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电动助力转向系统的优缺点指南

【摘要】:因此,电动助力转向系统可以降低车辆的燃油消耗。电动助力转向系统利用惯性减振器的作用,使车轮反转和转向前轮的摆振大大减小,因此抗扰动能力大大增强。电动助力转向系统可以针对车辆行驶的各种工况,通过优化助力特性曲线,使助力更加精确、助力效果更加理想。电动助力转向系统的转向力来自助力转向电动机。

随着汽车电子技术的日益发展,对汽车设计的要求以及对汽车的控制水平的要求也越来越高,尤其对汽车的节能和环保特性的要求越来越高。电动助力转向系统将最新的电力电子技术和高性能的电动机控制技术应用于汽车转向系统,能明显改善车辆的静态性能和动态性能,有效提高行驶中驾驶员操作的轻便性和安全性,同时也更加节能和环保。

对于新能源汽车而言,采用电动助力转向系统是必然选择,因为它本身不用内燃机,动力的来源只有助力转向电动机,所以新能源汽车只能选择电动助力转系统或者电控液压助力转向(Electro Hydraulic Power Steering,EHPS)系统。一般来讲,设计者都趋向于选择电动助力转向系统。

因此,电动助力转向系统将成为汽车动力转向系统的主流。与其他助力转向系统相比,该系统突出的优点体现在以下8 个方面:

(1)降低了燃油消耗。

传统的液压助力转向系统由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的部分动力。电动助力转向系统只是在转向时才由助力转向电动机提供助力,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2.5%的燃油消耗;在转向时,可以降低5.5%。

(2)增强了转向跟随性。

助力转向电动机与助力机构相连,将能量直接用于车轮的转向。电动助力转向系统利用惯性减振器的作用,使车轮反转和转向前轮的摆振大大减小,因此抗扰动能力大大增强。与液压助力转向系统相比,它增强了转向跟随性。

(3)改善了转向回正特性。

在一定的车速下,当驾驶员转动转向盘一个角度后再松开,车辆本身具有使车辆回到直线方向的能力,这是车辆固有结构所决定的。电动助力转向系统可以对该回正过程进行控制,利用软件在最大限度内调整设计参数以使车辆获得最佳的回正特性,从最低车速到最高车速,可得到一簇回正特性曲线。电动助力转向系统可以施加一定的附加回正力矩或阻尼力矩,使汽车在低速行驶时转向盘能够精确地回到中间位置,而且可以抑制高速回正过程中转向盘的振荡和超调,兼顾了车辆高、低速时的回正性能。在传统的液压助力转向系统中,汽车设计一旦完成,其回正特性就不能再改变,否则必须改造底盘的机械结构,实现起来有较大困难。

(4)提高了操纵稳定性。

电动助力转向系统可以针对车辆行驶的各种工况,通过优化助力特性曲线,使助力更加精确、助力效果更加理想。它还可以采用阻尼控制减小由路面不平产生的干扰,保障汽车低速行驶时的转向轻便性,提高汽车高速行驶时的转向稳定性,进而提高汽车的主动安全性,使驾驶员有更舒适的感觉。

(5)提供可变的转向助力。

传统的液压助力转向系统所提供的转向助力的大小不能随车速的提高而改变。这样就使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。

电动助力转向系统的转向力来自助力转向电动机。通过软件编程和硬件控制,可得到覆盖整个车速的可变转向力。可变转向力的大小取决于转向力矩和车速。无论是停车、低速行驶还是高速行驶时,它都能提供可靠的、可控性好的感觉,而且更易于操作。

汽车在低速行驶时,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。这样驾驶员就能感受到明显的“路感”,提高了车辆稳定性。

(6)更加节能与环保。

电动助力转向系统应用“最干净”的电力作为能源,完全取缔了液压装置,不存在传统液压助力转向系统中液压油泄漏的问题,从而避免了环境污染,顺应了环保的时代要求。

(7)生产和开发周期更短。

电动助力转向系统的前期研发时间较长,但是一旦设计完成,由于该系统具有良好的模块化设计,所以不需要对不同的系统重新进行设计、试验、加工等,可以通过修改相应的程序,快速实现与特定车型的匹配,不但节省了费用,也为设计不同的系统提供了极大的灵活性,因此能大大减少针对不同车型的研发时间以及缩短开发周期。

(8)生产线装配性好。

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,而且助力转向电动机及减速机构可以和转向柱、转向器做成一个整体,使整个系统结构紧凑,零件数目大大减少,装配的工作量也相应减少,既节省了装配时间,提高了装配效率,也易于维护保养。

电动助力转向系统的缺点主要体现在以下两个方面:

(1)可靠性

虽然现在电动助力转向技术已经非常成熟,但是电子系统还是比纯机械系统“娇气”一些。尤其在剧烈驾驶情况下,助力转向电动机容易出现过载,影响电动助力转向系统工作,所以很多考虑剧烈驾驶工况的车型还在使用液压助力转向系统。

(2)功率的问题。

目前的大多数车辆使用的都是12V 的电源系统,能够带动的助力转向电动机功率有限,虽然可以通过搭配不同的减速机构改变助力转向电动机的承载能力,适应范围较液压助力转向系统更广,但是改变范围毕竟有限,对于转向负荷较大的大型车辆来说,电动助力转向系统仍然有些力不从心。