方向盤下的玄機(一)：助力轉向系統解讀

范鑫

2012年09月18日 07:01 原創來源：汽車之家

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　　電動助力轉向系統（Electric power steering 簡稱EPS or EPAS) ）也是上世紀90年代后期開始才逐漸應用到量產車上的轉向技術，與液壓助力系統一樣，仍然是基于齒輪齒條式轉向機構而來，只不過助力機構由復雜的液壓機構變成了依靠電動機產生助力的系統。

　　從示意圖上我們可以看出，電動助力轉向系統的結構非常簡單，沒有了液壓泵、儲液罐、液壓管路和轉向柱閥體結構，而是由傳感器、控制單元和助力電機構成。在轉向柱位置安裝了轉矩傳感器，當方向盤轉動時，轉矩傳感器探測到轉動力矩，并將之轉化成電信號傳給控制器，車速傳感器也同時信號傳給控制器，控制器運算后向電機輸出適當的電流，驅動電機轉動，電動機通過減速機構將扭矩放大推動轉向柱或轉向拉桿運動，實現助力。其根據速度可變助力的特性能夠讓方向盤在低速時更輕盈，而在高速時更穩定。

　　電動助力轉向根據作用位置的不同主要有兩種結構。這兩種結構分別是對轉向柱和轉向拉桿施加助力。對轉向柱施加助力的電動助力結構，是將助力電機（帶有減速機構，起放大扭矩作用）直接接駁在轉向柱上，電機輸出的輔助扭矩直接施加在轉向柱上，相當于電機直接幫助我們轉動方向盤。

　　另一種結構是將助力電機布置在轉向機上，直接作用于轉向拉桿，用助力電機（帶有減速機構，起放大扭矩作用）推動拉桿幫助車輪轉向，這種結構更加緊湊，并且便于布置，目前使用比較廣泛。而且這種結構相對第一種結構而言，方向盤轉向部分與電機輔助是相對獨立的，路面的信息能夠很好的通過輪胎、齒輪齒條機構回饋至方向盤處，較第一種結構擁有更加清晰的“路感”，更好的兼顧了駕駛樂趣。我們所熟悉的寶馬、奧迪、大眾、通用等品牌使用的都是這種作用方式的助力轉向系統。

『我們所熟悉的寶馬、奧迪、大眾、通用等品牌使用的都是
這種直接作用于轉向拉桿的電動助力轉向系統』

　　電動助力轉向系統的優劣

　　相比液壓助力轉向系統，電動助力轉向有諸多優勢：

　　1.其結構簡單緊湊，制造成本低，工藝相對簡單，后期的維護和保養也更加簡單。

　　2.系統損耗低（不會像液壓助力一樣有助力液損耗），運行噪音低，不會有液壓泵或電子泵運轉的噪音，提升舒適性

　　3.同時，電動助力轉向有著良好的經濟性，純電能驅動，較機械液壓助力能耗低。

　　4.它可與其它電子系統聯用，有著強大的功能擴展性。最基本的是“助力力度隨速可變”，能夠根據車速傳感器的信息調節助力力度大小，滿足車輛高速和低速行駛時對助力大小的不同需求，響應速度較液壓助力系統更快更直接。

　　在一些高端車型上，電動助力轉向與其他系統共享總線數據，與可變阻尼懸掛、電子穩定系統等電子系統聯動，提升車輛的操控性能和主動安全表現。同時，伺服式的電動助力轉向系統能夠依靠電機非常精確的控制車輛的轉向角度，因此，自動泊車的功能和車道保持系統自動糾正方向的功能（還有一種依靠制動實現方向糾正的方式）才得以實現。

『自動泊車系統的基礎是伺服式的電動助力轉向系統』

　　之前電動助力轉向系統比較大的問題是可靠性的問題，現在電動助力轉向技術已經非常成熟。但是電子系統還是要比純機械結構“嬌氣”一些。尤其是在激烈駕駛情況下，助力電機容易出現過載，影響助力系統工作，所以很多考慮激烈駕駛工況的性能車型都還在使用液壓助力轉向系統。

　　其次，就像電子液壓助力系統一樣，電動助力轉向遇到的仍然是功率的瓶頸問題，對于目前的大多數車輛來說，使用的都是12V的電源系統，能夠帶動的助力電機功率有限，雖然可以通過搭配不同的減速機構改變助力電機的承載能力，適應范圍較電子液壓助力更廣，但是改變范圍畢竟有限，對于轉向負荷較大的大型車輛來說，電動助力仍然有些力不從心，只有在搭載高容量電池的混合動力車或電動車這類車型上上，才能夠有希望匹配大功率的助力轉向電機。