2.1.1 扭矩和转角传感器
扭矩传感器用于实时检测转向盘转矩的大小，转角传感器用于实时检测转向盘的转动方向以及转向盘的位置，并将信号输送到ECU电控单元。扭矩和转角传感器的精度决定了EPS转向系统性能的可靠性。 2.1.2 车速传感器
车速传感器用来测量车速的大小，一般采用电磁感应式传感器，安装在变速箱上。该传感器将车速变化的脉冲信号传送给电子控制单元。 2.1.3 助力电动机
助力电动机是EPS系统的执行元件，是EPS系统的动力源，直接影响着EPS系统控制的难易程度和驾驶员的手感。EPS系统对助力电机的基本要求是：应具有高的可靠性，大的功率，低噪声，较小的体积和重量；有良好的机械特性，在工作过程中，转矩波动尽量要小；转动惯量应尽可能的小。 2.1.4 减速机构
减速机构与电动机相连，起减速增扭作用。EPS系统的减速机构通常是采用涡轮蜗杆机构、循环球螺杆螺母、行星齿轮机构等。为了保证EPS系统只在预先设定的车速范围内起作用，有的EPS系统还配用离合器。当车速达到某一数值时，离合器分离，电动机停止工作，转向系统转为手动转向。 2.1.5 电子控制单元
电子控制单元根据转向盘转角、扭矩和车速信号，进行逻辑分析和计算后，发出指令，控制助力电动机的动作。此外，ECU还有安全保护和自我诊断功能。ECU通过采集电动机的电流、发电机电压、发动机工况等信号判断其系统工作状况是否正常，一旦系统工作异常，助力将自动取消，同时ECU将进行故障诊断分析。
上述关键部件共同完成EPS转向的工作原理：汽车不转向时，电机不工作。当驾驶员操纵转向盘转向时，安装在转向柱上的扭矩传感器和转角传感器将所检测到的信号传输给ECU；同时，车速传感器等其他传感器也将各自检测到的信号传给ECU。ECU根据这些信号，并结合所检测到的助力电机的电流反馈信号，进行运算处理，确定电机助力电流的大小和方向。该电流即为转向所需的助力扭矩，由电磁离合器通过减速机构减速增矩后，加载转向柱上使之得到一个与汽车
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行驶工况相适应的转向作用力。 2.2 EPS转向系统的类型
根据电动机作用位置和机械结构的不同，EPS可以分为：转向柱助力式（C-EPS）、小齿轮助力式（P-EPS）、双小齿轮助力式（D-EPS）和齿条助力式（R-EPS）这四种主要类型。 2.2.1 转向柱助力式EPS
转向柱助力式EPS的助力电机安装在转向柱上，电机助力扭矩通过蜗杆涡轮减速增扭后直接加在转向柱上。C-EPS的电机可以安装在转向柱的任何位置，成本较低；但电机和减速机构布置在驾驶舱内，更易引起噪声，而且电机的扭矩波动对驾驶员手感影响较大。主要用于车重较轻、发动机舱较小且对噪声要求相对不高的微型轿车。 2.2.2 小齿轮助力式EPS
小齿轮助力式EPS的助力电机通过小齿轮与齿条啮合，电机的助力扭矩直接加在小齿轮轴上。P-EPS转向系统刚性好，转向路感强，助力不需要管柱部分传递，电机可以提供更大的助力。但是电动机、扭矩传感器及转向机构等和转向器主动齿轮装在一个总成内，给拆装工作带来一定的困难。P-EPS主要用于需求助力较大的中小型乘用车。 2.2.3 双小齿轮助力式EPS
双小齿轮助力式EPS是P-EPS的升级版，转向齿条上安装有两个小齿轮，一个小齿轮与转向盘相连，助力电机通过另外一个小齿轮与齿条啮合，为齿条提供助力。该系统的电机可以提供比P-EPS更大的助力，但是增加了一对齿轮齿条，制造成本也就高于P-EPS。D-EPS一般用于中型乘用车。 2.2.4 齿条助力式EPS
