電控動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)EHPS介紹

1、電控動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（EHPS）介紹汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)可按轉(zhuǎn)向的能源不同分為機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 兩類。機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是依靠駕駛員操縱轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)向力來(lái)實(shí)現(xiàn)車輪轉(zhuǎn)向；動(dòng) 力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)則是在駕駛員的控制下，借助于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的液體壓力或電 動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)力來(lái)實(shí)現(xiàn)車輪轉(zhuǎn)向，所以動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)也稱為轉(zhuǎn)向動(dòng)力放大裝置。 隨著道路條件的不斷改善，汽車速度的不斷提高，對(duì)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)操縱的安全性 與舒適性提出了更高的要求。動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)由于具有使轉(zhuǎn)向操縱靈活、 輕便, 設(shè)計(jì)汽車時(shí)對(duì)轉(zhuǎn)向器結(jié)構(gòu)形式的選擇靈活性大， 能吸收路面對(duì)前輪產(chǎn)生的沖 擊等優(yōu)點(diǎn)，因此已在各國(guó)的汽車制造中普遍采用。但是，從易于駕駛和安全 性方面考慮，理想的操縱狀

2、態(tài)是低速時(shí)轉(zhuǎn)向始終應(yīng)當(dāng)輕快，而在高速時(shí)要有 適當(dāng)?shù)氖指胁⑶疫\(yùn)行平穩(wěn)，因此，對(duì)于傳統(tǒng)的液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向器，其固定的放 大倍率成為動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的主要缺點(diǎn)， 往往是滿足了低速轉(zhuǎn)向輕便的要求便 無(wú)法滿足高速轉(zhuǎn)向時(shí)要求的手感，或者滿足了高速轉(zhuǎn)向時(shí)有良好的手感但低 速時(shí)又不免轉(zhuǎn)向沉重。電子控制技術(shù)在汽車動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的應(yīng)用， 使汽車的駕駛性能達(dá)到了令 人滿意的程度。電子控制動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)可以在低速行駛時(shí)使轉(zhuǎn)向變輕、 靈活;當(dāng)汽車在中局速區(qū)域轉(zhuǎn)向時(shí)，又能保證提供 最優(yōu)的動(dòng)力放大倍率及穩(wěn)定的轉(zhuǎn)向手感，從 而提高了高速行使的操縱穩(wěn)定性（見(jiàn)圖1）。 電子控制動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱EPS）根據(jù)動(dòng)無(wú)動(dòng)力轉(zhuǎn)向操舵力動(dòng)力轉(zhuǎn)向/電子控

3、制動(dòng)力轉(zhuǎn)向力源不同又可分為液壓式電子控制動(dòng)力轉(zhuǎn)小向系統(tǒng)（液壓式EPS,又作EHPS）和電動(dòng) 低一高圖1操舵力特性 式電子控制動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（電動(dòng)式EPS）。EHPS是在傳統(tǒng)的液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向系 統(tǒng)的基礎(chǔ)上增設(shè)了控制液體流量的電磁閥、 車速傳感器和電子控制單元等裝 置構(gòu)成的，電子控制單元根據(jù)檢測(cè)到的車速信號(hào)，控制電磁閥的開(kāi)度，使轉(zhuǎn) 向動(dòng)力放大倍率實(shí)現(xiàn)連續(xù)可調(diào)，從而滿足高、低速時(shí)的轉(zhuǎn)向助力要求。電動(dòng) 式EPS則是利用直流電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力源，電子控制單元根據(jù)轉(zhuǎn)向參數(shù)和車速 信號(hào)，控制電機(jī)輸出扭矩。電動(dòng)機(jī)的輸出扭矩經(jīng)由電磁離合器通過(guò)減速機(jī)構(gòu) 減速增扭后，加在汽車的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)上，使之得到一個(gè)與工況相適應(yīng)的轉(zhuǎn)向作

