电控动力转向系统介绍

电控动力转向系统(EHPS)介绍电控动力转向系统(EHPS)介绍电控动力转向系统（EHPS）介绍汽车转向系统可按转向的能源不同分为机械转向系统和动力转向系统 两类。机械转向系统是依靠驾驶员操纵转向盘的转向力来实现车轮转向；动 力转向系统则是在驾驶员的控制下，借助于汽车发动机产生的液体压力或电 动机驱动力来实现车轮转向，所以动力转向系统也称为转向动力放大装置。 随着道路条件的不断改善，汽车速度的不断提高，对转向系统操纵的安全性 与舒适性提出了更高的要求。动力转向系统由于具有使转向操纵灵活、轻便， 设计汽车时对转向器结构形式的选择灵活性大，能吸收路面对前轮产生的冲 击等优点，因此已在各国的汽车制造中普遍采用。但是，从易于驾驶和安全 性方面考虑，理想的操纵状态是低速时转向始终应当轻快，而在高速时要有 适当的手感并且运行平稳，因此，对于传统的液压动力转向器，其固定的放 大倍率成为动力转向系统的主要缺点，往往是满足了低速转向轻便的要求便 无法满足高速转向时要求的手感，或者满足了高速转向时有良好的手感但低 速时又不免转向沉重。电子控制技术在汽车动力转向系统的应用，使汽车的驾驶性能达到了令 人满意的程度。电子控制动力转向系统可以在低速行驶时使转向变轻、灵活；当汽车在中高速区域转向时，又能保证提供 最优的动力放大倍率及稳定的转向手感，从 而提高了高速行使的操纵稳定性（见图1）。 电子控制动力转向系统（简称EPS）,根据动 力源不同又可分为液压式电子控制动力转 向系统（液压式EPS,又作EHPS）和电动 式电子控制动力转向系统（电动式EPS）。EHPS是在传统的液压动力转向 系统的基础上增设了控制液体流量的电磁阀、车速传感器和电子控制单元等 装置构成的，电子控制单元根据检测到的车速信号，控制电磁阀的开度，使 转向动力放大倍率实现连续可调，从而满足高、低速时的转向助力要求。电 动式EPS则是利用直流电动机作为动力源，电子控制单元根据转向参数和 车速信号，控制电机输出扭矩。电动机的输出扭矩经由电磁离合器通过减速 机构减速增扭后，加在汽车的转向机构上，使之得到一个与工况相适应的转 向作用力。EHPS从控制方式可以分为以下几种类型:序号名称控制对象（1）流量控制式向助力系统供给的流量（2）动力缸分流控制式动力缸有效的工作压力（3）油压反馈控制式作用于油压反馈机构的压力（4）阀特性控制式系统中控制阀的压力中，第（1）种和第（2）种类型是EHPS发展初期的控制方式，主要的控制 目标都是将系统中的动力泄荷掉一部分以实现高速时减小助力，但这样做的 弊病就是浪费了动力，不利于车辆省油，而且，还有急转弯反应迟钝的缺点， 需要安装特别装置才能解决，现在已很少采用。第（3）种油压反馈控制式 现在使用的比较普遍，其根据车速传感器，控制反力室油压，改变压力油的 输入、输出的增益幅度以控制操舵力。操舵力的变化量，按照控制的反馈压 力，在油压反馈机构的容量范围内可任意给出，急转弯也没问题，但是其结 构复杂，各部分的加工精度要求较高，价格也较高。第（4）种阀特性控制 式是近几年开发的类型，是根据车速控制电磁阀，直接改变动力转向控制阀 的油压增益（阀灵敏度）以控制油压的新方法。这种控制方式使来自油泵的 供给流量没有浪费，结构简单，部件少、价格便宜，有较大的选择操舵力的 自由度，可获得自然的操舵感和最佳的操舵特性。又因其阀结构简单，在传 统的液力转向系统上不须做太多的改动就可实现，所以成为EHPS今后发展 的主流。车速感应式电子控制动力转向 系统概要简介该系统在传统的液压动力转向器的转阀上做了局部改进，并增加了比例电磁阀、电子控制单元、车速传感器等实现。转阀的可变油口分为低速油口和高速油口两种，高速油口的前后设有低速油口。