1 绪论
1 绪论
1.1 项目研究的目的及其意义
随着近年来电子控制技术的成熟和成本的降低，EPS越来越受到人们的重视， 并以其具有传统动力转向系统不可比拟的优点，迅速迈向了应用领域，部分取代了液压动力转向系统(Hydraulic Power Steering，简称HPS)。电子控制技术在汽车动力转向系统中的应用，使汽车的驾驶性能达到令人满意的程度。电动助力转向系统( EPS) 在汽车低速行驶转向时减轻转向力使转向轻便、灵活；在汽车高速行驶转向时，适当加重转向力，从而提高了高速行驶时的操纵稳定性，增强了“路感”。不仅如此，EPS的能耗是HPS能耗的1/3以下，且前者比后者使整车油耗下降可达3%～5%。因而,EPS将成为汽车传统转向系统理想的升级换代产品。
1.2电动助力转向系统的发展过程及其发展现状
1.2.1国内发展现状
2006年，国内汽车产销均超过500万，目前国内开发的EPS主要针对1.6排量以下的
中小型汽车，而1.6排量以下的汽车约占70% 左右，因此市场潜力巨大。当前国内实际安装EPS的汽车已达到15%，主要是昌河北斗星、哈飞路宝等，轿车有广州本田飞渡、上海大众途安、长安雨燕、一汽天津花冠3. 0、一汽大众开迪及郑州日产MPV 旅行车，这些厂家都在寻求国产化合作伙伴。批量安装国产EPS的车型有: 爱迪尔车、新雅图轿车及吉利轿车；小批安装国产EPS的车型有天津夏利双环S6小贵族汽车；正在试装EPS的车型有: 天津夏利X121轿车、福瑞达面包车、奇瑞QQ轿车及杨子皮卡等车型。一汽轿车也准备安装国产电动转向器，正在寻求有实力的合作伙伴。重庆长安铃木、长安福特准备在其生产的新车型中试装电动转向器。研制EPS的厂家和科研院所已有好几十家，其中科研院所有清华大学、北京理工大学、天津大学、吉林工业大学及重庆大学等。传统的汽车转向器厂家有湖北恒隆、南京标准件厂、杭州万向集团、重庆驰骋、天津津丰、浙江万达、浙江双辉剑、杭州世宝、跃进汽车转向器公司及豫北光洋等厂家。但由于EPS为机电一体的高科技产品，传统的汽车转向器厂家缺乏控制器开发方面的电子专家；而科研院所重于理论研究，缺乏实际经验和批生产建
第1页 共36页
1 绪论
线的能力，因而EPS研制进展较慢。 1.2.2 电动助力转向系统国外发展现状
国外研发生产ESP的企业主要有美国的德尔福(Delphi )天合(TRW )，日本光洋精工(NSK)、KOYO和Showa，德国的采埃孚(ZF)，英国的卢卡斯(LUCAS）等，都已具备大规模批量生产的能力。其中以Delphi公司和NSK公司为主要代表从EPS控制策略的发展趋势来看，今后控制信号将不再仅仅依靠车速与扭矩信号，而是根据转向角、转向速度横向加速度、前轴重力等多种信号进行与汽车特性相吻合的综合控制，以获得更好的转向路感。目前已经开始这方面的研究Roy Macc通过将横摆角速度信号作为反馈信息引入到ESP的控制中，用于加强汽车在低附着率的地面上行驶的操纵稳定性，在ESP的助力特性性能评价故障诊断及测试系统方面也有专家，学者进行这方面的研究 zebra ，Davidia 针对EPS系统的稳定性进行了动力学分析，并指出：稳定性是由助力特性曲线的方程参数决定的，并根据路感等给出了助力特性的定性描述。从国内外的研究来看，EPS今后的研究主要集中在以下几方面:EPS助力控制策略助力控制是在转向过程中为减轻转向盘的操纵力，通过减速机构把助力电机的力矩作用到机械转向系上的一种基本控制模式 助力控制策略的主要目的是根据转向助力特性曲线确定助力电动机的助力大小，辅助驾驶员实现汽车转向、控制策略是EPS研究的重点系统匹配技术助力特性的匹配电机、减速机构的匹配、传感器的匹配以及ESP系统与其它子系统进行匹配。是使整车性能达到最优的关键可靠性转向系统是驾乘人员的生命线之一，必须保证高度可靠性。ESP除了应有良好的硬件保证外，还需要良好的软件做支撑，因此对ESP的可靠性提出了很高的要求。
1.3 研究内容
