電控液壓助力轉向系統（EHPS）研究概述

鄭英杰

摘 要：電控液壓助力轉向系統采用電機驅動轉向油泵工作，可以實時調節助力，不但節省轉向燃油消耗，還解決了低速轉向輕便性與高速轉向路感之間的矛盾。簡要介紹了EHPS的國內外發展現狀及其主要特點，以期為相關工作提供參考和借鑒。

關鍵詞：EHPS；電控液壓助力轉向系統；轉速；路感

中圖分類號：U463.4 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.11.074

1 EHPS國外發展現狀

汽車轉向器是影響汽車主動安全性和操縱穩定性的重要部件。20世紀70年代，齒輪齒條式轉向器在輕型車上開始推廣使用。由于電控液壓助力轉向系統不僅能保證汽車低速行駛時駕駛員轉向的輕便性，還可以保證高速時有一定的路感，從而提高汽車行駛的安全性和操縱的穩定性，節約了發動機的能量，提高了燃油的經濟性，有利于環境保護。與傳統的液壓動力轉向系統相比，電控液壓助力轉向系統可以實時調節助力，所以，在美國、日本和歐洲等地，轎車上基本都安裝了電控助力轉向系統。

EHPS系統除了具備傳統的HPS的優勢外，還有以下3個優點：①實時調節助力。在原地轉向或汽車低速行駛時，液壓泵仍然能提供比較大的轉向助力，以保證汽車轉向的輕便性；汽車在高速行駛時，則提供比較小的轉向助力，保證汽車高速時的轉向路感，從而協調轉向輕便性與路感之間的矛盾。②降低發動機能耗，節約能源。根據不同的行駛工況，EHPS系統可以調節電機的轉速，控制液壓泵的流量，開式電控液壓助力轉向系統在非轉向工況下，電機低速運轉，大大降低了發動機的能量消耗；閉式電控液壓助力轉向系統在非轉向工況下，靠蓄能器供油，不消耗能量。③控制器具有可編程性。通過控制器軟件的控制程序改變助力，使汽車具有良好的轉向助力特性和轉向路感。

2 EHPS的結構

該系統設計的電控液壓助力轉向系統（EHPS）的工作結構如圖1所示。其主要包括車速傳感器、轉矩傳感器、電子控制單元（ECU）、無刷直流電動機、轉向盤、扭桿、轉向柱、齒輪齒條轉向器、轉閥、液壓管路、助力液壓缸、轉向油泵、壓力限制閥和儲油罐等。

圖1 EHPS工作結構示意圖

3 EHPS的工作原理

EHPS系統工作原理是：電子控制單元（ECU）實時根據車速傳感器和轉矩傳感器等的信號計算出合適的電機轉速，并通過PID控制器調節電機達到合適的轉速，進而驅動轉向油泵為系統供油。轉向油泵將高壓油從出油孔泵出，經過出油管進入轉向閥，當有轉向操作時，轉閥利用閥芯與閥套的相對運動控制高壓油進入轉向助力缸的一側，使轉向助力缸左右兩缸兩側產生壓力差，從而產生助力，推動活塞向壓力比較小的液壓缸運動，另一側液壓缸的低壓油流入儲油罐。同時，液壓助力缸活塞運動產生適當的助力帶動齒輪齒條式轉向器的傳動裝置運動，幫助汽車車輪轉向。當無轉向操作時，高壓油不進入液壓助力油缸，會直接被壓出來流入儲油罐。

4 EHPS的特點

電控液壓助力轉向系統是由獨立于發動機的無刷直流電動機驅動液壓泵工作供油的，并且可以根據轉向需求實時調節轉向助力，使汽車具有良好的轉向特性。在汽車原地轉向或者低速行駛時，電機轉速的提高為驅動液壓泵提供了比較大的供油量，而在汽車高速行駛時，電機轉速降低，液壓泵供油量降低，即當汽車在原地轉向或者低速行駛時，駕駛員需要提供比較大的轉向助力轉向，以解決汽車低速轉向輕便性的問題；當汽車高速行駛轉向時，助力要偏小，這樣，不僅優化了轉向的操縱特性，還克服了轉向“發飄"的感覺，使駕駛員操縱時有顯著的“路感"，從而保證汽車高速行駛時的安全感和穩定性，降低發動機的油耗。因此，電控液壓助力轉向系統不但滿足了汽車轉向時對轉向系統的要求，又達到了節能的目的。

綜上所述，電控液壓助力轉向系統具有以下特點：①按照國家節能減排的要求，EHPS的性能、價格比較高，完全符合機電液一體化的發展方向。②EHPS是在傳統的液壓助力轉向系統基礎上，增加了電機和電子控制器改動而成的，以前的系統可以利用，不需要有較大的改動。同時，可以將電動機、液壓泵、儲油罐、溢流閥和電子控制單元（ECU）等集成在一起，構成結構緊湊、占用空間小、便于安裝的電動液壓泵。③相對傳統的液壓助力轉向系統，EHPS可以實時調節助力，節省發動機能耗；相對于電動助力轉向系統，EHPS手感好，提供的轉向助力比較平滑，而且比較大。④采用電機代替發動機驅動轉向油泵，實時控制液壓泵流量，只在轉向需要時提供液壓助力，降低了發動機的消耗，有效提高了燃油的經濟性。根據相關文獻可知，其最多能節約85%的能源。⑤EHPS可以通過軟件編程進行優化，實時控制助力的變化，有效改善了汽車轉向特性和操縱穩定性，提高了駕駛員的安全性和舒適性，協調了低速時轉向輕便于高速時轉向路感之間的矛盾。

參考文獻

[1]耿國慶，苗立東，李強.電動液壓助力轉向系統設計方法[J].農機化研究，2006（06）：207-209.

[2]石培吉，施國標，林逸，等.電控液壓動力轉向系統匹配及控制策略分析[J].拖拉機與農用運輸車，2009（02）：14-20.

[3]李宏偉.電動液壓助力轉向系統數字化控制研究[D].天津：天津大學，2006.

[4]余樹洲.汽車電動助力轉向系統助力特性的仿真研究[D].大連：大連理工大學，2006.

〔編輯：白潔〕