電控動力轉向系統EHPS介紹

1、電控動力轉向系統（EHPS）介紹汽車轉向系統可按轉向的能源不同分為機械轉向系統和動力轉向系統兩類。機械轉向系統是依靠駕駛員操縱轉向盤的轉向力來實現車輪轉向；動力轉向系統則是在駕駛員的控制下，借助于汽車發(fā)動機產生的液體壓力或電動機驅動力來實現車輪轉向，所以動力轉向系統也稱為轉向動力放大裝置。隨著道路條件的不斷改善，汽車速度的不斷提高，對轉向系統操縱的安全性與舒適性提出了更高的要求。動力轉向系統由于具有使轉向操縱靈活、輕便，設計汽車時對轉向器結構形式的選擇靈活性大，能吸收路面對前輪產生的沖擊等優(yōu)點，因此已在各國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，理想的操縱狀態(tài)是低速時轉向始終應

2、當輕快，而在高速時要有適當的手感并且運行平穩(wěn)，因此，對于傳統的液壓動力轉向器，其固定的放大倍率成為動力轉向系統的主要缺點，往往是滿足了低速轉向輕便的要求便無法滿足高速轉向時要求的手感，或者滿足了高速轉向時有良好的手感但低速時又不免轉向沉重。 圖1 操舵力特性電子控制技術在汽車動力轉向系統的應用，使汽車的駕駛性能達到了令人滿意的程度。電子控制動力轉向系統可以在低速行駛時使轉向變輕、靈活；當汽車在中高速區(qū)域轉向時，又能保證提供最優(yōu)的動力放大倍率及穩(wěn)定的轉向手感，從而提高了高速行使的操縱穩(wěn)定性（見圖1）。電子控制動力轉向系統(簡稱EPS),根據動力源不同又可分為液壓式電子控制動力轉向系統（液壓式EP

3、S，又作EHPS）和電動式電子控制動力轉向系統（電動式EPS）。EHPS是在傳統的液壓動力轉向系統的基礎上增設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成的，電子控制單元根據檢測到的車速信號，控制電磁閥的開度，使轉向動力放大倍率實現連續(xù)可調，從而滿足高、低速時的轉向助力要求。電動式EPS則是利用直流電動機作為動力源，電子控制單元根據轉向參數和車速信號，控制電機輸出扭矩。電動機的輸出扭矩經由電磁離合器通過減速機構減速增扭后，加在汽車的轉向機構上，使之得到一個與工況相適應的轉向作用力。EHPS從控制方式可以分為以下幾種類型：序號名 稱控 制 對 象（1）流量控制式向助力系統供給的流量

4、（2）動力缸分流控制式動力缸有效的工作壓力（3）油壓反饋控制式作用于油壓反饋機構的壓力（4）閥特性控制式系統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，主要的控制目標都是將系統中的動力泄荷掉一部分以實現高速時減小助力，但這樣做的弊病就是浪費了動力，不利于車輛省油，而且，還有急轉彎反應遲鈍的缺點，需要安裝特別裝置才能解決，現在已很少采用。第（3）種油壓反饋控制式現在使用的比較普遍，其根據車速傳感器，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。操舵力的變化量，按照控制的反饋壓力，在油壓反饋機構的容量范圍內可任意給出，急轉彎也沒問題，但是其結構復雜，

5、各部分的加工精度要求較高，價格也較高。第（4）種閥特性控制式是近幾年開發(fā)的類型，是根據車速控制電磁閥，直接改變動力轉向控制閥的油壓增益（閥靈敏度）以控制油壓的新方法。這種控制方式使來自油泵的供給流量沒有浪費，結構簡單，部件少、價格便宜，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。又因其閥結構簡單，在傳統的液力轉向系統上不須做太多的改動就可實現，所以成為EHPS今后發(fā)展的主流。車速感應式電子控制動力轉向 系統概要簡介該系統在傳統的液壓動力轉向器的轉閥上做了局部改進，并增加了比例電磁閥、電子控制單元、車速傳感器等實現。轉閥的可變油口分為低速油口和高速油口兩種，高速油口的前后設有

