汽车管柱式电动助力转向器浅析

何永昌

摘要：本人介绍了汽车电动助力转向系统的发展现状，市场现状，重点介绍了管柱式电动助力转向器的发展情况，结构，及各部件的功能。

关键词：转向系统；电动助力转向器；转向器结构发展基本集中在转向器上。传统的HPS由于转向助力受液压泵和本身机械特性的限制，提供的助力和效率难以实现突破，一旦零件加工完成，产品的助力特性就已经确定好了，在低速时无法提供较大的助力，而在高速通常助力要求非常小以保持车辆的行驶稳定性，且液压系统时刻需要消耗能量以维持随时转向所需的高压助力，而EPS摒弃了传统的转向助力泵、转向助力油管、转向助力液等，仅在需要转向提供动能，具有良好的操控性及行驶稳定性。而在未来汽车智能化，甚至无人驾驶的发展趋势下，具有无需依赖传统发动机动力，能够自动转向的EPS将全面替代传统的HPS和EHPS。

2 EPS简介

EPS在日本最先获得实际应用，它将最新的电机技术和高性能的电子控制技术应用于汽车转向系统，从而显著改善汽车转向的动态和静态特性，大大提高了车辆行驶中驾驶员的舒适性和安全性。同时随着人们环保节能意识的增强，减少能量消耗和环境污染已成为各大汽车公司开发和研究的主流，在这方面具有绝对优势的电动助力转向技术也得到迅速发展。从研究中可以看到，在综合路面的试验中，电动助力转向系统消耗的能量仅是传统的液压助力式转向系统的十分之一，因而装配电动助力转球主要转向系统厂家均已经推出各自的管柱式电动转向系统，为满足中国庞大的市场需求，均已经在中国设立研发中心和生产基地。中国本土也出现了—批具有管柱式电动转向器开发能力的企业，例如湖北恒隆，株洲易力达，豫北等。

电动助力转向器被研发出来之后，一直被作为高新技术应用在高价位汽车上，随着近几年的发展才逐步面向大众化，普及型车型。

3 管柱式电动助力转向器结构

3.1 转向管柱

转向管柱；主要的功能如下，上端用来安装方向盘，传递驾驶者输入的力矩，调节方向盘的角度，拉出或缩进方向盘；提供能量吸收装置保证安全；附属功能，譬如：方向盘角度调整、点火开关钥匙、转向防盗锁、喇叭电路、雨刮、转向灯、钥匙驻留报警开关、制动一变速内锁系统、巡航控制器、线性换挡机构等。

3.2 传感器单元

传感器单元；主要功能是用来检测方向盘的转动角度和转向方向的。

3.3 减速器组件

减速器组件；一般由一对蜗轮蜗杆以及固定的壳体，轴承等零件组成，蜗杆承接电机转动的力矩，并将力传递到涡轮上，主要作用如下：降低来自电机的转速，同时提高输出力矩，力矩输出值等于电机输出力矩值乘以减速比；减速同时降低了负载的惯量，惯量的减少值为减速比的平方。

3.4 连接轴

连接轴，又叫中间轴；连接轴是汽车转向系统中的主要部件之一，机械连接转向管柱和机械转向器，主要功能是将转向管柱的力矩传递到机械转向器输入轴上。

3.5 电机

电机，又被称为马达；转向系统的助力是由电机提供的，目前电动助力转向器普遍采用永磁直流有刷电机、直流无刷电机和交流无刷电机。直流无刷采用电子换向，无需维护，功率密度大，但成本较高；直流有刷电机技术成熟，控制器简单，成本低，但噪音异响比较明显；交流无刷电机结构简单，易维护，但控制器复杂。

3.6 电子控制模块

电子控制模块，就是我们常叫的ECU；ECU其实是一个电子控制单元，一般是汽车内部系统控制模块的代名词。ECU的作用是根据采集的车速传感器和扭矩传感器信号，根据存储的参数数据进行逻辑分析与计算后，发出指令，控制电机输入电流的大小，从而控制电机的助力情况。此外，ECU还具有自我诊断功能，ECU通过采集传感器的扭矩、电机的电流电压、发动机工况等信号判断其系统工作状况是否正常，一旦系统工作异常，助力将自动取消，同时ECU将进行故障诊断分析，将故障信息代码存储在存储器上。