本文从发展历程，结构，工作原理等来系统地阐述了电动助力转向系统。并分析比较了传统转向系统与电动助力转向系统的优缺点，最后本文还展望了未来的转向系统—线控转向系统。
第2页 共36页
2 助力转向系统
2 助力转向系统
2.1助力转向系统的发展及其分类
助力转向是协助驾驶员作汽车方向调整，为驾驶员减轻打方向盘的用力强度，当然，助力转向在汽车行驶的安全性、经济性上也一定的作用。在汽车的发展历程中，转向系统经历了四个发展阶段：从最初的机械式转向系统（Manual Steering，简称MS）发展为液压助力转向系统（Hydraulic Power Steering，简称HPS），然后又出现了电控液压助力转向系统（Electro Hydraulic Power Steering，简称EHPS）和电动助力转向系统（Electric Power Steering，简称EPS）。 （1）机械式液压动力转向系统
机械式的液压动力转向系统一般由液压泵、油管、压力流量控制阀体、V型传动皮带、储油罐等部件构成。无论车是否转向，这套系统都要工作，而且在大转向车速较低时，需要液压泵输出更大的功率以获得比较大的助力。所以，也在一定程度上浪费了资源。开这样的车，尤其是时低速转弯的时候，觉得方向比较沉，发动机也比较费力气。又由于液压泵的压力很大，也比较容易损害助力系统。 还有，机械式液压助力转向系统由液压泵及管路和油缸组成，为保持压力，不论是否需要转向助力，系统总要处于工作状态，能耗较高，这也是耗资源的一个原因所在。 一般经济型轿车使用机械液压助力系统的比较多。 （2）电子液压助力转向系统
主要构件：储油罐、助力转向控制单元、电动泵、转向机、助力转向传感器等，其中助力转向控制单元和电动泵是一个整体结构。工作原理：电子液压转向助力系统克服了传统的液压转向助力系统的缺点。它所采用的液压泵不再靠发动机皮带直接驱动，而是采用一个电动泵，它所有的工作的状态都是由电子控制单元根据车辆的行驶速度、转向角度等信号计算出的最理想状态。简单地说，在低速大转向时，电子控制单元驱动电子液压泵以高速运转输出较大功率，使驾驶员打方向省力；汽车在高速行驶时，液压控制单元驱动电子液压泵以较低的速度运转，在不至于影响高速打转向的需要同时，节省一部分发动机功率。是使用较为普遍的助力转向系统。 （3）电动助力转向系统(EPS)
第3页 共36页
2 助力转向系统
电动助力转向系统的英文全称是Electronic Power Steering，简称EPS，它利用电
第4页 共36页
2 助力转向系统
动机产生的动力协助驾车者进行动力转向。EPS的构成，不同的车尽管结构部件不一样，但大体是雷同。一般是由转矩(转向)传感器、电子控制单元、电动机、减速器、机械转向器、以及畜电池电源所构成。电子控制动力转向系统（简称EPS-Electronic Control Power Steering），根据动力源不同又可分为液压式电子控制动力转向系统（液压式EPS）和电动式电子控制动力转向系统（电动式EPS）。液压式EPS是在传统的液压动力转向系统的基础上增设了控制液体流量的电磁阀、车速传感器和电子控制单元等，电子控制单元根据检测到的车速信号，控制电磁阀，使转向动力放大倍率实现连续可调，从而满足高、低速时的转向助力要求。电动式EPS是利用直流电动机作为动力源，电子控制单元根据转向参数和车速等信号，控制电动机扭矩的大小和方向。电动机的扭矩由电磁离合器通过减速机构减速增扭后，加在汽车的转向机构上，使之得到一个与工况相适应的转向作用力。
电子控制动力转向系统（EPS）可以在低速时减轻转向力以提高转向系统的操纵性；在高速时则可适当加重转向力，以提高操纵稳定性。液压式电子控制动力转向系统是在传统的液压动力转向系统的基础上增设电子控制装置而构成的。根据控制方式的不同，液压式电子控制动力转向系统又可分为流量控制式、反力控制式和阀灵敏度控制式三种形式。
第5页 共36页