4、用力。EHPS從控制方式可以分為以下幾種類型:序號(hào)名稱控制對(duì)象(1)流量控制式向助力系統(tǒng)供給的流量(2)動(dòng)力缸分流控制式動(dòng)力缸后效的工作壓力(3)油壓反饋控制式作用于油壓反饋機(jī)構(gòu)的壓力(4)閥特性控制式系統(tǒng)中控制閥的壓力其中，第（1）種和第（2）種類型是EHPS發(fā)展初期的控制方式，主要的控制目標(biāo)都是將系統(tǒng)中的動(dòng)力泄荷掉一部分以實(shí)現(xiàn)高速時(shí)減小助力，但這樣做的弊病就是浪費(fèi)了動(dòng)力，不利于車輛省油，而且，還有急轉(zhuǎn)彎反應(yīng)遲鈍的缺點(diǎn)，需要安裝特別裝置才能解決，現(xiàn)在已很少采用。第（3）種油壓反饋控制式現(xiàn)在使用的比較普遍，其根據(jù)車速傳感器，控制反力室油壓，改變壓力 油的輸入、輸出的增益幅度以控制操舵力。操舵力

5、的變化量，按照控制的反 饋壓力，在油壓反饋機(jī)構(gòu)的容量范圍內(nèi)可任意給出，急轉(zhuǎn)彎也沒(méi)問(wèn)題，但是其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，各部分的加工精度要求較高，價(jià)格也較高。第（4）種閥特性控制式是近幾年開(kāi)發(fā)的類型，是根據(jù)車速控制電磁閥，直接改變動(dòng)力轉(zhuǎn)向控制閥的油壓增益（閥靈敏度）以控制油壓的新方法。這種控制方式使來(lái)自油 泵的供給流量沒(méi)有浪費(fèi)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，部件少、價(jià)格便宜，有較大的選擇操舵 力的自由度，可獲得自然的操舵感和最佳的操舵特性。又因其閥結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單， 在傳統(tǒng)的液力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)上不須做太多的改動(dòng)就可實(shí)現(xiàn)，所以成為EHPS今后發(fā)展的主流。車速感應(yīng)式電子控制動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)概要簡(jiǎn)介該系統(tǒng)在傳統(tǒng)的液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向器的轉(zhuǎn)閥上做了局部改進(jìn)，并增加

6、了比例電磁閥、電子控制單元、車速傳感器等實(shí)現(xiàn)。轉(zhuǎn)閥的可變油口分為低速油口 和高速油口兩種，高速油口的前后設(shè)有低速油口。在高速油口之后設(shè)有旁通 回路，在旁通回路中又設(shè)置了比例電磁閥，根據(jù)車速開(kāi)啟電磁閥，改變電磁 閥的靈敏度以控制操縱力。系統(tǒng)備有故障安全保險(xiǎn)功能，當(dāng)電氣系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，具有確保高速工況的操作特性。典型的系統(tǒng)如圖 2所示圖2 EHPS系統(tǒng)圖1發(fā)動(dòng)機(jī) 2前輪 3、17動(dòng)力轉(zhuǎn)向泵4一齒輪齒條機(jī)構(gòu)5、19一油箱6、18比例電磁閥7、20電控單元（ECU）8車速傳感器9車燈開(kāi)關(guān)10一空擋開(kāi)關(guān)11一離合器開(kāi)關(guān)12保險(xiǎn)絲13一蓄電池14動(dòng)力缸15-外體 16內(nèi)體主要部件的結(jié)構(gòu)及工作過(guò)程轉(zhuǎn)閥 轉(zhuǎn)閥

7、一般在圓周上形成6條或8條溝梢。圖3示出了用于可變特性的具有12條溝梢的系統(tǒng)，各溝梢利用閥體，與泵、動(dòng)力缸、電磁閥及油箱連接。圖3示出實(shí)際的轉(zhuǎn)閥結(jié)構(gòu)剖面圖。閥部的等效電橋電路如圖4劭力轉(zhuǎn)向系燒電,網(wǎng)圖3轉(zhuǎn)閥及電磁閥剖面圖圖4閥部電橋電路系統(tǒng)在動(dòng)力缸與回油口之間配置了兩個(gè)可變油口，在這兩個(gè)可變油口之間設(shè)有電磁閥控制的油壓回路。可變油口 1R、1L、2R、2L是能以較小的轉(zhuǎn)向扭矩關(guān)閉的低速油口； 3R、3L是能以較大轉(zhuǎn)向扭矩關(guān)閉的高速油口，工作原理 如圖5。當(dāng)車輛處于低速行駛或 停車時(shí)，電磁閥完全關(guān)閉，由 于旁通回路截止，高靈敏度低 速油口 1R及2R以較小的轉(zhuǎn)向 扭矩關(guān)閉，所以具有輕便的轉(zhuǎn) 向特

