汽車管柱式電動助力轉向器淺析

何永昌

摘要：本人介紹了汽車電動助力轉向系統的發展現狀，市場現狀，重點介紹了管柱式電動助力轉向器的發展情況，結構，及各部件的功能。

關鍵詞：轉向系統；電動助力轉向器；轉向器結構發展基本集中在轉向器上。傳統的HPS由于轉向助力受液壓泵和本身機械特性的限制，提供的助力和效率難以實現突破，一旦零件加工完成，產品的助力特性就已經確定好了，在低速時無法提供較大的助力，而在高速通常助力要求非常小以保持車輛的行駛穩定性，且液壓系統時刻需要消耗能量以維持隨時轉向所需的高壓助力，而EPS摒棄了傳統的轉向助力泵、轉向助力油管、轉向助力液等，僅在需要轉向提供動能，具有良好的操控性及行駛穩定性。而在未來汽車智能化，甚至無人駕駛的發展趨勢下，具有無需依賴傳統發動機動力，能夠自動轉向的EPS將全面替代傳統的HPS和EHPS。

2 EPS簡介

EPS在日本最先獲得實際應用，它將最新的電機技術和高性能的電子控制技術應用于汽車轉向系統，從而顯著改善汽車轉向的動態和靜態特性，大大提高了車輛行駛中駕駛員的舒適性和安全性。同時隨著人們環保節能意識的增強，減少能量消耗和環境污染已成為各大汽車公司開發和研究的主流，在這方面具有絕對優勢的電動助力轉向技術也得到迅速發展。從研究中可以看到，在綜合路面的試驗中，電動助力轉向系統消耗的能量僅是傳統的液壓助力式轉向系統的十分之一，因而裝配電動助力轉球主要轉向系統廠家均已經推出各自的管柱式電動轉向系統，為滿足中國龐大的市場需求，均已經在中國設立研發中心和生產基地。中國本土也出現了—批具有管柱式電動轉向器開發能力的企業，例如湖北恒隆，株洲易力達，豫北等。

電動助力轉向器被研發出來之后，一直被作為高新技術應用在高價位汽車上，隨著近幾年的發展才逐步面向大眾化，普及型車型。

3 管柱式電動助力轉向器結構

3.1 轉向管柱

轉向管柱；主要的功能如下，上端用來安裝方向盤，傳遞駕駛者輸入的力矩，調節方向盤的角度，拉出或縮進方向盤；提供能量吸收裝置保證安全；附屬功能，譬如：方向盤角度調整、點火開關鑰匙、轉向防盜鎖、喇叭電路、雨刮、轉向燈、鑰匙駐留報警開關、制動一變速內鎖系統、巡航控制器、線性換擋機構等。

3.2 傳感器單元

傳感器單元；主要功能是用來檢測方向盤的轉動角度和轉向方向的。

3.3 減速器組件

減速器組件；一般由一對蝸輪蝸桿以及固定的殼體，軸承等零件組成，蝸桿承接電機轉動的力矩，并將力傳遞到渦輪上，主要作用如下：降低來自電機的轉速，同時提高輸出力矩，力矩輸出值等于電機輸出力矩值乘以減速比；減速同時降低了負載的慣量，慣量的減少值為減速比的平方。

3.4 連接軸

連接軸，又叫中間軸；連接軸是汽車轉向系統中的主要部件之一，機械連接轉向管柱和機械轉向器，主要功能是將轉向管柱的力矩傳遞到機械轉向器輸入軸上。

3.5 電機

電機，又被稱為馬達；轉向系統的助力是由電機提供的，目前電動助力轉向器普遍采用永磁直流有刷電機、直流無刷電機和交流無刷電機。直流無刷采用電子換向，無需維護，功率密度大，但成本較高；直流有刷電機技術成熟，控制器簡單，成本低，但噪音異響比較明顯；交流無刷電機結構簡單，易維護，但控制器復雜。

3.6 電子控制模塊

電子控制模塊，就是我們常叫的ECU；ECU其實是一個電子控制單元，一般是汽車內部系統控制模塊的代名詞。ECU的作用是根據采集的車速傳感器和扭矩傳感器信號，根據存儲的參數數據進行邏輯分析與計算后，發出指令，控制電機輸入電流的大小，從而控制電機的助力情況。此外，ECU還具有自我診斷功能，ECU通過采集傳感器的扭矩、電機的電流電壓、發動機工況等信號判斷其系統工作狀況是否正常，一旦系統工作異常，助力將自動取消，同時ECU將進行故障診斷分析，將故障信息代碼存儲在存儲器上。