感應電機電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)電機助力矩控制算法研究

感應電機電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)電機助力矩控制算法研究一、本文概述隨著汽車工業(yè)的飛速發(fā)展，電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（EPS，ElectricPowerSteering）已成為現(xiàn)代車輛中不可或缺的一部分。作為EPS的核心組成部分，感應電機電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（InductionMotorEPS）在提供穩(wěn)定、可靠的轉(zhuǎn)向助力的其電機助力矩的控制算法對于提高系統(tǒng)性能、降低能耗以及提升駕駛安全性具有至關重要的作用。本文旨在深入研究感應電機電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的電機助力矩控制算法，通過對現(xiàn)有控制算法的分析與優(yōu)化，以期達到提高系統(tǒng)效率、降低能耗、改善駕駛體驗的目標。本文首先介紹了感應電機電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的基本構成和工作原理，為后續(xù)研究提供理論基礎。接著，詳細分析了傳統(tǒng)電機助力矩控制算法的優(yōu)缺點，以及在實際應用中所面臨的挑戰(zhàn)。在此基礎上，本文提出了一種基于優(yōu)化算法的電機助力矩控制策略，通過理論分析和仿真實驗驗證了該策略的有效性和可行性。將優(yōu)化后的控制算法應用于實際車輛中，通過實地測試評估了其在實際運行中的性能表現(xiàn)。本文的研究不僅有助于推動感應電機電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)技術的進一步發(fā)展，也為汽車工業(yè)的智能化、綠色化提供了有益的參考和借鑒。二、感應電機電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)理論基礎感應電機電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（ElectricPowerSteering,EPS）是一種利用電機提供輔助力矩來協(xié)助駕駛員轉(zhuǎn)動汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的技術。EPS系統(tǒng)的理論基礎主要涉及到電機學、控制理論以及車輛動力學。感應電機作為EPS系統(tǒng)的核心部件，其工作原理基于電磁感應和電磁力。當電流流過電機的定子繞組時，會產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，進而在轉(zhuǎn)子中產(chǎn)生感應電流，由此產(chǎn)生的電磁力驅(qū)動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。通過精確控制定子電流的大小和相位，可以實現(xiàn)對轉(zhuǎn)子力矩和轉(zhuǎn)速的精確控制。在EPS系統(tǒng)中，電機需要快速、準確地響應駕駛員的轉(zhuǎn)向需求。因此，電機的控制算法是關鍵。目前，常用的電機控制算法包括矢量控制（VectorControl）和直接轉(zhuǎn)矩控制（DirectTorqueControl）。矢量控制通過獨立控制電機的磁通和轉(zhuǎn)矩，實現(xiàn)了對電機的高性能控制。而直接轉(zhuǎn)矩控制則直接對電機的轉(zhuǎn)矩進行控制，具有響應速度快、控制精度高的優(yōu)點。EPS系統(tǒng)的控制還需要考慮到車輛的動力學特性。當駕駛員轉(zhuǎn)動方向盤時，車輛的轉(zhuǎn)向輪會產(chǎn)生側(cè)向力，進而影響到車輛的行駛軌跡。為了實現(xiàn)穩(wěn)定、安全的轉(zhuǎn)向，EPS系統(tǒng)需要根據(jù)車輛的行駛速度、轉(zhuǎn)向角速度等參數(shù)，實時調(diào)整電機的助力力矩。感應電機電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的理論基礎涉及到了電機學、控制理論以及車輛動力學等多個領域。通過深入研究這些理論基礎，可以為EPS系統(tǒng)的設計和優(yōu)化提供有力的支持。三、電機助力矩控制算法研究現(xiàn)狀隨著汽車技術的不斷進步，感應電機電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)已成為現(xiàn)代車輛的重要組成部分。