一、基本原理及結構

EPS為英文Electric Power Steering的縮寫，即電動助力轉向系統。該系統由電動助力機直接提供轉向助力，省去了液壓動力轉向系統所必需的動力轉向油泵、軟管、液壓油、傳送帶和裝于發動機上的皮帶輪，既節省能量，又保護了環境。另外，還具有調整簡單、裝配靈活以及在多種狀況下都能提供轉向助力的特點。我們都知道，現代車輛除了極少數（比如比亞迪低配的F0）的車型沒有轉向助力以外，大多數的車型都有助力。

而轉向助力系統從過去的液壓助力轉向逐漸轉為電動助力轉向，液壓助力系統基本被淘汰。

圖1 EPS系統的基本結構（以DP-EPS為例）

按照圖1中的編号，我們以DP-EPS為例介紹EPS的工作過程如下：

駕駛員轉動轉向盤

扭矩傳感器檢測扭矩信号（注意：有的EPS監控轉角信号），并将信号發送給ECU控制單元，控制單元根據得到的扭矩信号和車速信号，再根據事先标定好的助力曲線決定電機提供多少助力（如圖2）

電機提供的扭矩由減速齒輪放大，并傳遞給小齒輪（Pinion）

駕駛員提供的扭矩和電機提供的扭矩都通過小齒輪傳遞給齒條（Rack）,齒條橫向移動實現轉向。（如圖3）

圖2 助力曲線

圖3

二、EPS的分類

根據助力方式，電子轉向機可以分成四種類型，即轉向管柱助力式C-EPS，齒輪助力式P-EPS，雙小齒輪式DP-EPS和齒條平行式RP-EPS。從緊湊型車、中級車到豪華車和箱式貨車，不同級别的車可以根據車輛的安裝空間，車輛的能源和所需要的齒條助力來選擇其中的一種。

下面我們一一介紹下~

管柱式電動助力轉向器（C-EPS）

C-EPS的電機和減速齒輪布置在轉向管柱（Column）上，電機提供的轉矩和駕駛員提供的轉矩共同轉動轉向管柱，并通過中間軸、小齒輪傳遞給齒條，實現助力（圖4）。這種助力系統特别适合于不需要太大助力的緊湊型車型。由于這種電機布置離方向盤較近，所以電機的振動會傳遞到方向盤上。

特點：

1、适應性強：可根據不同車型選用和定制汽車電動助力轉向管柱和控制器，同時進行助力匹配，可廣泛應用在0.6-1.8L排量的經濟型轎車和微型轎車。

2、結構緊湊，安裝方便，所需安裝空間小；

3、低速時轉向輕便，高速時操縱穩定，回正性能優良；

4、可靠性高，免維護；

5、具有自診斷和安全控制功能。

動畫1 C-EPS原理

小齒輪式電動助力轉向器（P-EPS）

P指的是Pinion（小齒輪），顧名思義助力是加在小齒輪上的。如圖5、動畫2所示，電機布置在小齒輪與齒條齧合處，這種系統更加緊湊，能夠節省很大的布置空間。由于其提供的助力不大，所以隻适合于小型車。

圖5P-EPS結構圖

動畫2P-EPS工作過程

雙小齒輪式電動助力轉向器（DP-EPS）

本文的第一部分介紹原理的時候，就是以DP-EPS為例的，DP指的是Dual-Pinion（雙小齒輪）。即這種轉向機有2個小齒輪與齒條齧合，一個是電機驅動，一個是人的受力驅動。如圖6、7和前文的圖3。

圖6 DP-EPS結構圖

圖7 DP-EPS（雙小齒輪）

齒條平行式電動助力轉向器（RP-EPS）

RP指的是Rack parallel（齒條平行式），這種助力形式的轉向系統，将電機直接布置在齒條上，電機直接給齒條助力（圖8）。可想而知這種系統的助力較大，适合于中大型的車輛。這種形式的轉向系統一般通過滾珠絲杠和皮帶将電機的助力傳遞到齒條上（動畫3）。

圖8R-EPS結構

動畫3 RP-EPS工作過程動畫

電動泵式液壓助力轉向器（H-EPS）

這種系統稱之為液壓-電子助力轉向，結合了電子助力轉向精确可調和液壓助力轉向路感強的特點，當然也是比較貴的一種轉向系統。前段時間剛上市的2018款JEEP牧馬人用的就是這種轉向系統。

圖9H-EPS轉向系統

三、适用範圍

這幾種轉向系統各有各自的優缺點，再此不詳細說明。主機廠選擇哪種形式的轉向系統主要還是根據車輛需求助力的大小來選擇。下圖給出了這幾種系統所能提供的助力大小和适用的車型。

圖10 各EPS系統的适用車型

四、EPS的優點

五、EPS的助力策略

EPS是一個非線性、多輸入多輸出的控制系統，因此，控制策略的設計是EPS的核心技術之一。

EPS控制策略的基本功能是在不同行駛工況下的轉向過程中提供最佳轉向助力，從而減輕駕駛員的操作疲勞。根據不同的控制目标，控制策略可分為：

基本助力控制，設計合理助力曲線，兼顧低速的轉向輕便性和高速的穩定性；回正控制，使方向盤具有較好的回正特性，避免回正不足或回正超調；補償控制，EPS轉向系統中除了機械部件的摩擦和阻尼因素，還有電機和減速機構的慣量因素，因此，需要采用合适的補償控制，減小慣量、摩擦、阻尼因素的影響，提高車輛的穩态性能和動态性能；抑振控制，當在不平路面行駛時，由輪胎傳遞過來的擾動會造成方向盤的振動，使駕駛員感到不适，喪失路感；魯棒控制，抑制系統内部的各種擾動；其他控制，随着汽車安全性和舒适性要求的提高，EPS的控制策略正朝着智能化的方向發展，包括：個性化助力特性、自動泊車功能、車道保持功能等等。

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