在高速油口之后设有旁通回路，在旁通回路中又设置了比例电磁阀，根据车速开启电磁阀，改变电磁阀的灵敏度以控制操纵力。系统备有故障安全保险功能，当电气系统发生故障时，具有确保高速工况的操作特性。典型的系统如图2所示。1发动机2一前轮2 3、17动力转向泵4一齿 轮齿条机构5、19油箱6、18比例电磁阀 7、20电控单元（ECU）8车速传感器9车灯开关10空挡开关11离合器开关12保险丝1314一动力缸动力转向系统电思規图4阀部15外体 16内体 主要部件的结构及工作过程转阀 转阀一般在圆周上形成6条或8条沟槽。图3示出了用于可变特性的具有12条沟槽的系统，各沟槽利用阀体，与泵、动力缸、电磁阀及油箱连接。图3示出实际的转阀结构剖面图。阀部的等效电桥电路如图4系 统在 动力 缸与 回油 口之 间配 置了 两个可变油口，在这两个可变油口之间设有电磁阀控制的油压回路。可变油 口 1R、1L、2R、2L是能以较小的转向扭矩关闭的低速油口； 3R、3L是能 以较大转向扭矩关闭的高速油口，工作原理如图5o当车辆处于低速行驶或 停车时，电磁阀完全关闭，由 于旁通回路截止，高灵敏度低 速油口 1R及2R以较小的转 向扭矩关闭，所以具有轻便的 转向特性（图5）。,1R动力缸P=P2+P33R比例电磁阀完全关闭2RP21.1油箱车辆高速行驶时，电磁阀 完全开启，液压油经过旁通回 路，流回油箱，灵敏度低的高 速油口 3R控制通向动力缸的 油压，所以具有重工况的转向 特性（图6）。从低速到高速的 过渡区间，由于电磁阀的作 用，根据车速控制其可变油口的开 度，可按顺序改变转向特性（见图 7）。电磁阀图3示出了电磁阀的图5低速或一种结构。该阀设有控制流量的旁 通油路，是可变节流阀。在低速时 电磁线圈通过最大的电流，可变油口关闭，随着车速的提高，顺次减小通电电流，可变油口开启，在高速时开启面积达到最大值。该阀在左右转向时, 液压油的流动方向可以逆转，所以在上下流动方向中，可变油口必须具有相 同的特性。为确保高压时流体力作用于阀，必须提供稳定的油压控制。 电子控制单元（ECU）ECU接受来自车速传卫 I感器的信号，换算后向电磁阀的电磁线圈中输出相应的电流，同时，ECU还监测自身及附件的工 作情况，一旦出现异常会 立刻作出反应。图8示出 了控制力特性图。 电子控制动力转向系统的发展前景理论上来讲，液压式EPS是在优化车速所对应的操纵性和稳定性处于均 衡状态下，控制助力大小而获得最佳手感的系统，同常规的液压动力转向系 统相比，它有以下优点：（1）阀特性可变，手感好。电子控制单元接受速度传感器传递来的脉冲信号，按照预先设定的转换规则输出相对应的电磁阀控制信号， 控制电磁阀口的开度，进而得到此时刻的最佳助力。实际使用时, 可根据路面状况、车辆性能及个人习惯设置不同的阀特性曲线系 数，使转向系统适应范围更加广泛;(2) 结构简单、部件少、成本低，在原有转向器的基础上不需太大的 改动；(3) 能够把油泵提供的流量尽可能的变成作用在动力缸中的压力，耗 能少，效率高；(4) 系统具有失效自动保护装置。因为电子控制系统只是附加在原来 的转向机上，所以当电子控制系统失效而使电子信号消失时，系 统会自动恢复到普通液压动力转向状态。目前，国外的许多高档轿车上已经开始装配电控动力转向器，采用的样 式也不外乎前面介绍的几种，如日产蓝鸟轿车采用的是流量控制式EHPS， 圣迪亚轿车采用的是反力控制式EHPS，9型地平线轿车采用的是阀特性 控制式EHPS。国内在此项目上尚且是一个空白，作为国内生产转向器的专 业厂，荆州恒隆公司本着增加产品的种类，提高市场竞争力量的原则，积极 进行此项目的开发。首批样件以捷达王轿车为原型，采用阀特性控制式结构 的EHPS系统，从国外购买电磁阀，使用自行设计开发的电子控制板。待装 车试验结束后，将很快投放市场。