齿条助力式EPS的电机和减速装置布置在转向齿条上，并直接驱动齿条实现助力。R-EPS提供的助力最大，而且能量损失更少；但是整套系统结构复杂，成本最高。一般用于载荷较大的豪华轿车或商务车领域。
上述四种EPS中，C-EPS结构简单、布置紧凑，制造成本最低，后期维护和保养也不算麻烦，因此，受设计与制造技术、成本等方面的限制，国内电动助力转向多以C-EPS为主，另外三种EPS的发展相对落后。
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2.3 EPS转向系统的特点及优势
EPS转向系统利用电机产生的动力协助驾驶员进行转向，并通过电控单元控制力矩大小和方向。低车速时转向轻便，高车速时转向盘沉重，有效地迎合了驾驶员驾驶舒适度的要求，同时确保了行车的稳定性。机电技术的结合使得EPS较液压助力转向系统具有如下优势：
显著降低燃油消耗。液压助力转向系统依靠发动机带动液压油泵来提供助力，不管转向或者不转向，只要发动机在运转，都会消耗部分能量。EPS转向系统只在转向时电机才提供助力；转向盘不转向时，电动机不工作，从而降低燃油消耗。因此该转向装置是按需供能的助力系统。由于不需要液压系统，即使在气温很低的环境下，EPS转向系统仍能快速响应，避免了启动预热过程，提高了燃油经济性。另一方面，EPS转向系统以汽车蓄电池的电力作为助力的能源，取代了液压装置，避免了液压助力转向系统的油液泄漏问题，符合现代社会节能环保的发展要求。
提高汽车的操纵稳定性。传统的液压助力转向系统不能非常迅速和精确地调节和控制助力的大小和方向，尤其在汽车高速行驶时，仍会提供过大的转向助力，极有可能威胁到行车安全。EPS转向系统则是电控单元控制电机根据不同的车速和转矩提供合适的助力，兼顾了低速时的转向轻便性和高速时的操纵稳定性，增强了驾驶员的路感。
改善了回正特性。转向系统的自动回正性能既可以免去驾驶员对转向盘的回正操作，又可以得到平顺的转向轨迹，提高乘客在汽车转向时的乘坐舒适度。液压助力的回正特性已没有多大的改善空间，而EPS转向系统可以通过电控单元的良好回正设计，控制电机在不同车速和转角下提供合适的回正力矩。
结构紧凑，占用空间少。电动助力转向系统取消了液压油泵、油缸、液压管路、油罐等部件，大大较少了装配的工作量，腾出更多的空间布置其他零部件。EPS转向装置采用模块化设计，对于不同的系统，无需重新设计加工，具有良好的匹配性，降低成本的同时，提高了系统设计的灵活性。 2.4 国内外EPS转向系统的发展概况
电动助力转向系统是上世纪八十年代提出的一种机电技术，日本铃木公司于1988年首先研发出EPS，先后装备在Cervo车和Alto车上。此后，日本、美国、
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德国的本田汽车公司、Delphi公司、ZF公司等汽车或零部件企业也开始研发并生产出自己的EPS产品。经过二十多年的发展，国外的EPS技术已日趋成熟。
国内EPS的研发起步较晚，并已列入高新科技产业项目之一。清华大学、同济大学、北京理工大学、华中科技大学等高校相继开展了相关研究，在系统建模和助力特性方面取得了一定的成果。这些有相关研究背景的高校与企业开展合作，形成产、学、研一体的研发模式，但没有形成大规模的产业链。目前，国内技术成熟且能实现批量生产EPS的内资企业很少，日本JTEKT、美国Delphi、德国ZF及韩国Mando等相继在中国成立了EPS生产基地，这些具有外资背景的企业占据了国内EPS市场的很大份额。
3 EPS转向系统关键技术的发展趋势
