電動汽車轉向系統的結構

◆文/北京 楊樹嶺 廣東 汪貴行 汪學慧

電動汽車轉向系統的結構

◆文/北京 楊樹嶺 廣東 汪貴行 汪學慧

電動汽車的驅動能源主要是動力電池，或主要不依靠發動機進行驅動，其轉向裝置不能采取傳統的由發動機驅動的液壓助力方式，而需要利用電機來輔助轉向，這就是要采取電動助力轉向。它是在機械轉向系統的基礎上，將電力電子技術對高性能電機的控制，來輔助駕駛員進行轉向操作的系統。當前電動轉向技術發展很快，已出現了“主動轉向”和“線傳轉向”等技術，如當前使用較多的“自動泊車輔助”系統就是主動轉向的應用，它不需等待駕駛員操縱方向盤發出信號，轉向ECU會根據停車的需要主動地發出指令控制車輛的轉向，實現自動尋位停車；而“線傳轉向”現已逐步實現量產，如日產車系的英菲尼迪Q50車上，駕駛員操縱方向盤的轉向動作不直接傳遞給轉向機，而僅僅作為信號發送到轉向ECU，實現車輛的轉向運作，這在無人駕駛車輛和自動穩定行駛軌跡方面得到了應用。但從目前實際運行的電動汽車來看，轉向裝置仍由駕駛員操縱方向盤，而采用電機的輔助轉向形式。

電動助力轉向EPS系統是在傳統轉向系統基礎上，采用電機驅動取代液壓驅動的機構，能在各工況下提供實時的轉向助力，使駕駛員操縱方向盤更輕便省力。電動轉向只在車輛轉向時才消耗電能，比起傳統機械式液壓助力轉向，能顯著地節省油耗，經濟性較好，同時結構相對簡單，取消了液壓系統的高壓油泵和液壓控制閥，減少了維修工作量。電控轉向的助力十分準確，操縱穩定性、響應性和主動安全性更高，適用于車輛的高低速行駛的轉向助力，同時還較大的減少維修工作量。

電動助力轉向由于有一系列的優點，所以電動助力轉向系統不僅在電動汽車上得到普遍使用，而且在燃油汽車上也越來越多的采用電動助力轉向裝置。

一、電動助力轉向系統的幾種形式

電動助力轉向系統有多種形式，主要分齒條驅動式和轉向柱驅動式兩大類。本文重點介紹齒條電動轉向驅動式助力系統。

1.齒條驅動式

齒條驅動式電動助力轉向系統，可分為單軸齒條電機助力式和平行軸助力式，平行軸助力式的在本文的后部有所介紹；齒條助力式還可按齒輪數量分為單齒式和雙齒式，如奧迪A3與大眾速騰等轎車上，就是裝用雙齒式電動助力系統。所謂“雙齒式”電動助力系統是指有兩個齒輪同時作用在齒條軸上，一個是由駕駛員操縱方向盤直接帶動的轉向小齒輪，另一個則是由助力電動機驅動的齒輪，驅動電機在轉向電腦的控制下工作，這種結構尤其是對轉向的“自動回正”有極好的功效。

2.轉向柱驅動式

轉向柱驅動式電動助力轉向裝置，應用范圍較廣，在經濟型電動汽車和燃油汽車上，也在高檔豪華車輛上均有使用。

(1)轉向柱電動助力驅動式系統

轉向柱電動助力驅動式系統，在經濟型電動汽車和普通轎車上使用較多。為節約成本，電動驅動多采用轉向柱電動助力式，直接在方向盤下方的轉向柱上，加裝一個電機給方向盤助力，這就是轉向柱電動助力驅動系統。在轉向柱上安裝電機和減速裝置，產生較大的轉矩輔助駕駛員轉向操作，此系統具有良好的燃油經濟性，只在車輛轉向時電機才提供助力。圖1是這種結構的解剖圖，驅動電機一般為有炭刷的直流電機，定子為稀士強永磁材料。為提升電機的轉矩和減少體積，驅動電機的工作電壓比蓄電池的電壓高得多，多為20～36V以上，為此必須裝置有專用的DC-DC轉換器。轉換器內部電路較復雜，先將DC直流電轉變為AC交流電，經變壓器升壓后，再整流為直流電供給電機使用。