電動轉(zhuǎn)向發(fā)展戰(zhàn)略研究

1、電動轉(zhuǎn)向發(fā)展戰(zhàn)略研究作者:日期:我國汽車電動轉(zhuǎn)向行業(yè)發(fā)展和戰(zhàn)略一 國內(nèi)汽車電動轉(zhuǎn)向（EPS）行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀二 汽車電動轉(zhuǎn)向的結(jié)構(gòu)和優(yōu)點(diǎn)三我國汽車電動轉(zhuǎn)向標(biāo)準(zhǔn)制訂情況四我國汽車電動轉(zhuǎn)向發(fā)展的水平與存在問題五電動轉(zhuǎn)向控制器的設(shè)計(jì)要求六現(xiàn)階段應(yīng)如何發(fā)展汽車電動轉(zhuǎn)向產(chǎn)品七未來應(yīng)如何發(fā)展汽車電動轉(zhuǎn)向產(chǎn)品八對發(fā)展我國汽車電動轉(zhuǎn)向產(chǎn)品的建議一 國內(nèi)汽車電動轉(zhuǎn)向（EPS）行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀隨著我國電子技術(shù)在汽車上的發(fā)展，汽車電動轉(zhuǎn)向（EPS）行業(yè)在近幾年已經(jīng)獲得突飛猛進(jìn)的成就。經(jīng)統(tǒng)計(jì)全國一共有40多個(gè)企業(yè)、大專院校、研究院所在從事汽車電動轉(zhuǎn)向（EPS）的研究和開發(fā)。最長的有7年的歷史最短的也有2年的時(shí)間。從事的包括汽

2、車電動轉(zhuǎn)向總成、電子控制器（有刷和無刷電機(jī)程序）、EPS有刷與無刷電機(jī)和接觸與非接觸式傳感器的研究和開發(fā)。已經(jīng)形成一個(gè)群策群力、民辦股份制企業(yè)為 主、國營企業(yè)和大專院校為附的產(chǎn)業(yè)化自主開發(fā)的局面。在我國汽車電動轉(zhuǎn)向（EPS）的自主開發(fā)已形成一個(gè)緊跟世界汽車電動轉(zhuǎn)向發(fā)展趨勢的朝氣蓬勃的、勢不可當(dāng)?shù)某绷?，并已取得?shí)效。國外引進(jìn)國內(nèi)組裝的車型已有 8個(gè)安裝了電動轉(zhuǎn)向器，我國的自有產(chǎn)權(quán)的汽車已有 14個(gè)車型安裝了電 動轉(zhuǎn)向器、以吉利汽車為最。吉利汽車公司已有10個(gè)車型在批量安裝電動轉(zhuǎn)向器，EPS已成為吉利汽車的特色。南方公司已在 2個(gè)廠家4個(gè)車型上實(shí)現(xiàn)裝車，國內(nèi)還有23個(gè)廠家、34個(gè)車型在試裝電動轉(zhuǎn)向

3、器。同時(shí)國內(nèi)已擁有電動轉(zhuǎn)向器的專利 4個(gè)，在一些電動轉(zhuǎn)向器領(lǐng)域已擁有自己的知識產(chǎn)權(quán)。目前國內(nèi)已經(jīng)形成電動轉(zhuǎn)向器專業(yè)化生產(chǎn)的態(tài)勢，共有研制汽車電動轉(zhuǎn)向（EPS）總成的生產(chǎn)廠家 24家，以研制電動轉(zhuǎn)向器機(jī)械部分為主，其中6家連控制器一起開發(fā)。專業(yè)研制汽車電動轉(zhuǎn)向電子控制器（CPU）的大學(xué)有12所，廠家16家，已有控制器產(chǎn)品可以市場銷售的廠家有 4家，即將市場銷售的廠家 有4家。已生產(chǎn)電動轉(zhuǎn)向電機(jī)的廠家有 8家，已實(shí)現(xiàn)市場銷售的廠家有 3家。已研制電動轉(zhuǎn)向傳感器的廠 家有5家，已實(shí)現(xiàn)銷售電動轉(zhuǎn)向傳感器的廠家只有 2家。就電動轉(zhuǎn)向的產(chǎn)品而言已形成全面開發(fā)之勢， 已開發(fā)成功的有軸助力式電動轉(zhuǎn)向器 C-E

