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摘 要 本文描述了微型卡车电控动力转向系统的结构型式，并提出了评价装有EPS系统的微型载货车的操纵性能指标，如转向灵敏、路感等。在设计EPS系统时，进行样车试制，并进行样车相关参数实际采集，综合考虑EPS系统各可变参数对转向操纵性能的影响可以在获得较好的操纵性能的同时能够降低系统设计的难度。
关键词 电控动力转向系统 转向灵敏 路感
一、电控动力转向系统的组成
转向系统是整车系统中必不可少的最基本的组成系统，驾驶者通过方向盘来操纵和控制汽车的行进方向，从而实现自己的驾驶意图。
电动助力转向系统是在机械转向机构的基础上，增加信号传感器，电控ECU和转向助力机构。信号传感器主要包括车速传感器、转矩传感器和转向角传感器等。通过这几个传感器，可以采集到相应的信号，从而为确定助力控制命令提供相应的信号。电控ECU包括检测电路、微处理器、控制电路等。检测电路将传感器采集到的信号进行整理和放大后输入微处理器，然后微处理器计算出最优化的助力力矩。转向助力机构包括助力电动机、电磁离合器和减速传动机械。助力电动机电流的大小由微处理器来控制，可根据不同的车速得到相应的助力特性。通过减速机构，将电动机的动力传给转向器。电磁离合器作为安全装置来确保系统在发生故障时，切断电动机和减速机构，从而中断动力传递，使系统从电动助力转向状态转入到人力机械转向状态。
二、电动转向系统的特点
电动助力转向系统用电能取代液压能，减少发动机的功率损耗。其特点是转向助力性能与转向速度和车型速度密切相关。速度低，转向速度高，助力性能越强。当汽车由低速档转换高速档时，电控系统能够保证提供最优化传动比稳定的转向手感，从而提高了高速行驶的稳定性和驾驶员的安全性。
该系统的优点：
（1）增强了转向系统的跟随性能。
（2）改善了转向系统的回正特性。
（3）提高操纵的稳定性。
（4）系统结构紧凑、占用空间小，布置方便，性能优越。
三、电动助力转向系统的设计要求
1、运动学上应该保持转向轮转角和驾驶员转动转盘转向盘的转角之间保持一定的比例关系。
2、随着转向轮阻力的变化，作用在转向盘上的手力必须随着变化，叫“路感”。
3、当作用在方向盘上的切向力F≥15N时（因汽车形式不同而异），动力转向器就开始工作。
4、转向后方向盘应自动回正。
5、动力转向失灵时，机械系统必须能够操纵车轮转向。
四、转向系统计算载荷的确定
为了保证行驶的安全性，电动转向系统的各零部件应该有足够的强度。要进行强度计算，就必须先进行载荷计算，根据公式来计算汽车在沥青路面上上原地转向阻力力矩MR（N.M）。
MR=≈347200N·M
f――轮胎和路面繁荣滑动摩擦因数
G1――转向轴负荷，N
P――轮胎气压 MPa
作用在方向盘上的手力Fh为
Fh=≈122.5·N
L1——转向摇臂长L2——转向节臂长DSW——方向盘直径 i ——转向器角直径 ——转向器正效率
五、本次设计电动助力转向系统的优缺点
优点：
（1）在转向时电机才提供助力，可以显著降低燃油消耗，传统的液压助力转向系统有发动机带动转向油泵，不管转向或者不转向都要消耗发动机部分动力，而电动助力转向系统只是在转向时才由电机提供助力，不转向时不消耗能量。因此，电动助力转向系统可以降低车辆的燃油消耗。与液压助力转向系统对比试验表明：在不转向时，电动助力转向可以降低燃油消耗2。5%；在转向时，可以降低5.5%。
（2）转向助力大小可以通过软件调整，能够兼顾低速时的转向轻便性和高速时的操纵稳定性，回正性能更好。这样就使得车辆虽然在低速时具有良好的转向轻便性，但是在高速行驶时转向盘太轻，产生转向“发飘”的现象，驾驶员缺少显著的“路感”，降低了高速行驶时的车辆稳定性和驾驶员的安全感。电动助力转向系统提供的助力大小可以通过软件方便的调整。在低速时，电动助力转向系统可以提供较大的转向助力，提供车辆的转向轻便性；随着车速的提高，电动助力转向系统提供的转向助力可以逐渐减小，转向时驾驶员所需提供的转向力将逐渐增大，这样驾驶员就感受到明显的“路感”，提高了车辆稳定性。电动助力转向系统还可以施加一定的附加回正力矩或阻尼力矩，使得低速时转向盘能够精确的回到中间位置，而且可以抑制高速回转向盘的振荡和超调，兼顾了车辆高、低速时的回正性能。
（3）结构紧凑，质量轻，易于维护保养电动助力转向系统取消了液压转向油泵、油缸、液压管路、油罐等部件，而且电机及减速机构可以和转向柱、转向器做成一个整体，使得整个转向系统结构紧凑，质量轻，易于维护保养。
缺点：
（1）直接助力式电动转向系统提供的辅助动力较小，难以用于大型车辆；
（2）减速机构、电动机等部件会影响汽车的操纵稳定性，正确匹配整车性能至关重要；
（3）使用电动机、减速机构和转矩传感器等部件，增加了系统的成本。
六、结语
本文以金杯轻型载货车为例，简要介绍电动助力转向系统设计。其方法简便，实施可靠性高。可以推广到其他车型上进行应用。
参考文献：
[1]汽车工程手册（设计篇）[M].