其核心在于電機助力矩的控制算法，它直接關系到駕駛的安全性、舒適性和燃油經(jīng)濟性。因此，對電機助力矩控制算法的研究具有重大的現(xiàn)實意義和應用價值?；谝?guī)則的控制算法：這是最早應用于電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的控制方法。它根據(jù)預先設定的規(guī)則，如車速、轉(zhuǎn)向角度等，通過查表或函數(shù)映射的方式確定助力矩的大小。這種方法簡單直觀，但難以應對復雜多變的駕駛環(huán)境?；谀Ｐ偷目刂扑惴ǎ哼@類算法通過建立車輛轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的動力學模型，利用現(xiàn)代控制理論（如最優(yōu)控制、魯棒控制等）對助力矩進行優(yōu)化?；谀Ｐ偷目刂扑惴軌蚋鼫蚀_地描述車輛轉(zhuǎn)向的動態(tài)特性，因此在實際應用中表現(xiàn)出了較好的性能。智能控制算法：隨著人工智能技術的發(fā)展，越來越多的智能控制算法被引入到電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中。如模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡控制、自適應控制等。這些算法能夠根據(jù)實時的駕駛信息，自適應地調(diào)整助力矩的大小，從而提高了系統(tǒng)的適應性和魯棒性?；趯W習的控制算法：近年來，隨著機器學習和深度學習技術的快速發(fā)展，基于學習的控制算法在電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中的應用也逐漸增多。這類算法通過大量的駕駛數(shù)據(jù)訓練模型，使得系統(tǒng)能夠自動地學習和優(yōu)化助力矩的控制策略。電機助力矩控制算法的研究正處于不斷發(fā)展和完善的過程中。各種算法都有其獨特的優(yōu)點和適用場景，未來的研究將更加注重算法的實用性和智能化水平。四、感應電機電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)電機助力矩控制算法設計感應電機電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（EPS）的電機助力矩控制算法設計是EPS系統(tǒng)性能優(yōu)化的關鍵。助力矩控制算法的主要目標是實現(xiàn)駕駛員轉(zhuǎn)向意圖的精準識別，以及提供適當?shù)闹匾詼p輕駕駛員的轉(zhuǎn)向負擔，同時保證轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性。在設計電機助力矩控制算法時，首先需要考慮駕駛員的轉(zhuǎn)向行為特性，包括轉(zhuǎn)向角度、轉(zhuǎn)向速度以及轉(zhuǎn)向力等。通過采集這些轉(zhuǎn)向行為數(shù)據(jù)，我們可以建立駕駛員轉(zhuǎn)向意圖的識別模型。這個模型可以基于模糊邏輯、神經(jīng)網(wǎng)絡或者機器學習等算法進行構建，以實現(xiàn)對駕駛員轉(zhuǎn)向意圖的精準判斷。在確定了駕駛員的轉(zhuǎn)向意圖之后，接下來的任務就是如何根據(jù)這個意圖計算出合適的助力矩。這里，我們可以采用一種基于規(guī)則的助力矩控制策略。這種策略可以根據(jù)駕駛員的轉(zhuǎn)向角度、轉(zhuǎn)向速度以及車速等參數(shù)，通過預設的規(guī)則計算出應該提供的助力矩。例如，當駕駛員在低速時進行大角度轉(zhuǎn)向時，我們可以提供更大的助力矩以減輕駕駛員的負擔；而在高速時，為了保證轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的穩(wěn)定性，我們需要減小助力矩。當然，這種基于規(guī)則的助力矩控制策略雖然簡單易行，但其優(yōu)化效果有限。為了實現(xiàn)更好的控制效果，我們可以進一步采用優(yōu)化算法對助力矩進行精確控制。例如，可以利用遺傳算法、粒子群算法等智能優(yōu)化算法對助力矩進行尋優(yōu)，以找到最優(yōu)的助力矩輸出。為了保證轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的安全性，我們還需要在助力矩控制算法中加入一些安全保護措施。例如，當檢測到轉(zhuǎn)向系統(tǒng)出現(xiàn)故障或者駕駛員的轉(zhuǎn)向行為異常時，我們應該立即停止或者減小助力矩的輸出，以防止事故的發(fā)生。感應電機電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)電機助力矩控制算法的設計是一個復雜而重要的任務。