8、性（圖5）。油泵liECUI 卜由箱1RP=P2+P3-1比例電磁閥完全關(guān)閉'動(dòng)力缸2RP2圖5低速或停車時(shí)1RL-i ECUP=P33R比例電磁閥圖6高速時(shí)油箱常人出酢車輛高速行駛時(shí)，電磁閥 完全開(kāi)啟，液壓油經(jīng)過(guò)旁通回 路，流回油箱，靈敏度低的高 速油口 3R控制通向動(dòng)力缸的 油壓，所以具有重工況的轉(zhuǎn)向 特性（圖6）。從低速到高速的 過(guò)渡區(qū)間，由于電磁閥的作 用，根據(jù)車速控制其可變油口的開(kāi) 度，可按順序改變轉(zhuǎn)向特性（見(jiàn)圖 7）。圖7系統(tǒng)的操舵特電磁閥圖3示出了電磁閥的一種結(jié)構(gòu)。該閥設(shè)有控制流量的旁通油路,是可變節(jié)流閥。在低速時(shí)電磁線圈通過(guò)最大的電流，可變油口關(guān)閉，隨著車 速的提高，順

9、次減小通電電流，可變油口開(kāi)啟，在高速時(shí)開(kāi)啟面積達(dá)到最大 值。該閥在左右轉(zhuǎn)向時(shí)，液壓油的流動(dòng)方向可以逆轉(zhuǎn)，所以在上下流動(dòng)方向 中，可變油口必須具有相同的特性。為確保高壓時(shí)流體力作用于閥，必須提 供穩(wěn)定的油壓控制。電子控制單元（ECU ）ECU接受來(lái)自車速傳 感器的信號(hào)，換算后向電 磁閥的電磁線圈中輸出 相應(yīng)的電流，同時(shí)，ECU 還監(jiān)測(cè)自身及附件的工 作情況，一旦出現(xiàn)異常會(huì) 立刻作出反應(yīng)。圖8示出 了控制力特性圖。圖8車速一電流特性電子控制動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的發(fā)展前景理論上來(lái)講，液壓式EPS是在優(yōu)化車速所對(duì)應(yīng)的操縱性和穩(wěn)定性處于均 衡狀態(tài)下，控制助力大小而獲得最佳手感的系統(tǒng)，同常規(guī)的液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向系 統(tǒng)相

10、比，它有以下優(yōu)點(diǎn)：(1)閥特性可變，手感好。電子控制單元接受速度傳感器傳遞來(lái)的脈 沖信號(hào)，按照預(yù)先設(shè)定的轉(zhuǎn)換規(guī)則輸出相對(duì)應(yīng)的電磁閥控制信號(hào)， 控制電磁閥口的開(kāi)度，進(jìn)而得到此時(shí)刻的最佳助力。實(shí)際使用時(shí)， 可根據(jù)路面狀況、車輛性能及個(gè)人習(xí)慣設(shè)置不同的閥特性曲線系 數(shù)，使轉(zhuǎn)向系統(tǒng)適應(yīng)范圍更加廣泛；(2)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、部件少、成本低，在原有轉(zhuǎn)向器的基礎(chǔ)上不需太大的 改動(dòng)；(3)能夠把油泵提供的流量盡可能的變成作用在動(dòng)力缸中的壓力，耗 能少，效率高；(4)系統(tǒng)具有失效自動(dòng)保護(hù)裝置。因?yàn)殡娮涌刂葡到y(tǒng)只是附加在原來(lái) 的轉(zhuǎn)向機(jī)上，所以當(dāng)電子控制系統(tǒng)失效而使電子信號(hào)消失時(shí)，系 統(tǒng)會(huì)自動(dòng)恢復(fù)到普通液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向狀態(tài)。目前，國(guó)外的許多高檔轎車上已經(jīng)開(kāi)始裝配電控動(dòng)力轉(zhuǎn)向器，采用的樣 式也不外乎前面介紹的幾種，如日產(chǎn)藍(lán)鳥(niǎo)轎車采用的是流量控制式EHPS,圣迪亞轎車采用的是反力控制式 EHPS, '89型地平線