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)時監(jiān)測車輛的行駛速度。這些傳感器將檢測到的信號傳輸給電子控制單元(ECU),ECU 根據(jù)預(yù)設(shè)的程序和算法,對傳感器信號進(jìn)行分析和處理,計算出適合當(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)矩傳感器的信號決定電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向和助力電流的大小,從而完成實(shí)時控制助力轉(zhuǎn)向。因此,它可以很容易地實(shí)現(xiàn)在車速不同時提供電動機(jī)不同的助力效果,保證汽車在低速轉(zhuǎn)向行駛時輕便靈活,高速轉(zhuǎn)向行駛時穩(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,并將這一信號轉(zhuǎn)換為電信號傳輸給 ECU。
電子控制單元(ECU):作為 EPS 系統(tǒng)的
“大腦”,ECU 接收來自扭矩傳感器、車速傳感器等各種傳感器的信號,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)或直流無刷電機(jī),它是 EPS 系統(tǒng)的動力源,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,輸出扭矩相對較小,需要通過減速機(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,EPS系統(tǒng)會根據(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)動輕松自如,大大降低轉(zhuǎn)向操作力。通過精確的傳感器檢測和快速的電子控制,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)時調(diào)整助力大小,在低速時提供較大助力,方便轉(zhuǎn)向操作;在高速時減小助力,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)檢測到故障,會立即采取相應(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)向時才需要電機(jī)提供助力,而且電機(jī)的耗電量相對較小,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)時調(diào)整助力大小,在低速行駛時提供較大的助力,使轉(zhuǎn)向輕便靈活;在高速行駛時適當(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)計和優(yōu)化。EPS 系統(tǒng)部件相對較少,且不存在液壓油泄漏等問題,EPS 系統(tǒng)的維護(hù)成本較低,可靠性較高,使用壽命也相對較長。
環(huán)保性好:EPS 系統(tǒng)不使用液壓油,避免了液壓油泄漏對環(huán)境造成的污染,同時也有助于減少車輛的二氧化碳排放,符合現(xiàn)代汽車對環(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,通過減速增扭機(jī)構(gòu)與轉(zhuǎn)向軸相連,直接驅(qū)動轉(zhuǎn)向軸助力轉(zhuǎn)向。這樣的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單緊湊、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)勢明顯,目前占據(jù)乘用車市場絕大多數(shù)份額,但是,近幾年DP-EPS和R-EPS的市場份額在快速上升,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轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)的冗余設(shè)計、全動力轉(zhuǎn)向需求都迫使更多車型搭載DP-EPS或者R-EPS系統(tǒng);國產(chǎn)品牌的崛起,中高端車型增加,對轉(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
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,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、快速地檢測出系統(tǒng)中的故障,并及時采取相應(yīng)的容錯控制措施,確保車輛在發(fā)生故障時仍能保持一定的轉(zhuǎn)向能力。
和利時可提供電子助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)eps自動化生產(chǎn)線及其他智能底盤系統(tǒng)自動化裝配線,提供解決方案,接受非標(biāo)定制服務(wù)。