此應(yīng)用也較為廣泛；采用平行軸式電動(dòng)助力系統(tǒng)，采用一體的電動(dòng)機(jī)和皮帶助力結(jié)構(gòu)，擁有緊湊的結(jié)構(gòu)，可以測(cè)得準(zhǔn)確的轉(zhuǎn)矩信號(hào)，主要適用于較大齒條力的車(chē)型。從總體上來(lái)看，電動(dòng)助力系統(tǒng)均由ECU、轉(zhuǎn)矩傳感器、轉(zhuǎn)向軸、減速機(jī)構(gòu)、齒輪齒條轉(zhuǎn)向器、和電動(dòng)機(jī)構(gòu)成，通過(guò)電動(dòng)機(jī)提供扭矩，經(jīng)過(guò)減速機(jī)構(gòu)放大該扭矩，從協(xié)助轉(zhuǎn)向系統(tǒng)進(jìn)行轉(zhuǎn)向力的施加，因此可以對(duì)轉(zhuǎn)向車(chē)輪的轉(zhuǎn)向進(jìn)行控制[1]。在電子控制方面，系統(tǒng)會(huì)將檢測(cè)到的信號(hào)傳遞給ECU，結(jié)合系統(tǒng)控制策略完成最佳助力力矩的計(jì)算，然后進(jìn)行電動(dòng)機(jī)電流指令的轉(zhuǎn)換。電機(jī)產(chǎn)生的動(dòng)力力矩經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)減速系統(tǒng)放大后，可以與轉(zhuǎn)向操縱力一同實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向阻力的克服，促使汽車(chē)完成轉(zhuǎn)向動(dòng)作。

2.2系統(tǒng)性能

從系統(tǒng)性能上來(lái)看，利用軟件可以對(duì)轉(zhuǎn)向助力大小進(jìn)行調(diào)節(jié)，在汽車(chē)轉(zhuǎn)向旋轉(zhuǎn)一定角度后，機(jī)械轉(zhuǎn)向會(huì)被松開(kāi)。經(jīng)過(guò)電子控制系統(tǒng)的自動(dòng)調(diào)整，車(chē)輪則能返回正中位置，實(shí)現(xiàn)額外回正扭矩的發(fā)揮，促使低速行駛狀態(tài)下的汽車(chē)方向盤(pán)回歸中間位置，實(shí)現(xiàn)對(duì)高速行駛狀態(tài)下汽車(chē)回正方向盤(pán)產(chǎn)生的振蕩和超調(diào)問(wèn)題的抑制。所以采用助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，無(wú)論汽車(chē)在何種速度狀態(tài)下，都能始終保持回正性能。采用電子助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，可以采用EPS軟件實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)控制，從而實(shí)現(xiàn)動(dòng)力轉(zhuǎn)向控制。在低速行駛狀態(tài)下，采用該種控制方式可以使系統(tǒng)提供較大轉(zhuǎn)向動(dòng)力，促使汽車(chē)可以輕便轉(zhuǎn)向。在汽車(chē)高速行駛階段，則能提供更大的轉(zhuǎn)向動(dòng)力，增加汽車(chē)的“路感”，因此可以使汽車(chē)保持較好的駕駛性能。將助力機(jī)構(gòu)與電機(jī)直接連接在一起，則能通過(guò)發(fā)揮慣性阻尼器的阻尼作用，使方向盤(pán)在轉(zhuǎn)向中的擺振得到減少，增強(qiáng)系統(tǒng)抗擾動(dòng)性，因此相較于液壓控制系統(tǒng)可以直接從電機(jī)獲得旋轉(zhuǎn)扭矩，使轉(zhuǎn)向系統(tǒng)滯后效應(yīng)得到消除，增強(qiáng)汽車(chē)轉(zhuǎn)向跟隨性[2]。此外，汽車(chē)機(jī)械電子助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在汽車(chē)無(wú)需轉(zhuǎn)向時(shí)處于待機(jī)狀態(tài)，并且在需要轉(zhuǎn)向時(shí)進(jìn)行電源接通，所以可以減少汽車(chē)轉(zhuǎn)向能量消耗，具有一定的節(jié)能環(huán)保性能。

2.3應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

在實(shí)際應(yīng)用方面，汽車(chē)機(jī)械電子助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)擁有簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)，同時(shí)只需要占用較少空間，可以為汽車(chē)布置提供便利。系統(tǒng)擁有較高的轉(zhuǎn)向效率，相較于液壓系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)一些元件的精簡(jiǎn)，因此可以在生產(chǎn)線(xiàn)得到較好的裝配，促使發(fā)動(dòng)機(jī)獲得更高的部件空間利用率。采用模塊設(shè)計(jì)方式，使得系統(tǒng)在應(yīng)用時(shí)無(wú)需進(jìn)行加工程序的重新設(shè)計(jì)，所以能夠使汽車(chē)生產(chǎn)成本得到減少。從汽車(chē)舒適性角度來(lái)看，采用該系統(tǒng)可以滿(mǎn)足駕駛員操縱需求，保證汽車(chē)駕駛的安全性，同時(shí)能夠帶來(lái)一定的節(jié)能環(huán)保效果，因此可以提高汽車(chē)整體性能。在整體控制一體化實(shí)現(xiàn)方面，系統(tǒng)EPS控制單元可與其它控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)通信連接，滿(mǎn)足汽車(chē)集成控制要求，實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車(chē)行駛速度、轉(zhuǎn)向角等各種信號(hào)的綜合控制，使汽車(chē)轉(zhuǎn)向感和運(yùn)行性能得到改進(jìn)。近年來(lái)，伴隨著相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，在內(nèi)部摩擦、自重降低等各個(gè)方面，汽車(chē)機(jī)械電子助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)應(yīng)用問(wèn)題也得到了研究，促使系統(tǒng)在輕型車(chē)上得到了較好的應(yīng)用[3]。

結(jié)論：

伴隨著汽車(chē)市場(chǎng)的快速發(fā)展，人們對(duì)汽車(chē)操作的安全、舒適和節(jié)能等方面提出了更高要求，促使汽車(chē)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)得到了不斷完善。而采用汽車(chē)機(jī)械電子助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，可以在機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中引入電子控制單元，促使汽車(chē)轉(zhuǎn)向性能得到進(jìn)一步提高。因此相信在汽車(chē)市場(chǎng)上，機(jī)械電子助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)擁有良好的應(yīng)用前景，能夠取得不斷的發(fā)展和完善。

參考文獻(xiàn)：

[1]閆勇.汽車(chē)電子控制式電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的發(fā)展[J].時(shí)代農(nóng)機(jī)，2018，45 （03）：88.

[2]陳躍.汽車(chē)電子助力轉(zhuǎn)向EPS系統(tǒng)檢測(cè)與診斷分析[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2017，14 （03）：54-55.

[3]于洪兵.一種汽車(chē)電子轉(zhuǎn)向助力裝置的發(fā)明[J].產(chǎn)業(yè)與科技論壇，2015，14 （13）：59-60.