4、PS，正在開發(fā) 有循環(huán)球式電動轉(zhuǎn)向器 X-EPS、小齒輪助力式電動轉(zhuǎn)向器 P-EPS，待開發(fā)的有齒條助力式電動轉(zhuǎn)向器 R-EPS、 DD-EPS。這幾種電動轉(zhuǎn)向器在國內(nèi)生產(chǎn)的汽車上都有很大的市場。經(jīng)過我對國內(nèi)一批EPS控制器的測試結(jié)果表明，可以說我國目前EPS整體研制水平，包括電子控制器接觸式傳感器 直流有刷電機(jī)和轉(zhuǎn)向器機(jī)械部分都已達(dá)到國外相同產(chǎn)品的水平。當(dāng)然各企業(yè)研制的水 平也不一樣。國外大電動轉(zhuǎn)向企業(yè)對我國的態(tài)度是：他們基本不向國內(nèi)轉(zhuǎn)讓電動轉(zhuǎn)向技術(shù)，并以種種藉口軍工企業(yè)軍事用途等就是不讓電動轉(zhuǎn)向技術(shù)流入中國。所以我們中國人要有志氣，有信心、也有這個(gè)技術(shù)水平和能力，一定能把EPS的產(chǎn)品搞上去

5、。二 汽車電動轉(zhuǎn)向的結(jié)構(gòu)和優(yōu)點(diǎn)電動轉(zhuǎn)向是一種簡稱，它有別于電動液壓轉(zhuǎn)向。前者指的是一種純電機(jī)助力轉(zhuǎn)向裝置，后者指的是一種電控液壓助力轉(zhuǎn)向裝置。一般講電動轉(zhuǎn)向助力裝置包含電動轉(zhuǎn)向器的機(jī)械部分、控制器、電機(jī)和傳感器等。在不同結(jié)構(gòu)的電動轉(zhuǎn)向助力裝置中它們的相對關(guān)系是不同的。通常多數(shù)電動轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)把轉(zhuǎn)向器的機(jī)械部分、減速機(jī)構(gòu)、電機(jī)和傳感器安裝在一起、控制器另外安裝、用電線束把它們與蓄電池（電源）連接在一起。也有把控制器和轉(zhuǎn)向器機(jī)械部分安裝在一起的結(jié)構(gòu)。電動轉(zhuǎn)向器是一種通過電機(jī)為駕駛員操縱轉(zhuǎn)向系統(tǒng)提供助力的裝置。這種助力的大小是由控制器 （ECU通過PWM方式對電機(jī)進(jìn)行控制的。通過控制器的控制可以在駕駛員

6、操縱汽車轉(zhuǎn)向過程中向電機(jī)提供最理想 的電流，從而使控制電機(jī)提供最佳助力進(jìn)行工作。ECU采集的信號來自扭矩傳感器、車速傳感器和發(fā)動機(jī)的信號。扭矩傳感器的信號來自于轉(zhuǎn)向軸內(nèi)部安裝的一根扭桿、其兩端在轉(zhuǎn)向力作用下產(chǎn)生相對扭轉(zhuǎn)角度反映到扭矩傳感器上，由于轉(zhuǎn)向力的扭矩大小與扭桿的扭轉(zhuǎn)角度成正比，因此扭矩傳感器直接反映岀轉(zhuǎn)向 力的大小； 車速傳感器安裝在轎車變速器上，也可以直接從電子儀表盤上取得，它反映的是變化的汽車行駛速度。發(fā)動機(jī)信號取自發(fā)動機(jī)點(diǎn)火線圈。由于在汽車轉(zhuǎn)向過程中，電動轉(zhuǎn)向器的控制器可以根據(jù)不同的車速、方向盤轉(zhuǎn)向力的大小直接控制電機(jī)的助力，從而準(zhǔn)確的提供各種行駛路況下的最佳轉(zhuǎn)向助力或阻尼，這都

7、是在計(jì)算機(jī)（ECU）控制下實(shí)現(xiàn)的。電動轉(zhuǎn)向器將在計(jì)算機(jī)控制下實(shí)施對電機(jī)電流大小變化的控制，實(shí)現(xiàn)不同的轉(zhuǎn)向助力。所以它能精確 的實(shí)現(xiàn)人們預(yù)先設(shè)置的在不同車速、不同轉(zhuǎn)彎角度所需要的不同大小的轉(zhuǎn)向助力、阻尼和轉(zhuǎn)角。所以我們 可以將電動轉(zhuǎn)向稱之為“精確助力轉(zhuǎn)向”，電動轉(zhuǎn)向器的結(jié)構(gòu)和分類見下面的幻燈片：總結(jié)起來電動轉(zhuǎn)向的優(yōu)點(diǎn)，有以下幾方面：提高了汽車操縱穩(wěn)定性有較好的汽車轉(zhuǎn)向輕便性有較好的汽車行駛安全性降低了發(fā)動機(jī)功率損耗節(jié)省了油料減少了污染提高了轉(zhuǎn)向系統(tǒng)低溫工作性能為實(shí)現(xiàn)汽車K總線控制創(chuàng)造了條件隨著傳感器的發(fā)展，開發(fā)岀新一代扭矩-角度傳感器，電動轉(zhuǎn)向?qū)⒂型麑?shí)現(xiàn)解決主動回正問題、最終解決擺頭問題。這是我

