电动助力转向系统(EPS,Electric Power Steering)是现代汽车中广泛应用的一种先进的转向系统,它以高效、节能、环保和安全闻名。自20世纪50年代汽车助力转向系统诞生以来,经历了机械式、液压式、电控液压式等多个发展阶段,最终在80年代,人们开始研发电子控制式的电动助力转向系统,即EPS。
EPS系统的核心是利用输入轴的扭矩信号和汽车行驶速度信号来控制助力电机的工作,从而提供适量的助力,确保转向的精确性。与传统的液压助力转向系统(HPS)不同,EPS在不进行转向操作时,助力电机不工作,减少了不必要的能量损耗,提高了系统效率,降低了能耗。此外,由于没有液压部件,不存在油液泄漏和维护问题,对环境的影响也较小。
EPS系统在不同车速下能动态调整助力特性,使得车辆在高速时转向稳定,低速时转向轻便,提高了驾驶的舒适性和安全性。其主要特点包括:
1. 高效率:EPS系统的效率可以达到90%以上,远高于HPS系统的60%~70%。
2. 能耗低:相较于HPS系统,EPS系统对汽车燃油消耗率的影响仅增加约0.5%,而HPS系统则可能增加4%~6%。
3. 良好的路感:EPS能够提供适宜的助力,让驾驶者感受到路面情况,提高驾驶体验。
4. 出色的回正性:由于内部阻力小,EPS系统可以实现更准确的回正特性。
5. 环保:没有液压油的使用,对环境的污染极小。
6. 独立工作:EPS系统只需电力供应即可工作,不依赖发动机。
7. 应用广泛:尤其适用于电动汽车,是环保车型的理想选择。
EPS系统的工作原理是通过扭矩传感器检测驾驶员施加在转向盘上的力,以及汽车速度传感器(VSS)提供车辆行驶速度信息。控制模块根据这些信号计算出合适的助力大小和方向,然后驱动电机产生辅助扭矩。电机的输出通过蜗轮蜗杆机构传递到转向系统,帮助驾驶员轻松完成转向操作。
控制模块是EPS系统的关键部分,通常包括微电脑、A/D转换器和I/O装置,以及多个功能模块,如微处理器、扭矩传感器信号处理、电源控制、电机驱动、电磁离合器控制等。它负责监控和控制整个系统的运行,确保转向助力的精确输出,并具备自我诊断和安全保护功能。
总之,电动助力转向系统(EPS)以其高效、节能、环保和良好的驾驶性能,成为了现代汽车转向系统的发展趋势,尤其在中小排量汽车中逐渐取代了传统的液压助力转向系统。随着电子技术的进步,EPS系统将继续提升汽车的驾驶舒适性和安全性。