6、低速油口。在高速油口之后設有旁通回路，在旁通回路中又設置了比例電磁閥，根據車速開啟電磁閥，改變電磁閥的靈敏度以控制操縱力。系統備有故障安全保險功能，當電氣系統發(fā)生故障時，具有確保高速工況的操作特性。典型的系統如圖2所示。圖2 EHPS系統圖1 發(fā)動機 2前輪 3、17動力轉向泵 4齒輪齒條機構 5、19油箱 6、18比例電磁閥 7、20電控單元（ECU） 8車速傳感器 9車燈開關 10空擋開關 11離合器開關12保險絲 13蓄電池 14動力缸 15外體 16內體 主要部件的結構及工作過程轉閥轉閥一般在圓周上形成6條或8條溝槽。圖3示出了用于可變特性的具有12條溝槽的系統，各溝槽利用閥體，與泵、

7、動力缸、電磁閥及油箱連接。圖3示出實際的轉閥結構剖面圖。閥部的等效電橋電路如圖4所示。圖3 轉閥及電磁閥剖面圖圖4 閥部電橋電路系統在動力缸與回油口之間配置了兩個可變油口，在這兩個可變油口之間設有電磁閥控制的油壓回路?？勺冇涂?R、1L、2R、2L是能以較小的轉向扭矩關閉的低速油口；3R、3L是能以較大轉向扭矩關閉的高速油口，工作原理如圖5。當車輛處于低速行駛或停車時，電磁閥完全關閉，由于旁通回路截止，高靈敏度低速油口1R及2R以較小的轉向扭矩關閉，所以具有輕便的轉向特性（圖5）。圖5 低速或停車時圖6 高速時車輛高速行駛時，電磁閥完全開啟，液壓油經過旁通回路，流回油箱，靈敏度低的高速油口3R

8、控制通向動力缸的油壓，所以具有重工況的轉向特性（圖6）。從低速到高速的過渡區(qū)間，由于電磁閥的作用，根據車速控制其可變油口的開度，可按順序改變轉向特性（見圖7）。圖7 系統的操舵特性電磁閥圖3示出了電磁閥的一種結構。該閥設有控制流量的旁通油路，是可變節(jié)流閥。在低速時電磁線圈通過最大的電流，可變油口關閉，隨著車速的提高，順次減小通電電流，可變油口開啟，在高速時開啟面積達到最大值。該閥在左右轉向時，液壓油的流動方向可以逆轉，所以在上下流動方向中，可變油口必須具有相同的特性。為確保高壓時流體力作用于閥，必須提供穩(wěn)定的油壓控制。電子控制單元（ECU）ECU接受來自車速傳感器的信號，換算后向電磁閥的電磁線

9、圈中輸出相應的電流，同時，ECU還監(jiān)測自身及附件的工作情況，一旦出現異常會立刻作出反應。圖8示出了控制力特性圖。圖8 車速電流特性電子控制動力轉向系統的發(fā)展前景理論上來講，液壓式EPS是在優(yōu)化車速所對應的操縱性和穩(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，同常規(guī)的液壓動力轉向系統相比，它有以下優(yōu)點：（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的脈沖信號，按照預先設定的轉換規(guī)則輸出相對應的電磁閥控制信號，控制電磁閥口的開度，進而得到此時刻的最佳助力。實際使用時，可根據路面狀況、車輛性能及個人習慣設置不同的閥特性曲線系數，使轉向系統適應范圍更加廣泛；（2） 結構簡單、部件少、成本低，在原有轉向器的基礎上不需太大的改動；（3） 能夠把油泵提供的流量盡可能的變成作用在動力缸中的壓力，耗能少，效率高；（4） 系統具有失效自動保護裝置。因為電子控制系統只是附加在原來的轉向機上，所以當電子控制系統失效而使電子信號消失時，系統會自動恢復到普通液壓動力轉向狀態(tài)。目前，國外的許多高檔轎車上已經開始裝配電控動力轉向器，采用的樣式也不外乎前面介紹的幾種，如日產藍鳥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型地平線轎車采用