8、國第二代電動轉(zhuǎn)向要重點(diǎn)解決的問題。屆時(shí)，我國的電動轉(zhuǎn)向?qū)⑾蚋咚竭~進(jìn)。三 我國汽車電動轉(zhuǎn)向標(biāo)準(zhǔn)制訂情況我國汽車電動轉(zhuǎn)向標(biāo)準(zhǔn)是從 2003年12月份成立標(biāo)準(zhǔn)工作組開始到今年10月份，經(jīng)過1年另10個(gè)月的時(shí)間，業(yè)已定稿。整個(gè)汽車電動轉(zhuǎn)向標(biāo)準(zhǔn)包括“汽車電動助力轉(zhuǎn)向裝置”、“汽車電動助力轉(zhuǎn)向用電子控制器”、“汽車電動助力轉(zhuǎn)向用電動機(jī)”和“汽車電動助力轉(zhuǎn)向用傳感器”四項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)。就四項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)我們成 立了四個(gè)標(biāo)準(zhǔn)工作小組，分別收集了國內(nèi)外有關(guān)單位的電動助力轉(zhuǎn)向裝置、電子控制器、電動機(jī)和傳感器 的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)有關(guān)內(nèi)容。作了包括電磁兼容試驗(yàn)在內(nèi)的大量驗(yàn)證試驗(yàn)和補(bǔ)充驗(yàn)證試驗(yàn)，確定了標(biāo)準(zhǔn)的先進(jìn)性 和可行性，在2005年1

9、0月21日23日福州會議上我們已最后定稿上報(bào)汽車標(biāo)準(zhǔn)委員會。四我國汽車電動轉(zhuǎn)向發(fā)展的水平與存在問題1我國汽車電動轉(zhuǎn)向發(fā)展到今天，已經(jīng)過了近5年的努力，取得了很大的成績。幾個(gè)汽車廠家已通過了安裝電動轉(zhuǎn)向的汽車 6萬公里道路試驗(yàn)?，F(xiàn)在已共有 3個(gè)汽車廠家、十余個(gè)車型實(shí) 現(xiàn)了批量裝車，到年底將實(shí)現(xiàn)裝車 56萬輛。明年將裝車1015萬輛。經(jīng)初步估算到 2010年輕微型轎車、 載重汽車中5070%將安裝電動轉(zhuǎn)向，產(chǎn)量將達(dá)到 150200萬輛。電動汽車、混合燃料汽車和電動游覽車、沙灘車已迫切需要配套電動轉(zhuǎn)向器。這同樣是很大的市場2電動轉(zhuǎn)向器各總成開發(fā)生產(chǎn)的情況如下：（1）軸助力電動轉(zhuǎn)向器（C-EPS）機(jī)械

10、部分的研制和生產(chǎn)已經(jīng)取得一定的成功。已掌握了機(jī)械部分的生 產(chǎn)技術(shù)。有的企業(yè)已購買了進(jìn)口的關(guān)鍵生產(chǎn)設(shè)備，有的企業(yè)自制專用設(shè)備進(jìn)行生產(chǎn)，已經(jīng)批量生產(chǎn)岀合格的軸助力電動轉(zhuǎn)向器（C-EPS）。目前正在開發(fā)轎車用的小齒輪助力電動轉(zhuǎn)向器（P-EPS）和輕型卡車用的循環(huán)球電動轉(zhuǎn)向器（X-EPS）滿足日益增加的市場需要。（2） 電動轉(zhuǎn)向控制器的研制已到一定的程度，已有8家生產(chǎn)岀控制器產(chǎn)品， 其中已有3家控制器產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)批量裝車，生產(chǎn)量分別為10003000臺/月。從臺架試驗(yàn)曲線對比（見附圖），目前國內(nèi)幾家生產(chǎn)的控制器的基本性能試驗(yàn)曲線完全達(dá)到了國外同類產(chǎn)品的水平。目前正在開發(fā)大功率控制器。（3） 電動轉(zhuǎn)向用電機(jī)

