電動(dòng)助力轉向系統(Electric power steering 簡(jiǎn)稱(chēng)EPS or EPAS) )也是上世紀90年代后期開(kāi)始才逐漸應用到量產(chǎn)車(chē)上的轉向技術(shù),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(lái),只不過(guò)助力機構由復雜的液壓機構變成了依靠電動(dòng)機產(chǎn)生助力的系統。
從示意圖上我們可以看出,電動(dòng)助力轉向系統的結構非常簡(jiǎn)單,沒(méi)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(pán)轉動(dòng)時(shí),轉矩傳感器探測到轉動(dòng)力矩,并將之轉化成電信號傳給控制器,車(chē)速傳感器也同時(shí)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(dòng)電機轉動(dòng),電動(dòng)機通過(guò)減速機構將扭矩放大推動(dòng)轉向柱或轉向拉桿運動(dòng),實(shí)現助力。其根據速度可變助力的特性能夠讓方向盤(pán)在低速時(shí)更輕盈,而在高速時(shí)更穩定。
電動(dòng)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(dòng)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(dòng)方向盤(pán)。
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(dòng)拉桿幫助車(chē)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(pán)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(guò)輪胎、齒輪齒條機構回饋至方向盤(pán)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(lè )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(dòng)助力轉向系統』
電動(dòng)助力轉向系統的優(yōu)劣
相比液壓助力轉向系統,電動(dòng)助力轉向有諸多優(yōu)勢:
1.其結構簡(jiǎn)單緊湊,制造成本低,工藝相對簡(jiǎn)單,后期的維護和保養也更加簡(jiǎn)單。
2.系統損耗低(不會(huì )像液壓助力一樣有助力液損耗),運行噪音低,不會(huì )有液壓泵或電子泵運轉的噪音,提升舒適性
3.同時(shí),電動(dòng)助力轉向有著(zhù)良好的經(jīng)濟性,純電能驅動(dòng),較機械液壓助力能耗低。
4.它可與其它電子系統聯(lián)用,有著(zhù)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(chē)速傳感器的信息調節助力力度大小,滿(mǎn)足車(chē)輛高速和低速行駛時(shí)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(chē)型上,電動(dòng)助力轉向與其他系統共享總線(xiàn)數據,與可變阻尼懸掛、電子穩定系統等電子系統聯(lián)動(dòng),提升車(chē)輛的操控性能和主動(dòng)安全表現。同時(shí),伺服式的電動(dòng)助力轉向系統能夠依靠電機非常精確的控制車(chē)輛的轉向角度,因此,自動(dòng)泊車(chē)的功能和車(chē)道保持系統自動(dòng)糾正方向的功能(還有一種依靠制動(dòng)實(shí)現方向糾正的方式)才得以實(shí)現。
『自動(dòng)泊車(chē)系統的基礎是伺服式的電動(dòng)助力轉向系統』
之前電動(dòng)助力轉向系統比較大的問(wèn)題是可靠性的問(wèn)題,現在電動(dòng)助力轉向技術(shù)已經(jīng)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(guò)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(chē)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(dòng)助力轉向遇到的仍然是功率的瓶頸問(wèn)題,對于目前的大多數車(chē)輛來(lái)說(shuō),使用的都是12V的電源系統,能夠帶動(dòng)的助力電機功率有限,雖然可以通過(guò)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(chē)輛來(lái)說(shuō),電動(dòng)助力仍然有些力不從心,只有在搭載高容量電池的混合動(dòng)力車(chē)或電動(dòng)車(chē)這類(lèi)車(chē)型上上,才能夠有希望匹配大功率的助力轉向電機。
在汽車(chē)產(chǎn)品環(huán)保、低能耗和智能化的大方向下,電動(dòng)助力轉向系統已經(jīng)成為了主流的趨勢,目前像5系Li、奧迪新A6L這類(lèi)大尺寸的行政級別車(chē)型已經(jīng)全系配備了電動(dòng)助力轉向系統,電動(dòng)助力轉向在功能上的擴展性是其它助力轉向系統無(wú)法比擬的,相信在未來(lái)會(huì )有更多豪華車(chē)加入電動(dòng)助力轉向的陣營(yíng)。
小結:
本文簡(jiǎn)單介紹了目前主要的兩大類(lèi)轉向助力系統,并將它們各自的優(yōu)缺點(diǎn)做了簡(jiǎn)單的介紹,相信大家都已經(jīng)有了初步的理解。在接下來(lái)的文章中我們將會(huì )針對實(shí)際車(chē)型做“可變助力”轉向系統的解讀,并將帶領(lǐng)大家回顧傳統的機械式轉向系統,敬請期待。
在方向盤(pán)下的玄機(2)中,我們將帶您詳細了解各種“可變”轉向系統:凱旋與標致307的GEP、高爾夫等車(chē)型的EPS、奔馳的“直接轉向”系統、寶馬的AFS和奧迪的ADS等等,我們將一一為您揭開(kāi)那些詭異名稱(chēng)和字母下的玄機。 (文/圖 汽車(chē)之家 范鑫)
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