电机助力转向体系的研讨与计划

现代轿车技能寻求高效节能，高舒适性和高安全性三大方针。作为轿车最重要的子体系之一，转向体系的开展也一向尽力寻求到达这些方针。与传统液压助力转向体系(HPS)比较，电动助力转向体系(EPS)能节省油耗约3%~5%，具有结构精巧、节能环保、安全舒适等长处，是轿车助力转向体系的开展方向。

英飞凌作为国际第二大车用半导体供货商，一向致力于开发新的产品以习惯于电动助力转向体系的开展。本文首要介绍转向体系的商场剖析以及EPS的分类及其基本功用，然后在此基础上介绍英飞凌关于依据两种不同电机的EPS体系的解决方案及其产品，最终本文剖析了EPS的两个新方向以及英飞凌将选用的解决方案和新的产品技能。

1．转向体系商场剖析

在轿车的开展进程中，转向体阅历了四个阶段：从简略的纯机械式转向体系(MechanicalSteering，MS)开展到液压助力转向体系(HydraulicPowerSteering，HPS)，然后又呈现了电液助力转向体系(ElectricallyPoweredHydraulicSteering，EHPS)，而现在正开端广泛运用的是电动助力转向体系(ElectricPowerSteering，EPS)。

与传统的液压动力转向体系比较，电动助力转向体系首要有以下几个方面的优势：

1.能耗少：EPS没有转向油泵，且只在转向时电动机才供给助力，所以动力耗费和燃油耗费均可降到最低。比液压助力转向体系可节省燃油3％~5％，因而燃油经济性有了很大的进步。

2.路感好：EPS能在各种行进工况下供给最佳力，减小路面不平度所引起的对转向系的扰动。且因为EPS体系内部选用刚性衔接，体系的滞后特性能够经过软件加以操控，因而有较好的路感。

3.设备便利：EPS取消了油泵、皮带、密封件、液压软管、液压油及密封件等零件，并且其电机和减速组织设备在转向柱或装在转向器内，然后使整个转向体系的分量减轻、结构紧凑且设备便利。

4.回正性能好：EPS结构简略准确、内部阻力小、回正性能好，并且能够经过软件进行补偿，然后能够得到最佳的转向回正特性，且可改进轿车的操作稳定性。

5.运用规模广：EPS可习惯各种轿车，现在首要用于轿车和轻型载货轿车。而关于新能源车，尤其是纯电动轿车，EPS体系为其最佳挑选。

6.整车网络构建：EPS因为有CAN/LIN的网络接口，能够与轿车其它电子操控体系结合，例如自动悬架、制动防抱死(ABS)及驾驭员辅佐体系等，同享其电子设备的功用，完成愈加杂乱的功用，比方轿车智能化的终极方针：无人驾驭。

下表一是国际闻名的咨询公司StrategyAnalytics对全球转向体系的猜测，能够看到EPS将占有50%以上的商场比例。

表一：2007-2018全球转向体系商场猜测（百万套）

若分区域来看，曩昔首要在欧美和日本选用EPS。可是从2015开端，我国将超越欧美和日本，成为全球最大的EPS商场。见下表二。

表二：2007-2017全球转向体系商场分区域猜测（百万套）

若分车型来看，一切的广义乘用车都能运用EPS，从2007年至2017年的平均年增加率为15%。不过因为大型轿车和轻卡关于EPS的需求增加迅猛，表三显现从C级以下的小型轿车的比例从2007年的86%下降为2018年的66%。

表三：2007-2018全球转向体系商场分车型猜测（百万套）

2．电动助力转向体系的介绍

电动助力转向体系是在传统机械转向体系的基础上开展起来的，它运用电动机发生的动力来协助驾驭员进行转向操作。体系首要由三大部分构成：信号传感设备(包含扭矩传感器、方向盘视点传感器和车速传感器)，电子操控单元和转向助力组织(电机、离合器、减速传动组织等)。

电动机仅在需求助力时作业，驾驭员在操作转向盘时，装在转向盘轴上的扭矩传感器不断地测出转向轴上的扭短信号，该信号与车速信号一起输入到电子操控单元。电控单元依据这些输入信号，确认助力扭矩的巨细和方向，即选定电动机的电流和转向，调整转向辅佐动力的巨细。电动机的扭矩由电磁离合器经过减速组织减速增扭后，加在轿车的转向组织上，使之得到一个与轿车工况相习惯的转向作用力。

依据电机设备方位和机械结构的不同，电动助力转向体系体系能够分为：管柱助力式(ColumnMounted)，小齿轮助力式(Pinionmounted)，双小齿轮助力式(2xPinionmounted)和齿条助力式(Rackmounted)。详细的如下图一所示：

图一：电动助力转向体系的分类

管柱助力式EPS体系中将助力电机设备在管柱上，经过减速增扭组织与转向轴相连，直接驱动转向轴助力转向。这样的体系结构简略紧凑、易于设备，但因为助力电机设备在驾驭舱内，遭到空间安置和噪声的影响，电机的体积较小，输出扭矩不大，一般只用在小型及紧凑型车辆上。小齿轮助力式EPS体系中将助力电机和减速增扭组织与小齿轮相连，直接驱动齿轮完成助力转向。因为助力电机不是设备在乘客舱内，因而能够运用较大的电机以取得较高的助力扭矩，而不用忧虑电机转动惯量太大发生的噪声。双小齿轮助力式EPS体系因为增加了一对齿轮齿条而能供给比小齿轮助力式更大的助力，可是本钱上也略高。而齿条助力式EPS体系中将助力电机和减速增扭组织直接驱动齿条供给助力，因而能供给更大的助力，但整套体系结构杂乱，本钱较高，所以适用于豪华车和商务车上。