11、也有 8家企業(yè)在生產(chǎn)該種電機(jī)，已批量生產(chǎn)了1.2Nm（120W）、1.8Nm（ 170W）有 刷電機(jī)。正在試制 3Nm（280W）有刷電機(jī)和無刷電機(jī)。（4） 電動轉(zhuǎn)向用傳感器已有兩家專業(yè)生產(chǎn)廠家，主要生產(chǎn)接觸式電阻傳感器。3年來已生產(chǎn)了近10萬 臺傳感器，其中今年將生產(chǎn) 6萬臺傳感器。目前還有多個(gè)廠家正在開發(fā)電磁感應(yīng)式、霍爾元件式帶角度的 扭矩傳感器。完全可以說一我國的汽車電動轉(zhuǎn)向器行業(yè)從無到有，從不懂到基本了解，從研制到小批量生產(chǎn)，已實(shí)現(xiàn)了初期的產(chǎn)業(yè)化過程。3當(dāng)前我國的汽車電動轉(zhuǎn)向器行業(yè)存在的主要問題如下：（1 ）我國汽車電動轉(zhuǎn)向產(chǎn)品的開發(fā)，缺乏有利的指導(dǎo)和計(jì)劃。現(xiàn)在完全是散亂的企業(yè)獨(dú)自行為

12、，缺乏集團(tuán) 的沖擊力量，未能調(diào)動全行業(yè)的技術(shù)力量進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)。不利于有計(jì)劃的快速的發(fā)展我國汽車電動轉(zhuǎn)向產(chǎn) 品。（2）行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制定的較晚，制約了產(chǎn)品的發(fā)展和質(zhì)量的考核。制約了與汽車的配套發(fā)展。（3 ）在汽車上安裝使用的時(shí)間尚短，發(fā)現(xiàn)的問題還少，還要經(jīng)過長時(shí)間的實(shí)際使用考核。尸管理成藪盹倶?biāo)]蘇査數(shù)搭.港空站集I用尸營珪空掘報(bào)警電迢r 30擔(dān)矩我面產(chǎn)品益測試電 硫：左：22 bed 右：mm. aaa左：&.33O 右：E <20SNSKOSIOIS對稱度：車湮92. 7STU Wh訓(xùn)謚敵霧力矩；左！ 8. 920 右：g 45D左：9 右：13 SBD打 rrs囪頂目空觀試驗(yàn)檻荷試驗(yàn)

13、 反沖擊試驗(yàn)功能試峑叢筍試益 回正試益種商劃審 裁荷試驗(yàn)車速間隔徵畳r 10臨弘疔SO K>7h序呂1LBa2040o r3.01.T9.264.02Lil1.665.051.3B3.購.095. 41TMLBT. 3161.979. 16rp 11甘1卜=y=14r312005-10-13離刑Mil 瞪耳3 & |®電動紳時(shí)測試東妊4 翊EH it 3i日本N4型 控制器特性曲線（4 ）汽車電動轉(zhuǎn)向四種產(chǎn)品本身的發(fā)展水平不一，產(chǎn)品單一是我們的主要問題。以電子控制器為例，雖說 幾家產(chǎn)品基本性能與日本產(chǎn)品相似，應(yīng)該是取得了相當(dāng)?shù)某晒Α５瞧渌墓δ苁遣皇侨娴倪_(dá)到日本產(chǎn)

14、品的水平，包括對電源電壓波動適應(yīng)能力，抗電流電壓過載能力，失電保護(hù)能力，自檢功能、故障存儲和 故障代碼顯示能力，容錯(cuò)、自學(xué)習(xí)能力，抗電磁干擾和抗靜電放電能力，對機(jī)械磨擦的補(bǔ)償功能，對電機(jī) 的溫度補(bǔ)償功能等，還需要通過長期實(shí)際使用驗(yàn)證。11用戶皆理燥帚結(jié)呆扭矩車浬巴遷懺性曲莎R0W0200S 10-19打印曲饒申呂藍(lán)枝0510120011B0&/h甜試幣據(jù) 左：S.25Q 右：9 LTQ£ : 1.020 右：百 190電 禪：左：27.EM) 右：27.600對蘇度：94 23B轄頂目空載試崟 載荷試豔 回止試騙 反神主試驗(yàn)功龍?jiān)] 產(chǎn)麗總測試Mi(Irn闔幵皓I | >