（作者单位：沈阳金杯车辆制造有限公司）
关键词 电控动力转向系统 转向灵敏 路感
一、电控动力转向系统的组成
转向系统是整车系统中必不可少的最基本的组成系统，驾驶者通过方向盘来操纵和控制汽车的行进方向，从而实现自己的驾驶意图。
电动助力转向系统是在机械转向机构的基础上，增加信号传感器，电控ECU和转向助力机构。信号传感器主要包括车速传感器、转矩传感器和转向角传感器等。通过这几个传感器，可以采集到相应的信号，从而为确定助力控制命令提供相应的信号。电控ECU包括检测电路、微处理器、控制电路等。检测电路将传感器采集到的信号进行整理和放大后输入微处理器，然后微处理器计算出最优化的助力力矩。转向助力机构包括助力电动机、电磁离合器和减速传动机械。助力电动机电流的大小由微处理器来控制，可根据不同的车速得到相应的助力特性。通过减速机构，将电动机的动力传给转向器。电磁离合器作为安全装置来确保系统在发生故障时，切断电动机和减速机构，从而中断动力传递，使系统从电动助力转向状态转入到人力机械转向状态。
二、电动转向系统的特点
电动助力转向系统用电能取代液压能，减少发动机的功率损耗。其特点是转向助力性能与转向速度和车型速度密切相关。速度低，转向速度高，助力性能越强。当汽车由低速档转换高速档时，电控系统能够保证提供最优化传动比稳定的转向手感，从而提高了高速行驶的稳定性和驾驶员的安全性。
该系统的优点：
（1）增强了转向系统的跟随性能。
（2）改善了转向系统的回正特性。
（3）提高操纵的稳定性。
（4）系统结构紧凑、占用空间小，布置方便，性能优越。
三、电动助力转向系统的设计要求
1、运动学上应该保持转向轮转角和驾驶员转动转盘转向盘的转角之间保持一定的比例关系。
2、随着转向轮阻力的变化，作用在转向盘上的手力必须随着变化，叫“路感”。
3、当作用在方向盘上的切向力F≥15N时（因汽车形式不同而异），动力转向器就开始工作。
4、转向后方向盘应自动回正。
5、动力转向失灵时，机械系统必须能够操纵车轮转向。
四、转向系统计算载荷的确定
为了保证行驶的安全性，电动转向系统的各零部件应该有足够的强度。要进行强度计算，就必须先进行载荷计算，根据公式来计算汽车在沥青路面上上原地转向阻力力矩MR（N.M）。
MR=≈347200N·M
f――轮胎和路面繁荣滑动摩擦因数
G1――转向轴负荷，N
P――轮胎气压 MPa
作用在方向盘上的手力Fh为
Fh=≈122.5·N
L1——转向摇臂长L2——转向节臂长DSW——方向盘直径 i ——转向器角直径 ——转向器正效率
五、本次设计电动助力转向系统的优缺点
优点：
（1）在转向时电机才提供助力，可以显著降低燃油消耗，传统的液压助力转向系统有发动机带动转向油泵，不管转向或者不转向都要消耗发动机部分动力，而电动助力转向系统只是在转向时才由电机提供助力，不转向时不消耗能量。因此，电动助力转向系统可以降低车辆的燃油消耗。与液压助力转向系统对比试验表明：在不转向时，电动助力转向可以降低燃油消耗2。5%；在转向时，可以降低5.5%。
（2）转向助力大小可以通过软件调整，能够兼顾低速时的转向轻便性和高速时的操纵稳定性，回正性能更好。这样就使得车辆虽然在低速时具有良好的转向轻便性，但是在高速行驶时转向盘太轻，产生转向“发飘”的现象，驾驶员缺少显著的“路感”，降低了高速行驶时的车辆稳定性和驾驶员的安全感。电动助力转向系统提供的助力大小可以通过软件方便的调整。在低速时，电动助力转向系统可以提供较大的转向助力，提供车辆的转向轻便性；随着车速的提高，电动助力转向系统提供的转向助力可以逐渐减小，转向时驾驶员所需提供的转向力将逐渐增大，这样驾驶员就感受到明显的“路感”，提高了车辆稳定性。电动助力转向系统还可以施加一定的附加回正力矩或阻尼力矩，使得低速时转向盘能够精确的回到中间位置，而且可以抑制高速回转向盘的振荡和超调，兼顾了车辆高、低速时的回正性能。
（3）结构紧凑，质量轻，易于维护保养电动助力转向系统取消了液压转向油泵、油缸、液压管路、油罐等部件，而且电机及减速机构可以和转向柱、转向器做成一个整体，使得整个转向系统结构紧凑，质量轻，易于维护保养。
缺点：
（1）直接助力式电动转向系统提供的辅助动力较小，难以用于大型车辆；
（2）减速机构、电动机等部件会影响汽车的操纵稳定性，正确匹配整车性能至关重要；
（3）使用电动机、减速机构和转矩传感器等部件，增加了系统的成本。
六、结语
本文以金杯轻型载货车为例，简要介绍电动助力转向系统设计。其方法简便，实施可靠性高。可以推广到其他车型上进行应用。
参考文献：
[1]汽车工程手册（设计篇）[M].
（作者单位：沈阳金杯车辆制造有限公司）