一、 汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)發(fā)展情況

1.助力轉(zhuǎn)向分類

• 機(jī)械轉(zhuǎn)向

• 液壓助力轉(zhuǎn)向

• 電控液壓助力轉(zhuǎn)向

• 電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向

2.液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（HPS）

液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)采用液壓伺服控制方式構(gòu)成的液壓控制系統(tǒng)，主要由V型傳動(dòng)皮帶、壓力流量控制閥體、油管、動(dòng)力缸、轉(zhuǎn)向助力泵、轉(zhuǎn)向柱、轉(zhuǎn)向傳動(dòng)軸、儲(chǔ)油罐等部件構(gòu)成

優(yōu)點(diǎn)：

• 采用機(jī)械部件連接，操控精準(zhǔn)，路感直接，信息反饋豐富

• 液壓泵由發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，轉(zhuǎn)向動(dòng)力充沛，技術(shù)成熟，可靠性高，平均制造成本低

缺點(diǎn)：

• 低速大轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)彎時(shí)比較沉

• 依靠發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力來驅(qū)動(dòng)油泵，能耗比較高

• 液壓系統(tǒng)的管路結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，油路經(jīng)常保持高壓狀態(tài)，使用壽命受到影響。

3.電控液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（EHPS）

電控液壓助力系統(tǒng)（EHPS）的主要由儲(chǔ)油罐、控制單元、電動(dòng)泵、轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)、助力轉(zhuǎn)向傳感器等構(gòu)成。

電控液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（EHPS）

優(yōu)點(diǎn)：

• 采用電動(dòng)液壓泵,低速輸出大扭矩，高速輸出小扭矩

缺點(diǎn)：

• 結(jié)構(gòu)復(fù)雜、不便于安裝維修及檢測(cè)、造價(jià)較高，無法克服液壓系統(tǒng)的缺點(diǎn)，如滲油問題、低溫工作性能

4.電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（EPS）

電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（EPS）是一種直接依靠電動(dòng)機(jī)提供輔助轉(zhuǎn)矩的動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，可以根據(jù)不同的使用工況控制電動(dòng)機(jī)提供不同的動(dòng)力，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向助力隨車速的變化而變化，且僅在需要轉(zhuǎn)向的時(shí)候提供轉(zhuǎn)向動(dòng)力，降低燃油消耗率，且轉(zhuǎn)向更加輕便。

電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（EPS）結(jié)構(gòu)組成

優(yōu)點(diǎn)：

• 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單

• 降低油耗

• 噪聲小

• 助力效果好

• 實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)主動(dòng)回正

• 環(huán)保性好

二、 電動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作原理

1.電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（EPS）的分類

電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（EPS）根據(jù)電機(jī)驅(qū)動(dòng)部位和機(jī)械結(jié)構(gòu)的不同，可將電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（EPS）分為轉(zhuǎn)向軸助力式、齒輪助力式和齒條助力式。

電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（EPS）的類型

2.電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（EPS）的結(jié)構(gòu)

電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（EPS）直接依靠電動(dòng)機(jī)提供輔助轉(zhuǎn)向動(dòng)力。

EPS主要由轉(zhuǎn)矩傳感器、轉(zhuǎn)角傳感器、車速傳感器、電動(dòng)機(jī)、電磁離合器、減速機(jī)構(gòu)、電子控制單元（ECU）等組成。

電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（EPS）結(jié)構(gòu)示意圖

（1）轉(zhuǎn)矩傳感器

轉(zhuǎn)矩傳感器用于檢測(cè)作用于轉(zhuǎn)向盤上扭矩信號(hào)的大小與方向

接觸式扭桿電位計(jì)傳感器是在轉(zhuǎn)向軸位置加一根扭桿，通過扭桿檢測(cè)輸入軸與輸出軸的相對(duì)扭轉(zhuǎn)位移，并將這種扭轉(zhuǎn)變化輸入給ECU。

接觸式轉(zhuǎn)矩傳感器

（2）電動(dòng)機(jī)

EPS一般常采用直流無刷永磁電動(dòng)機(jī),無刷永磁電動(dòng)機(jī)具有無激磁損耗、效率較高、體積較小等特點(diǎn)。

（3）電磁離合器

電磁離合器可以保證電動(dòng)助力只在預(yù)定的范圍內(nèi)起作用。

當(dāng)車速、電流超過限定的最大值或轉(zhuǎn)向系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，離合器便自動(dòng)切斷電動(dòng)機(jī)動(dòng)力，恢復(fù)手動(dòng)控制轉(zhuǎn)向。

單片干式電磁離合器

（4）減速機(jī)構(gòu)

減速機(jī)構(gòu)用來增大電動(dòng)機(jī)傳遞給轉(zhuǎn)向器的轉(zhuǎn)矩。

渦輪蝸桿減速機(jī)構(gòu)

電動(dòng)式EPS以直流電動(dòng)機(jī)作為助力源，電子控制單元根據(jù)車速和轉(zhuǎn)向參數(shù)控制電動(dòng)機(jī)通電電流強(qiáng)度，調(diào)節(jié)加力電動(dòng)機(jī)工作力矩，進(jìn)而控制轉(zhuǎn)向助力強(qiáng)度。

