电动叉车助力转向系统的研究现状与发展趋势

1贾中楠 2马溢坚 3 邵光杰

（1.杭州职业技术学院，2.3.浙江省特种设备检验研究院，浙江 杭州 310012）

叉车转向系统是用来控制叉车行驶方向的机构。叉车的转向系统主要有三种形式：机械式、液压式、电动式。助力转向系统是在机械转向机构的基础上加装了转向加力系统，转向加力系统在驾驶员转动车辆的时候提供一定的助力转矩，使车辆驾驶员的负担减轻，驾驶更加舒适。

一、电动叉车电动助力转向系统的现状

电动叉车动力转向系统根据提供助力的方式不同，可以分为液压助力转向系统和电动助力转向系统。液压助力转向系统（Hydraulic Power Steering，HPS）结构紧凑、转向角度越大提供的助力越大、工作可靠，但是能量消耗较大、效率低、噪音大。随着电子技术和半导体工业的快速发展，继机械助力转向系统和液压助力转向系统之后，电动助力转向系统(Electric Power Steering System，EPS)逐渐发展起来，并得到了越来越广泛的应用。与液压助力转向系统相比电动助力转向系统(Electric Power Steering System，EPS)由电动机提供转向助力，能量损耗低、结构相对简单更加紧凑、并且可以使叉车转向性能得到明显改善。

电动助力转向系统的基本结构组成由图1-1所示，主要由控制单元、传感器单元和助力单元三大部分组成。电动助力转向系统的控制核心为电子控制单元（ECU），电动助力转向系统动力来源为电动机，电动助力转向系统整个系统的输入变量为车速和方向盘转矩。电动助力转向系统系统相比于机械助力转向系统和液压助力转向系统使用性能更加卓越、更加稳定和可靠、成本低、运行效率高、并且可以实现全面的数字化控制。因此，电动助力转向系统一经问世便得到了迅速的发展和应用。

图1-1 EPS系统基本结构组成

我国虽然对电动助力转向系统（EPS）的研究相比于日本和欧美等发达国家起步较晚，电动助力转向系统（EPS）大多还依赖进口，但是近年来越来越多的高校和科研机构对这一方面开展了研究和开发。华中科技大学、天津大学和吉林大学等对电动助力转向系统（EPS）的转向特性进行了研究。合肥工业大学在汽车电动助力转向系统（EPS）的基础上，提出了适合电动叉车工作特点的控制策略。清华大学对电动助力转向系统（EPS）控制策略、转向台架等方面也进行了深入研究，并取得了许多成果。我国也大力支持和鼓励对电动助力转向系统（EPS）的研究。我国科技部、国家税务总局和财政部于2000年9月联合公布，将电动助力转向系统（EPS）列为汽车零部件“高新技术产品”之一。随着控制技术和电子技术的飞速发展，电动助力转向系统取代机械转向系统和液压转向系统已经成为必然趋势。

二、电动叉车电动助力转向系统的发展趋势

电动助力转向系统（EPS）作为典型的机电一体化产品，涉及电力电子技术、电机学、控制理论、机械设计制造技术、传感器技术等多个方面的内容，是现代科学技术飞速发展下的产物。随着控制技术、转向技术和电力电子技术的快速发展，电动助力转向系统（EPS）的结构将更加简单、占用空间将更小，转向回正特性和转向跟随性将得到改善和增强，操纵稳定性能将得到大幅度提升。随着模糊控制、矢量控制、神经网络等思想的不断发展和引入，电动助力转向系统（EPS）也逐渐向着智能化和线控化的方向发展。电动助力转向系统（EPS）是现代转向系统发展的必然选择。我国也大力支持和鼓励对电动助力转向系统（EPS）的研究，并将电动助力转向系统（EPS）列为汽车零部件“高新技术产品”之一。随着控制技术和电子技术的飞速发展，电动助力转向系统取代机械转向系统和液压转向系统已经成为必然趋势。

此外，目前电动叉车电动助力转向电机多为有刷直流电机。但是有刷直流电机存在电刷和换向器，使得其结构复杂，换相时会产生火花和磨损可靠性差需要经常维护、维护成本增加，同时换向器的存在也使电机的动态性能受到影响。随着电子电力技术的不断发展，以及稀土永磁体的发现，永磁无刷直流电机用电子换相取代了有刷直流电机的机械换相，使电机性能得到很大提升。与有刷直流电机相比，永磁无刷直流电机成本略高，但是由于没有电刷和换向器结构简单，不会产生电火花和磨损，效率高、可靠性高、寿命较长，并且控制方便、响应快。电动叉车电动助力转向用电机将逐渐被永磁无刷直流电机所取代。