电动助力转向EPS（一）——结构、类型及功能

EPS

本文简单介绍下EPS电动助力转向系统，本节内容包含转向系统的类型及功能

转向系统类型

转向系统作为汽车必不可少的零部件产品，经历了由纯机械手动驱动、动力液压驱动、在计算机控制液压驱动和电子-机械驱动的发展历程。如下图所示：

依据电机的位置，EPS可以分为如下几种：
转向管柱型：C-EPS
小齿轮型： P-EPS
齿条型： R-EPS
双小齿轮型 DP-EPS
如下图所示：

目前大部分已C、DP为主。

基本功能及高级功能

谈到电动转向的功能，很多人的第一认识就是ECU根据检测到的手盘力矩信号，通过一组与车速相关的助力特性曲线计算得到一个助力矩，由电机实现这个助力力矩。这种说法说到了EPS最最基本的功能，但不全面。

基本功能

1、随速助力
根据驾驶员施加在方向盘上的扭矩、车速、以及控制单元中的助力特性曲线，来计算电机应该输出的助力扭矩。可以这么理解
车辆低速行驶，你希望方向盘轻便
车辆高速行驶，你希望方向盘沉稳

2、回正控制和阻尼控制
轮胎及悬置系统本身是能够提供一定的回正力让方向盘朝中位运动的。但一般来说，在低车速情况下，系统阻力太大，车辆本身的回正力不足以克服所有的阻力使方向盘回到中位；在高车速情况下，车辆本身的回正力又太大，撒手时又容易出现摇头的现象。回正控制和阻尼控制各司其责
低车速情况下：回正控制起作用，提供一个额外的力矩帮助方向盘回到中位；
高车速情况下：阻尼控制起作用，提供一个反向的力矩，防止方向盘摇头

3、路面干扰抑制
通过检测转向系统受到的路面干扰力矩，利用电机适当抵消，减弱来自路面的干扰，缓解对方向盘的冲击

4、系统自保护
当ECU或电机温度过高，电压过大或过小，助力输出过载的情况下，系统减小输出电流，防止损坏。

5、跑偏补偿
针对因悬架及路面引起的车辆跑偏，EPS提供一定的补偿力矩协助驾驶员保持直线行驶

等等。。。

高级功能

1、扭矩转向补偿
车辆急加速，由于左右轮驱动系统不对称，导致车辆会偏移直线行驶方向。扭矩补偿功能可适当缓解此现象

2、DSR
DSR功能中EPS主要是作为执行机构，ESC检测到抱死或侧滑即将发生时，通知EPS施加一个力，在ESC动作的同时帮助驾驶员进行转向操作，在对开路面上可以有效的降低刹车距离，在过弯过程中可以防止或减弱甩尾现象。

3、LDW、LKA、LCA
LDW（Lane Departure Waning）是当检测到车辆即将偏出车道时，在方向盘上给出一个震动的信号对驾驶员进行提醒。
LKA（Lane Keeping Assist）和LCA（Lane Centering Assist）的工作机理比较类似，LKA是当ADAS系统发现车辆有偏移车道的风险的时候，通知EPS提供一个反向力矩，作用时间为比较短；LCA则是期望车辆维持在车道中央行驶，一旦有偏离中线的迹象，则马上进行调整，持续起作用。

4、APA
EPS 控制器接收自动泊车系统上位机的角度指令，EPS作为执行器实现功能。

等等。。。

EPS结构

管柱型电动助力转向系统主要由机械转向器、转矩传感器、车速传感器、EPS控制器、助力电机及减速机构组成，结构示意图如下：

扭矩传感器的功能是策略作用于转向盘的力矩大学和方向
电机担负着系统控制指令执行功能
减速机构作用是降低电机的输出轴转速，从而将电机输出轴的输出扭矩放大后作用于转向输出轴