電動助力轉向系統在商用車上的匹配應用與發展

趙攀登

摘 要：文章主要對商用車的特點和EPS系統部件的選擇做了分析，并對在使用中存在的技術難點進行了分析，并提供了問題的解決方案，最后分析了EPS在商用車中的應用發展狀況。

關鍵詞：電動助力轉向系統;商用車;應用

1 EPS系統理論的概述

1.1 EPS系統工作原理分析

電動助力轉向系統可以簡稱為EPS，主要是有轉角傳感器、控制器、轉矩傳感器、助力電機等組成。其主要的工作原理是通過傳感器和轉矩傳感器來從中獲取轉角和轉矩信號，通過總線從中獲取車速的信號作為系統的輸入。除此以外，控制系統可以運用內部計算法來算出電機的助力力矩，并運用脈寬調制以及穩定性控制技術對其進行調節，最終確定電機控制點信號的輸出，電機轉矩的運用可以通過減速機構以及方向盤共同輸入機械的轉向結構。

1.2 EPS系統的特點分析

①結構簡潔。在使用期間可以減少液壓助力系統的中的油泵、油管等部件的對液壓油的使用，這樣可以有效避免漏油對汽車轉向性能造成的影響。②優異的轉向性能。擁有著HPS無法進行模擬的高效性，在使用控制系統可以及時對車速和轉向盤所輸入的信號做出反應，從而優越的工作性能將可以很好的實現商用車在低速行駛過程中的輕便型，還可以有效控制路面所產生的噪音。③節能環保。動力源為助力電機，主要是依靠電瓶進行能量供給，在使用中并不會排放對環境造成污染的任何氣體。電機的工作內容主要是受控制器進行控制，只要在轉向期間才會工作，這樣可以減少能量的使用。④通用性比較好。不同車型和運行狀況是不需要對EPS系統的零部件進行更換，只需要改變控制器的內部控制就可以，這樣不僅可以減少零部件的使用，還可以減少資金成本的投入。⑤強大的集成性。可以與防抱死制動系統、牽引力控制系統、空氣懸架系統等電子系統組成，在使用中可以有效配合汽車防碰撞系統功能的實現。⑥可靠性高。控制器內部是可以形成集成故障系統的檢測，在使用中可以有效對傳感系統控制器進行全面檢測，從而提升該系統的安全性能。

2 EPS系統在商用車中的應用分析

2.1 商用車的使用特點

商用車的運行情況和乘用車有著不同，在EPS的使用上是無法應用到商用車上，其主要特點有：①懸架結構。商用車在制造生產中使用的是非對立懸架的縱置鋼板彈簧，懸架結構的特點將會對轉向結構的布置有著較大影響。②前軸。前軸的轉向負荷將會增加轉向阻力距，在使用中商用車的車軸核實乘用車的3～5倍，其中阻力距是5～11倍，轉向系統和阻力對電機有著直接影響，同時也阻礙了EPS在商用車上的應用。③轉向機構的布置。商用車轉向的操作機構與轉向輪縱向的位置相差較大，從而增加了轉向力距的需求，同時不適宜齒輪齒條式轉向器的應用，當前，商用車通常采用的是循環球式轉向器。④運行狀況。商用車的承載壓力較大，尤其是在城市建設中使用的自卸類型的商用車，對于零部件使用的標準要求更高[1]。

2.2 商用中EPS零部件的選擇

對于EPS零部件的選型主要包括轉向器、助力電機、減速機構以及控制等等，其中選擇合適的零部件對EPS系統的整體性能有著重要影響。①轉向器的選擇。通過對商用車結構的工作特點進行分析并結合轉向器的使用特點，EPS主要在商用車上循環球式機械轉向器中的應用，從而可以根據助力電機的切入位置來設置轉向軸。其中對于轉向軸的應用是成本較低，而且對于與后期拆裝和維修也比較方便。②減速機構的選型。其主要作用是降低電機的輸出轉速，在轉向系統中的使用主要有蝸輪蝸桿減速機構以及雙行星齒輪減速機構兩種。③助力電機選型。在商用車EPS的助力電機選型工作中有著功率高、轉矩大、波動小的特征。因此，在EPS選擇上可以永磁有刷直流電機以及永磁無刷直流電機的使用。④電控單元選型。電控單元ECU是核心控制模塊，主要是負責汽車助力系統的功能控制和故障檢測，對于商用車的運行情況時較為復雜的，由于外部的干擾能力較強，而且ECU擁有者較強的抗干擾性和可靠性[2]。

2.3 技術難點

商用車前軸的負荷力將會導致轉向阻力增加，在現有供電需求下，對于大功率的EPS在硬件控制上有著一定的困難。因此，高性能的電機以及高效率轉向機的速度等都是急需解決的問題。①轉向器的選擇。對于商用車在使用中前軸符合所承載負荷較大。EPS在的轉向動力將是完全有機械設備進行傳遞的，因此將對轉向器的組成部件提出了更高要求。在部件選擇期間，要根據測量的運行狀況來選擇合適的零部件。②電機機型的選擇。對于商用車在電機選擇上，要選用電機功率較小的，由于功率大的電機的尺寸和質量就會較大，在安裝期間將會有著一定的困難。③供電系統的使用。大功率電機的使用將會給電源系統產生一定的影響，在工作期間將無法保證電網的運行狀態。因此，在現有的24V電源系統中，所傳輸的電力驅動比較高，在使用中會導致電能出現損失。④安全性。在商用車的生產使用要遵循汽車轉向以及電控系統的安全要求，目前，我國的EPS系統技術仍然存在不足，所以更要注重EPS系統在商用車上的設計。

3 EPS系在商用車應用的發展前景

商用車EPS是線控轉向技術的主要發展方向，其主要是有方向盤和轉向以及主控器所組成的自動防御故障系統。其主要優勢可以在商用車行駛期間把司機的轉向意識通過轉化數字信號的形式傳遞到主控制器中，另外還可以接受主控制器的所傳遞的力矩信號，從而讓轉向盤完成回轉，為司機提供準確的駕駛路感信息。方向盤轉向的形成主要是受到控制器的影響，在使用中可以通過對助力電機進行驅動運轉。對于主要控制器可以運用轉矩方向盤進行分析判斷商用車的運行狀態，從而使方向盤回轉到正常工作狀態。在汽車線控轉向系統的制造中取消了方向盤以及轉向傳動機構的連接，在運行期間完全依靠電能實現轉向，從而擺脫了傳統轉向系統的限制，從而給商用車的設計空間更為廣闊，同時也是汽車轉向系統的工作創新。

4 結束語

當前，商用車使用EPS技術是比較少的，其主要原因是在使用中存在著一些不足。所以，EPS技術的主要發展方向仍然是商用車。希望通過本文對EPS系統的分析，可以為商用車應用EPS技術奠定基礎。

參考文獻：

[1]魏娟，李子卓，田海波.循環球電動助力轉向系統控制及補償策略[J].計算機工程與科學，2020，42（01）：138-143.

[2]楊凌霄，方沂，王春暉.電動助力轉向系統助力特性設計方法研究[J].天津職業技術師范大學學報，2019，29（04）：44-48.