EPS转向系统这一机电技术结合的产品集成了汽车理论、传感器技术、电子控制及传统的机械设计等多领域的知识，代表着目前汽车动力转向技术的发展方向之一，并将在动力转向领域占据主导地位。为了确保该系统的优异性能，今后需在以下核心技术上取得突破与进展。 3.1 传感器新技术
在EPS转向系统中，ECU要进行助力控制必须获得行驶过程中的转向扭矩、转向盘方向和大小等动态参数，它们是ECU实施助力控制的重要依据。因此，实时测量这些参数的传感器成为EPS转向装置中的重要部件之一。 3.1.1 多信号集成转向传感器
转向传感器主要指测量扭矩和绝对转角的传感器。转向力矩和方向盘位置角度信息这两个机械量要转化为电信号比较复杂，需要通过机械与电子进行转换。转角传感器用于实时检测转向盘的转动方向以及转向盘的位置，扭矩传感器用于实时检测转向盘扭矩的大小，这些传感器都是将检测到的信号输入给ECU。因此，为了更好地减少零部件数量，节约成本，使EPS系统内布置更加紧凑，集转角和扭矩传感器功能于一体的多信号转向传感器成为发展趋势。 3.1.2 非接触式传感器
传统扭矩传感器的电阻应变片贴在扭杆上，是一种接触式的传感器。这种传感器成本低，但受温度与磨损影响易发生漂移，反应迟滞，使用寿命较低，需要
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对制造精度和扭杆刚度进行折中，一般难易实现绝对转角和角速度的测量。随着企业对EPS产品的耐久可靠性及性能的要求不断提高，采用电路检测部分和被测机械部分分离的非接触式传感器成为一种趋势。
从工作原理来看，非接触式传感器包括磁电式、光电式、磁阻式、霍尔式、光电编码器式、分相器式、声表面波式等。这些传感器有的体积小，精度高，但是抗干扰能力弱，成本较高；有的具有较强的抗干扰能力，成本低，但是精度不太理想。因此，开发低成本、高性能的非接触式传感器是推进EPS发展的竞争力之一。英飞凌公司生产的TLE4998系列霍尔传感器是目前非接触式传感器中比较成熟的产品之一，大众汽车不伦瑞克工厂生产的EPS转向系统已采用了该可编程线性霍尔传感器。
3.1.3 基于CAN总线控制的车速传感器
在现代汽车电气系统中，总线技术越来越多地被应用，其中传感器的输出信号不再与接收器直接连接，而是通过控制器将传感信号转换为数字信号并发送给通讯总线，接收器从通讯总线监听所需的传感信号。车速传感器是EPS系统的主要部件之一，为了简化车内线束连接关系，基于CAN总线控制的车速传感器是汽车电子技术的发展趋势。这种传感器具有抗干扰性强、信息识别准确度高、有效控制成本等优点，实用性强，也是实现EPS转向装置与整车系统集成的内在要求之一。 3.2 无刷电机技术
电动机根据ECU的控制指令输出合适的助力扭矩，是EPS转向系统的供能部件，在很大程度上牵制着整个转向系统的性能。目前，多数已产品化的EPS采用的是有刷直流电机，这种电机的技术成熟、控制器简单、成本低，因此在短时间内仍将在EPS电机中占据主导地位。但是有刷电机的电刷易磨损、功率密度较低、转向器的电火花容易产生电磁干扰，难以很好地满足转向系统的需求。
无刷直流电机是在有刷电机的基础上发展起来的，取消了机械转向器和电刷，结构简单、体积小，环境适应能力强。无刷电机采用电子换向，减少了换向时的电火花，不需要经常维护，有较高的功率。这样就可以在不增加系统体积的情况下，将EPS用于需要较大转向力矩的汽车上。
另一方面，汽车转向阻力主要由转向轴的载荷决定，目前汽车上的电源所能
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