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18、型實(shí)現(xiàn)的）控制。2穩(wěn)定與安全性設(shè)計(jì)一一在受到地面沖擊或外界橫向力（如側(cè)風(fēng)、爆胎）作用時(shí)產(chǎn)生反向力矩，保持方向 穩(wěn)定和恢復(fù)正常行駛。3 無故障設(shè)計(jì)一一提高元器件安全系數(shù)，各部件必須經(jīng)過嚴(yán)格岀廠檢測，實(shí)現(xiàn)誤操作保護(hù)設(shè)計(jì)（保護(hù)性電路設(shè)計(jì)，個(gè)別系統(tǒng)中個(gè)別部位電壓、電流和溫度保護(hù)）4 失效保護(hù)設(shè)計(jì)一一防止單個(gè)元件損壞影響其它元器件正常工作（采用各種保 護(hù)電路）；ECU失效后，可恢復(fù)機(jī)械轉(zhuǎn)向器直接工作。5失電保護(hù)功能設(shè)計(jì)一一當(dāng)汽車突然關(guān)閉電源又立即啟動時(shí)，控制器必須實(shí)現(xiàn)自我保護(hù)。6自檢功能、故障存儲和故障代碼設(shè)計(jì)有相應(yīng)的故障代碼顯示功能。7電源電壓波動適應(yīng)能力設(shè)計(jì)一一車載電源標(biāo)稱電壓在土15%范圍內(nèi)變化時(shí)

19、，控制器應(yīng)能正常工作。8 有一定的抗電流、電壓過載能力設(shè)計(jì)一一電流過載+5%，電壓過載土 25%。9有對不同阻抗（內(nèi)阻、感抗、容抗）的電機(jī)，調(diào)整有偏差的傳感器（在一定范圍內(nèi)）能兼容的能力，又 稱容錯(cuò)、自學(xué)習(xí)能力的設(shè)計(jì)。10具有一定的抗電磁干擾和抗靜電放電能力的設(shè)計(jì)。11對機(jī)械轉(zhuǎn)向部分的機(jī)械磨擦的補(bǔ)償控制設(shè)計(jì)。12對電機(jī)的溫度補(bǔ)償控制設(shè)計(jì)一一解決由溫度升高導(dǎo)致電機(jī)輸岀功率下降問題。六現(xiàn)階段應(yīng)如何發(fā)展汽車電動轉(zhuǎn)向產(chǎn)品1 行業(yè)應(yīng)加強(qiáng)對企業(yè)發(fā)展的指導(dǎo)，特別是如何組織起行業(yè)的人才進(jìn)行高科技攻關(guān)，利用集團(tuán)的力量有計(jì) 劃的組織產(chǎn)品的開發(fā)。重點(diǎn)放在以下幾個(gè)方面：（1）發(fā)展功能齊全的高水平電動轉(zhuǎn)向控制器；（2）

20、發(fā)展大功率大電流電動轉(zhuǎn)向控制器；（3）發(fā)展大功率大電流電機(jī)，特別是無刷電機(jī)；（4）發(fā)展新一代非接觸式扭矩一角度傳感器。2有計(jì)劃的提高現(xiàn)有產(chǎn)品的水平（1）多品種發(fā)展適應(yīng)各種不同類型汽車需要的汽車電動轉(zhuǎn)向器；（2）提高汽車電動轉(zhuǎn)向控制器的性能和壽命；（3）提高汽車電動轉(zhuǎn)向電機(jī)的性能和壽命；（4）提高汽車電動轉(zhuǎn)向傳感器的性能和壽命。3加強(qiáng)宣傳和貫徹行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，穩(wěn)定的生產(chǎn)高質(zhì)量的汽車電動轉(zhuǎn)向產(chǎn)品4進(jìn)一步提高所研制的汽車電動轉(zhuǎn)向各種試驗(yàn)設(shè)備的水平七未來應(yīng)如何發(fā)展汽車電動轉(zhuǎn)向產(chǎn)品1 多品種發(fā)展汽車電動轉(zhuǎn)向產(chǎn)品（1）發(fā)展適應(yīng)輕型箱式車（獨(dú)立懸掛）、輕型轎車用的小齒輪助力式汽車 電動轉(zhuǎn)向器（P-EPS）,齒條助力式汽車電動轉(zhuǎn)向器（ R-EPS）。（2）發(fā)展高檔轎