電動(dòng)式EPS的助力作用受電腦控制，在低速轉(zhuǎn)向時(shí)的助力作用最強(qiáng)，隨著車速的升高助力作用逐漸減弱。

電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（EPS）

三、 線控轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)及原理

1.線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（SBW）

汽車線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（SBW）取消了轉(zhuǎn)向盤與轉(zhuǎn)向輪之間的機(jī)械連接，完全由電能實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向，擺脫了傳統(tǒng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的各種限制，不但可以自由設(shè)計(jì)汽車轉(zhuǎn)向的力傳遞特性，設(shè)計(jì)汽車轉(zhuǎn)向的角傳遞特性，通過控制算法實(shí)現(xiàn)智能化車輛轉(zhuǎn)向，而且比傳統(tǒng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)更加節(jié)省安裝空間，重量更輕。

線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（SBW）結(jié)構(gòu)組成

1）線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成

（1）轉(zhuǎn)向盤傳感器：轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)帶動(dòng)轉(zhuǎn)角傳感器的大齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，大齒輪帶動(dòng)裝有磁體的兩個(gè)小齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)，通過敏感電路檢測(cè)這種變化產(chǎn)生的轉(zhuǎn)角信號(hào)，通過CAN總線將數(shù)據(jù)發(fā)送出去。

（2）路感電機(jī)：將主控制器傳來的回正信號(hào)轉(zhuǎn)化為回正力矩，向駕駛員提供路感。

轉(zhuǎn)向執(zhí)行總成：快速響應(yīng)主控制器傳來的轉(zhuǎn)角信號(hào)，完成車輛的轉(zhuǎn)向。

（3）主控制器：采集包括轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角、轉(zhuǎn)向盤扭矩、車速等傳感器的信息，根據(jù)內(nèi)部的程序，計(jì)算出合適的前輪轉(zhuǎn)角發(fā)送到轉(zhuǎn)向執(zhí)行電機(jī)，實(shí)現(xiàn)車輛轉(zhuǎn)向，計(jì)算出合適的回正力矩傳遞給路感電機(jī)，向駕駛員提供路感。

2）線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)與傳統(tǒng)電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向區(qū)別

EPS與線控轉(zhuǎn)向之間的主要差異就是線控轉(zhuǎn)向取消了方向盤與車輪之間的機(jī)械連接，用傳感器獲得方向盤的轉(zhuǎn)角數(shù)據(jù)，然后 ECU將其折算為具體的驅(qū)動(dòng)力數(shù)據(jù)，用電機(jī)推動(dòng)轉(zhuǎn)向機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)車輪。

而EPS 則根據(jù)駕駛員的轉(zhuǎn)角來增加轉(zhuǎn)向力。

線控轉(zhuǎn)向的缺點(diǎn)是需要模擬一個(gè)方向盤的力回饋，因?yàn)榉较虮P沒有和機(jī)械部分連接，駕駛者感覺不到路面?zhèn)鲗?dǎo)來的阻力，會(huì)失去路感，不過在無人車上，就無需考慮這個(gè)了。

在Q50L 上線控轉(zhuǎn)向還保留機(jī)械裝置，保證即使電子系統(tǒng)全部失效，依然可以正常轉(zhuǎn)向。

四、 線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)典型應(yīng)用

日產(chǎn)旗下的英菲尼迪 Q50 DAS系統(tǒng)

三個(gè)ECU屬于并聯(lián)關(guān)系，負(fù)責(zé)的內(nèi)容各不相同（從左至右分別為左前輪、方向盤、右前輪），并同時(shí)彼此互相監(jiān)測(cè)其它兩個(gè)ECU的工作情況。

當(dāng)任意一個(gè)ECU被監(jiān)測(cè)到出現(xiàn)了問題時(shí)，備用模式將立刻通過一個(gè)離合器被激活，恢復(fù)至傳統(tǒng)的機(jī)械傳動(dòng)轉(zhuǎn)向模式，確保萬無一失。

但在正常情況下，轉(zhuǎn)向方向盤靠備用離合器保持與轉(zhuǎn)向齒條和前輪分離。

而轉(zhuǎn)向力電機(jī)對(duì)方向盤/駕駛員產(chǎn)生適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)向力反饋。

Q50的線控主動(dòng)轉(zhuǎn)向（DAS）與傳統(tǒng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)區(qū)別最大的是正常狀態(tài)下，方向盤和車輪沒有機(jī)械連接，而是依靠電路傳送信號(hào)。

線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在保證與傳統(tǒng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)一樣精確和快速的同時(shí)，還可以過濾多余路面信息，降低駕駛者的疲勞程度。

操控性：由于采用電子信號(hào)控制從而消除了轉(zhuǎn)向力在傳遞過程中產(chǎn)生的遲滯，DAS明顯比傳統(tǒng)轉(zhuǎn)向更加靈敏和精準(zhǔn)，使普通駕駛者無論在激烈駕駛或是日常駕駛中都能夠以前所未有的時(shí)時(shí)掌控車輛的轉(zhuǎn)向狀況，享受更多駕駛樂趣。