我們需要綜合考慮駕駛員的轉(zhuǎn)向行為特性、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的穩(wěn)定性以及安全性等因素，通過合理的算法設計和優(yōu)化，實現(xiàn)對助力矩的精準控制。五、電機助力矩控制算法仿真研究在感應電機電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中，電機助力矩控制算法的研究至關重要。為了驗證所設計的控制算法在實際應用中的性能，本研究進行了仿真研究。通過仿真，我們可以模擬各種駕駛場景，對電機助力矩的響應速度、精度和穩(wěn)定性進行全面的評估。我們建立了感應電機電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的仿真模型。該模型包括感應電機的電氣特性、機械特性以及轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的動力學特性。我們采用了MATLAB/Simulink軟件平臺進行建模和仿真，因為它提供了豐富的庫函數(shù)和靈活的建模工具，能夠方便地實現(xiàn)復雜的控制系統(tǒng)仿真。在仿真模型中，我們實現(xiàn)了所設計的電機助力矩控制算法。該算法包括助力矩的計算、控制信號的生成以及電機的驅(qū)動控制等步驟。我們通過對不同駕駛場景下的輸入信號進行仿真，觀察電機助力矩的響應情況。仿真結果表明，所設計的電機助力矩控制算法具有較高的響應速度和精度。在不同的駕駛場景下，電機能夠快速地提供所需的助力矩，有效地減輕駕駛員的操作負擔。同時，算法的穩(wěn)定性也得到了驗證，即使在復雜的駕駛環(huán)境下，電機助力矩的控制也能保持穩(wěn)定。我們還對算法的魯棒性進行了仿真研究。通過引入噪聲和干擾信號，模擬實際駕駛中可能出現(xiàn)的各種干擾因素，觀察電機助力矩控制的魯棒性。仿真結果顯示，所設計的控制算法對噪聲和干擾信號具有較強的抑制能力，能夠保證電機助力矩控制的穩(wěn)定性和可靠性。通過仿真研究，我們驗證了所設計的感應電機電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)電機助力矩控制算法的有效性和可行性。該算法具有較高的響應速度、精度和穩(wěn)定性，能夠滿足實際駕駛的需求。算法的魯棒性也得到了驗證，能夠應對各種復雜的駕駛環(huán)境。這為后續(xù)的實際應用提供了有力的支持。六、電機助力矩控制算法實驗研究為了驗證感應電機電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)電機助力矩控制算法的有效性，我們進行了一系列實驗研究。實驗主要圍繞算法的實時性、穩(wěn)定性以及助力矩的精確控制等方面展開。實驗采用了一臺配備有感應電機電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的實驗車輛，該車輛裝備了高精度的轉(zhuǎn)向力矩傳感器、車速傳感器以及角度傳感器等，以獲取實驗所需的各項參數(shù)。實驗過程中，我們對比了傳統(tǒng)PID控制算法與本文提出的控制算法在相同條件下的性能表現(xiàn)。在實時性測試中，我們記錄了在不同車速和轉(zhuǎn)向角速度下，兩種控制算法的響應時間。實驗結果表明，本文提出的控制算法在響應速度上優(yōu)于傳統(tǒng)PID控制算法，尤其在高速行駛和快速轉(zhuǎn)向時，其響應時間明顯縮短，從而提高了駕駛的舒適性和安全性。穩(wěn)定性測試主要關注控制算法在不同環(huán)境條件和車輛狀態(tài)下的性能表現(xiàn)。通過模擬各種極端條件，如高溫、低溫、濕滑路面等，我們觀察了控制算法對助力矩的調(diào)整情況。實驗數(shù)據(jù)顯示，本文提出的控制算法在各種環(huán)境條件下均表現(xiàn)出良好的穩(wěn)定性，能夠有效抵抗外界干擾，保證助力矩的穩(wěn)定輸出。為了驗證控制算法對助力矩的精確控制能力，我們設計了一系列助力矩階躍響應實驗。實驗中，我們設定了不同的目標助力矩值，并觀察了控制算法的實際輸出情況。實驗結果顯示，本文提出的控制算法能夠精確地跟蹤目標助力矩值，其誤差范圍遠小于傳統(tǒng)PID控制算法，從而實現(xiàn)了對助力矩的精確控制。通過一系列的實驗研究，我們驗證了感應電機電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)電機助力矩控制算法的有效性。實驗結果表明，該算法在實時性、穩(wěn)定性和助力矩精確控制等方面均表現(xiàn)出優(yōu)異性能，為感應電機電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的實際應用提供了有力支持。