浅谈汽车电动助力转向系统调校

曹俊芳、黄巨成、古红晓、汪伟

（奇瑞商用车（安徽）有限公司 241006)

0 引言

电动助力转向系统（Electric Power Steering，缩写EPS）是一种直接依靠电机提供辅助扭矩的动力转向系统，主要由扭矩传感器、角度传感器、电动机、减速机构和电子控制单元（ECU）等组成[1]。

与液压式助力转向系统相比，电动助力转向系统有很多优点。它可帮助驾驶人减轻体力上和精神上的劳累程度，这是通过“按需”方式来实现的，也就是说，只有当驾驶人需要转向助力时，助力系统才会工作[2]。

驾驶员所需转向助力的大小和手感，是通过对电子控制单元里助力曲线的调试来实现。因此，本文针对汽车电动助力转向系统调试过程进行探讨。

1 软件调试

软件调试是指通过对ECU中助力曲线参数及阻尼补偿参数等的修正，使电机在不同车速下提供不同的助力，达到驾驶员的驾驶需求。

1.1 电机输出力矩，即转速曲线参数

针对不同车型，所需电机提供的助力也不同。以某7座运动型多功能车为例（图1），其满载前轴荷为1 050 kg，计算得出齿条最大输出力为8 500 N，当在某车速下需要电机输出力矩为1 N·m时，电机的转速为3 000 r/min。

电机输出力矩，即转速曲线反应电机助力特性，在电机特性曲线的基础上，对ECU中的助力曲线进行调试。一般情况下，电机特性曲线确定后不再进行修正。

图1 某7座运动型多功能车电机特性曲线

图2 某7座运动型多功能车转向助力曲线

1.2 转向助力曲线参数

当电机的特性曲线确定时，汽车转向性能的调试即为转向助力曲线（图2）的调试。不同车速下换向时对方向盘施加的扭矩不同，而整车满载前轴荷是固定的，因此需要电动助力转向系统（EPS）根据输入扭矩的不同，产生对应的输出扭矩，为驾驶员提供转向助力。

配置EPS的汽车，一般要求低速时（0～40 km/h）方向盘手力轻便，中高速时（40～80 km/h）适中，高速时（大于80 km/h）偏重，以保证高速驾驶的安全稳定性。助力曲线中可调整的数值，反应的是曲线输入扭矩区间的斜率。

在某车速下，曲线斜率越大，方向盘上施加的力越小，转向越轻便。随着车速的递增，每条曲线的间隔应保持均匀，在方向盘上反应出手力的均匀增加，线性感较强。

有的汽车在行驶时方向盘在中间位置时，可以左右小浮动的晃动，但是车辆的轨迹不会发生变化，从而给驾驶员一种“不清晰”的感受，所以中间位置感成为转向性能评分的一项指标。在助力曲线中，P0值表示助力“死区”，当在方向盘上施加的手力矩大于EPS的输出力矩，会产生“死区”无响应感觉。适当提升P0值，增大“死区”输出力矩，配合高频增益调整，增强中间位置感。

1.3 主动回正参数

汽车的主动回正功能与车轮结构形式、车轮外倾角、主销后倾角、内倾角、四轮参数及前桥总成摩擦力矩相关[3]，所以受影响的因素也较多。带有角度传感器且配备EPS的汽车具备了辅助汽车主动回正功能，回正性能可通过回正曲线（图3）调试。随着车速提升，EPS提供的回正力矩降低，高速时（大于80 km/h）一般是不提供回正力矩的。

图3 某7座运动型多功能车主动回正参数

2 硬件调试

某款运动型多功能车助力曲线调整到极限时，仍存在中间位置感差问题，此时需从转向管柱和转向机硬件上，提升整个系统的刚度以改善中间位置感。

2.1 转向管柱总成刚度

转向管柱总成刚度值低，转向时扭杆响应迟滞，产生较大的中间位置“死区”；转向管柱总成刚度高，转向手力值大。因此，合适的总成刚度是提升转向性能的重要参数。针对某款运动型多功能车，理论满载前轴荷为1 050 kg，转向管柱总成扭转刚度一般定义为2.5～2.8 kN/mm。

2.2 转向机安装座衬套刚度

对于两点安装的转向机，安装点的结构一般选用分段式结构，上下衬套对压（图4），衬套刚度的选型也影响整个转向系统刚度性能。针对某运动型多功能车，转向机安装衬套刚度定义为1.5 kN/mm，能很大程度改善转向中间位置感。

图4 转向机安装点结构

2.3 转向系统刚度

经过多轮实车验证，转向管柱和转向机总成刚度的提升，最终使转向系统刚度提升为1.8～1.9 N·m/°，再配合转向助力曲线调校，能有效改善中间位置感觉，增强路感。

3 结束语

针对上述电动助力转向系统调校方法的陈述，电机输出力矩，即转速曲线是在车型整车参数确定之后，EPS计算选型时进行确定。一般情况下，电机特性曲线一经确定，后续调校过程不再更改。转向助力曲线和主动回正曲线是整个转向系统匹配调校过程中的主要手段。当助力曲线调试仍不能满足转向性能要求时，则需通过调整转向管柱和转向机硬件参数，例如提升系统刚度值，辅助提升转向性能。

综上所述，转向系统调校不是依靠某个控制单元实现，而是软件和硬件共同配合的结果。硬件性能达标是软件提升的基础，软、硬件共同作用使转向性能达到所期目标，提升产品品质，减少客户抱怨。