电子液压助力转向系统工作原理

电子液压转向助力系统克服了传统的液压转向助力系统的缺点。它的工作状态都是由电子控制单元根据车辆的行驶速度、转向角度等信号计算出的最理想状态。

传统的液压助力转向系统一般是由发动机驱动转向油泵提供液压油，由转向控制阀来控制液压油的作用以实现助力。但这种转向系统的助力特性与汽车的实际要求不一致，因为汽车不同速度行驶时对助力特性的要求不同，而传统的液压助力转向系统无法做到这一点。后来，把电子技术引进了转向系统，由控制单元根据情况来控制电动机，驱动转向油泵运转，就形成了电子控制的液压助力转向系统(Electro2Hydraulic Power Steering ，简称为EHPS) ，它符合当代节能与环保的要求，因为传统的液压助力转向系统中转向油泵不停地运转，但真正转向的时间却不多，这样存在很大的寄生损失；在EHPS 中，正常转向时，驾驶员转向动作不快，其电动机可以低速运转；当需要快速转向时，电动机加速，以提供足够的液压油；不需要转向动作的时候，可以让电机停转或低速运转，从而大大节约能量。进一步的发展就是电动助力转向系统( ElectricPower2Assisted Steering ，简称为EPAS) 。

转矩传感器检测驾驶员作用在转向盘上的转矩，控制单元根据转矩的大小以及其他信号(包括车速等)控制电动机通过减速机构驱动转向系统实现助力。在1988年2月，这种转向系统首先装在Suzuki Corvo上。EPAS的开发已经在国内外形成一大热点，与传统的液压助力转向相比，它具有一系列的优点：

(1)节能。试验表明，装有EPAS和机械转向系统的汽车油耗基本上没有差别。与传统的液压系统相比，在不转向情况下，装有EPAS的车辆燃油消耗降低了2.5 %，在使用转向情况下， 降低了5.5 % 。

(2)耐严寒。即使在- 40℃的低温下， EPAS也能够很好地工作，而传统的液压系统要等到液压油预热后才能正常工作，这也节省了能量。

(3)增强了随动性。在EPAS中，电动机产生助力转矩，通过适当的控制方法，可以消除液压助力系统的转向迟滞效应，增强了转向车轮对转向盘的随动性能。

(4)改善了回正特性。由于采用了微电子技术，利用软件控制电动机的动作，在最大限度内调整设计参数以获得最佳的回正特性。从最低车速到最高车速，可得到一簇回正特性曲线，而传统的液压助力转向系统无法做到这一点。

(5)提高了操纵稳定性。采用该方法，给正在高速行驶(100km/h) 的汽车一个过度的转角迫使它侧倾，在短时间的自回正过程中，由于采用了微电脑控制，使得汽车具有更高稳定性，驾驶员有更舒适的感觉。同时利用电机质量的惯性阻尼效应，可以使转向轴的颤动和反冲降到最小。

(6)有利于环保。首先，节能的本身就是环保；其次不使用液压油，避免了污染，采用电能作为能源，适应当前开发电动汽车的发展潮流；再次，重复利用率高，EPAS中的95%可以再回收利用，而传统的液压助力转向系统的回收利用率只有85%；EPAS还降低噪声，因为它没有转向油泵，而转向油泵是一个噪声源。

(7) 易于包装和装配。由于没有油泵、油管和发动机上的皮带轮，整个助力部分可以与转向柱或转向器做成一体，便于包装和装配； Fiat公司生产的Punto采用了Delphi公司开发的EPAS，装车时间减少了80%左右；由于省去了装于发动机上皮带轮和油泵，留出的空间可以用于安装其他部件。

(8)易于维护与保养问题。EPAS不象传统的液压助力转向系统存在软管漏油和油泵漏油等，实际上，液压油泵和软管的事故率占整个系统故障的53%；EPAS具有自我诊断的功能，有助于维修。

(9)易于调整。这包括两个方面:一是当车型变化时，对助力特性有不同的要求，EPAS助力特性的调整在很大程度上可以通过软件实现，比如Delphi的EPAS性能的调节可以现场进行，把笔记本电脑与EPAS的ECU相连，只需要1 h 左右就可以完成调整工作；供应商的调整时间仅需要7d，因为转向控制阀的调整相当不容易。另一方面，EPAS可以根据车辆的车速等运行状态，提供合理的效能指标。上述Punto的EPAS，提供了一个按钮，驾驶员可以根据情况进行选择，而传统的液压助力转向系统调整却相当不容易，需要数月。

EPAS的关键技术既有硬件方面也有软件方面，硬件是其骨架，软件是其灵魂。在硬件方面，高度可靠、价格便宜且精度又满足要求的转矩传感器是一项关键技术，因为在阶段，转矩传感器在各种EPAS中都是必须的，它不仅要在EPAS正常工作时能够准确测量驾驶员施加的转矩，而且在EPAS失效时也不因为驾驶员施加的转矩增大而损坏；另一项关键技术就是提供助力的电动机，因为在不同的情况下转向盘的转动速度相差很大，电动机要能够实现助力，其转速范围也要很大，响应快，而且在堵转时也要能够提供助力作用，对于大型的车辆，甚至要求电动机能够提供与转动方向相反的助力转矩。所以电动机也是限制EPAS在大型车辆上应用的主要原因之一。在软件方面，要实现对助力电动机的助力控制、回正控制、阻尼控制，并实时监测转向系统的情况，当出现异常情况时采取相应的控制措施。好的控制方法还可以实现硬件的功能，比如能够估计驾驶员输入的转矩，用一个低价格的角位移传感器代替高价格的转矩传感器 。

机械式的液压动力转向系统是一经济型助力转向系统，它一般由液压泵、油管、压力流量控制阀体、V型传动皮带、储油罐等部件构成。无论车是否转向，这套系统都要工作，而且在大转向车速较低时，需要液压泵输出更大的功率以获得比较大的助力。所以，也在一定程度上浪费了资源。又由于液压泵的压力很大，也比较容易损害助力系统。

还有，机械式液压助力转向系统由液压泵及管路和油缸组成，为保持压力，不论是否需要转向助力，系统总要处于工作状态，能耗较高，这也是耗资源的一个原因所在。

动力转向器按结构形式可分为齿轮齿条转向器、蜗杆曲柄销式转向器和循环球式转向器等。对转向器结构形式的选择,主要是根据汽车的类型、前轴负载、使用条件等决定的,齿轮齿条转向器一般用于轻型汽车,而循环球式转向器一般多用于重型车辆 。