总之，微型轿车转向系统的设计，不但要求采用现代设计技术，使其使用性能符合国际标准，而且在成本方面，要力求降低成本，从而降低整车的生产成本，使广大消费者有能力购买。
第二章、转向系技术的最新发展
第一节、电动助力转向系统技术
汽车的转向，通过汽车转向系统来完成。汽车转向性能是汽车的主要性能之一,转向系统的性能直接影响到汽车的操纵稳定性,它对于确保车辆的安全行驶、少交通事故以及保护驾驶员的人身安全、改善驾驶员的工作条件起着重要的作用。
依据提供转向能源的不同，汽车转向系统可以分为机械转向系统和动力转向系统两大类。机械转向系统以驾驶员的体力为转向能源，系统的所有传力部件都是机械的，可靠性高，受外界干扰较小。但是由于受驾驶员自身力量的限制，机械转向系统输出的转向力矩相对较小，因而其应用范围受到限制。动力转向系统是在机械转向系统的基础上加设一套转向助力装置而形成的，其转向能源少量依靠驾驶员体力，大部分由助力装置来提供。动力转向系统中应用的助力装置主要有液压助力系统、电控液压助力系统和电动转向系统。目前，绝大多数商用汽车和约50％的轿车都采用动力转向系统，微型轿车也开始安装动力转向装置。液压助力转向系统从发明到现在已经有了大约半个世纪的历史，可以说是一种较为完善的系统。电控液压助力装置，并没有从根本上解决液压助力装置存在的不足。随着汽车微电子技术发展，汽车燃油节能的要求以及全球倡导环保，其固有的不足已经越来越明显，不能完全满足时代发展的要求。
电动助力转向系统( Electric Power2Assisted Steering ,简称为EPAS)使用电动机的动力帮助驾驶员进行转向。该系统将最新的电力电子技术和高性能的电机控制技术应用于汽车转向系统，能够显著改善汽车的动态性能和静态性能，提高汽车行驶中驾驶员的舒适性和安全性，减少环境污染等。Lucas公司称到，在汽车转向时，使用和不使用电动转向系统时，就像人在白天和夜晚走路一样。目前，美国德尔福属下的Saginaw、TRW和日本本田、Koyo及德国ZF等几家大公司都在竞相推出自己的电动转向系统，发展前景十分看好。
2.1.1 电动助力转向系统的组成
根据电机驱动部位不同，电动转向系统可分为转向轴驱动型、小齿轮轴驱动型和齿条轴驱动型。无论何种类型，电动转向系统一般都由转向传感器、车速传感器、微电脑控制单元、电机和离合器及助力机构等部分组成。其中转向轴驱动型（图 1 ）电动转向系统的主要部件及其功能如下：
1．转向传感器
用于检测转向盘的转向情况，由力矩传感器和旋转传感器组成。力矩传感器感知转向盘的转向力矩大小，旋转速度传感器感知转向盘的旋转速度，并把感知到的这两个信号传递到微电脑控制单元。转矩传感器采用电位计式传感器。它输出两个彼此独立的电压信号:主信号和副信号,控制单元用副信号来检查主信号是否正确。电动助力转向系统的转矩传感器主要有三种形式: 摆动杆式、双行星齿轮式和扭杆式。摆动杆式是通过测量由转向器小齿轮轴反作用力矩引起的摆杆位移量得到转向力矩的。双行星齿轮式是通过测量与扭杆相连的两套行星齿轮的相对位移得到转向力矩信号值, 扭杆位于转向输入轴和输出轴之间,行星齿轮机构也兼起减速传动机构的作用。扭杆式是通过扭杆直接测量输入轴和输出轴的相对位移, 从而测得转向力矩。
图 2 为扭杆式传感器结构图。转矩传感器感应部分包括两个线圈和一个滑套(铁芯)。轴助力式转向系统的转向轴从中间断开,上段为输入轴,下段为输出轴, 输入轴与输出轴之间用扭杆连接。传感器滑套被套在输出轴外,固定在扭杆上的导向销插入传感器滑套的斜槽中,导向销既可随输出轴一同转动, 也能沿传感器滑套的斜槽作上下移动。当道路阻力较小,转动转向盘后,滑套和转向输出轴一同转动,滑套不作上下运动;当道路阻力较高时,转向力矩增大,扭杆发生扭转,输入轴和输出轴的转角不同, 相应的导向销和滑套的转角也不同,导向销将迫使滑套上下移动。这时滑套(铁芯) 外围的两个线圈可检测到运动的大小和方向,从而获得转矩的大小和方向。
图 2、扭杆式传感器结构图
2．车速传感器
用于检测汽车的型式速度，并进行自诊断，把检测到的信号送入微电脑控制单元。
3．微电脑控制单元
它是整个控制系统的核心，完成对各个传感器输入信号的处理，依据控制规则计算出所需要的参数值，通过驱动电路，实现对电机的控制。
电动助力转向系统的控制电路核心是8 位单片机, 带有A/D 转换器和PWM单元，如图 3。转矩、转向角信号和车速经过接口电路被输入到单片机, 单片机根据这些信号计算出最优化的助力转矩,然后把已计算出来的值作为电流命令值输入到电流控制电路。电流控制电路把来自单片机的电流命令值同电机电流的实际值进行比较,并产生一个差值信号。该差值信号被送往电机驱动电路,该电路可驱动动力装置并向电机提供控制电流。当车速超过设定值时,离合器被切断,减速传动机构与电动机脱离, 接着电动机停机。
控制单元还具有失效保护和故障自诊断功能。当由电池电压过低检查电路、时钟监督电路和其它检查电路(硬件) 或由微型计算机检测出一个故障时, 微型计算机将记录下故障类型, 点亮仪表板上的故障灯,同时控制器上的故障代码显示灯点亮。此时,电动机的电流被中断, 离合器断开,系统转入人工转向状态。
图3 控制电路框图
4．电动机和离合器
电动机采用永磁直流电动机。在电动机设计时, 应着重考虑如何提高路感、降低噪音和振动。比如在电机转子周缘开设不对称或螺旋状的环槽、靠特殊形状的定子产生不均匀磁场等都可改善电动机的性能。离合器采用电磁式离合器,其由控制单元根据车速的快慢来控制。当车速在设定车速以上时,电磁离合器切断, 电动机不再提供助力, 此时, 系统不受电动机惯性力矩的影响,转入人工转向状态；在设定车速之下,电磁离合器接合, 转入助力转向状态。为了改善转向特性, 离合器设计时要让它具有一定的滞后特性。
5．助力机构
使电机产生的旋转力矩转化为横拉杆的轴向力，由横拉杆作往复运动使车轮左右摆动，实现汽车转向。
2.1.2 转向轴驱动型电动转向系统的工作原理
转向传感器感知转向盘的转向力矩和旋转速度，同时把信号输入到微电脑控制单元。车速传感器采集的汽车行驶速度信号也输入微电脑控制单元。微电脑控制单元一方面根据输入的转向盘力矩、旋转速度和汽车行驶速度信号值，得到最佳转向特性。并计算输出数据；另一方面依据从各个传感器传来的信号，检测转向状况并决定采用何种控制模式。同时将输出的数据和控制模式开关信号输入到