汽车在行驶中,经常需要改变行驶方向。转向系统作为整车的一个重要总成,是影响汽车操纵稳定性、舒适性和行驶安全性的关键系统之一。在转向系统的设计中,为缓和汽车转向轻便性和转向灵敏性之间的矛盾,大多数商用汽车及50%的轿车都采用动力转向系统[1]。20世纪50年代以来,动力转向系统经过了常规液压动力转向系统 (hydraulic power steering,简称HPS)、电液动力转向系统 (electro-hydraulic power steering,简称EHPS)、电动助力转向系统(Electrical Power Assisted Steering,简称EPS或EPAS)三个发展阶段,并有继续向电子化和智能化发展的趋势。EPAS由于其技术先进,性能优越,未来将取代其它动力转向技术,成为动力转向技术的主流。EPAS主要由扭矩传感器、车速传感器、电子控制单元(ECU)、电动机、减速机构及离合器等组成.其转向的基本原理为:当驾驶员转动方向盘时,与转向柱连接在一起的扭矩传感器把输入扭矩作用下扭杆的相对转动角位移变成电信号传给ECU。 ECU根据车速传感器和转矩传感器的信号,通过助力特性曲线,控制电动机的旋转方向和助力电流的大小,完成转向助力。因此它可以很容易地实现在不同车速时提供给电动机不同的助力效果,保证汽车在低速转向行驶时轻便灵活,高速转向行驶时具有足够的路感,且稳定可靠。
EPS是英文Electric Power Steering的缩写,也即“电动助力转向系统“,它一般由机械转向系统加上转矩传感器、车速传感器、电子控制单元、减速器、电动机等组成。它在传统机械转向系统的基础上,根据方向盘上的转矩信号和汽车的行驶车速信号,利用电子控制装置使电动机产生相应大小和方向的辅助动力,协助驾驶员进行转向操作。
具体来说是指,驾驶员在操纵方向盘进行转向时,转矩传感器检测到转向盘的转向以及转矩的大小,将电压信号输送到电子控制单元,电子控制单元根据转矩传感器检测到的转距电压信号、转动方向和车速信号等,向电动机控制器发出指令,使电动机输出相应大小和方向的转向助力转矩,从而产生辅助动力。汽车不转向时,电子控制单元不向电动机控制器发出指令,电动机不工作。
它具有以下几点优势:
节能环保
由于发动机运转时,液压泵始终处于工作状态,液压转向系统使整个发动机燃油消耗量增加了3%~5%,而EPS以蓄电池为能源,以电机为动力元件,可独立于发动机工作,EPS几乎不直接消耗发动机燃油。EPS不存在液压动力转向系统的燃油泄漏问题,EPS通过电子控制,对环境几乎没有污染,更降低了油耗。
安装方便
EPS的主要部件可以配集成在一起,易于布置,与液压动力转向系统相比减少了许多元件,没有液压系统所需要的油泵、油管、压力流量控制阀、储油罐等,元件数目少,装配方便,节约时间。
效率高
液压动力转向系统效率一般在60%~70%,而EPS的效率较高,可高达90%以上。
路感好
传统纯液压动力转向系大多采用固定放大倍数,工作驱动力大,但却不能实现汽车在各种车速下驾驶时的轻便性和路感。而EPS系统的滞后特性可以通过EPS控制器的软件加以补偿,使汽车在各种速度下都能得到满意的转向助力。
回正性好
EPS系统结构简单,不仅操作简便,还可以通过调整EPS控制器的软件,得到最佳的回正性,从而改善汽车操纵的稳定性和舒适性。
EPS就是英文Electrical Power Steering的缩写,也就是“电子助力转向系统”的意思,
EPS系统一般由机械转向系统加上转矩传感器、车速传感器、电子控制单元、减速器、电动机等组成,它在传统机械转向系统的基础上,根据方向盘上的转矩信号和汽车的行驶车速信号,利用电子控制装置使电动机产生相应大小和方向的辅助动力,协助驾驶员进行转向操作。
长期以来,汽车的动力转向系统普遍采用的是液压助力转向系统,可以说,经过了十几年的发展,液压转向技术相对要成熟许多,但是,从整个转向系统的发展趋势看,随着人们对汽车环保、节能和安全性要求的进一步提高,EPS电子助力转向以其诸多绝对的技术优势取代液压助力转向是早晚的事情。基于目前的技术发展水平,有关专家乐观估计,EPS要完全取代液压助力转向系统大约需要3~5年。