七、結論與展望本研究對感應電機電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)電機助力矩控制算法進行了深入的研究，提出了一種基于模糊邏輯與PID控制的綜合助力矩控制策略。通過仿真與實驗驗證，該策略在多種駕駛條件下均能有效提高轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的性能，減少駕駛員的疲勞感，提高駕駛的安全性。同時，本研究還優(yōu)化了控制算法中的參數(shù)，使得系統(tǒng)在各種轉(zhuǎn)向需求下都能提供合適的助力矩，進一步提升了駕駛的舒適性和穩(wěn)定性。盡管本研究在感應電機電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)電機助力矩控制算法方面取得了一定的成果，但仍有許多可以改進和探索的地方。未來可以考慮引入更多的智能化技術，如神經(jīng)網(wǎng)絡、深度學習等，進一步提高助力矩控制的精確性和響應速度。對于復雜多變的駕駛環(huán)境，如何設計出更加魯棒性強的控制算法也是未來的研究方向。對于助力矩控制算法在實際應用中的耐久性和可靠性問題，也需要進行進一步的研究和驗證。感應電機電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)電機助力矩控制算法的研究具有廣闊的應用前景和重要的實際價值。未來，隨著相關技術的不斷發(fā)展和完善，相信該領域的研究將取得更加顯著的成果，為汽車工業(yè)的發(fā)展貢獻更多的力量。參考資料：本研究旨在探討基于永磁同步電機的電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)力矩控制算法，實驗設計包括電機控制策略的選擇與優(yōu)化，數(shù)據(jù)采集與處理以及算法的驗證。本研究的目的是提高電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的性能，提供更為安全、舒適的駕駛體驗。實驗結果表明，采用基于永磁同步電機的電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)力矩控制算法可以有效提高系統(tǒng)的性能。隨著能源危機和環(huán)境污染問題的日益嚴重，電動汽車的發(fā)展越來越受到人們的。電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)作為電動汽車的重要組成部分，對于提高汽車的操控性和舒適性具有重要意義。其中，力矩控制算法是電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的核心部分，對于提高系統(tǒng)的性能至關重要。永磁同步電機具有高效、節(jié)能、高精度控制等優(yōu)點，是電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的理想選擇。因此，研究基于永磁同步電機的電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)力矩控制算法具有重要意義。電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的發(fā)展歷程可以追溯到20世紀80年代，當時人們開始研究如何通過電機來輔助駕駛員進行轉(zhuǎn)向操作。隨著電動汽車技術的不斷發(fā)展，電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的應用也越來越廣泛。在技術原理方面，電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)主要通過電機提供助力，同時采用傳感器監(jiān)測轉(zhuǎn)向盤的力矩和角度，從而實現(xiàn)對電機控制策略的優(yōu)化。在應用現(xiàn)狀方面，電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)已經(jīng)廣泛應用于各類電動汽車中，并且在提高汽車的操控性和舒適性方面表現(xiàn)出色。永磁同步電機是一種利用永久磁體產(chǎn)生磁場的高效電機。由于其具有高效率、高功率密度、低噪音等優(yōu)點，因此廣泛應用于各類電動汽車中。在電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中，永磁同步電機可以提供更高的助力精度和響應速度，從而提高駕駛體驗。本研究采用實驗設計的方法，搭建了一套基于永磁同步電機的電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)實驗平臺。根據(jù)系統(tǒng)需求選擇合適的永磁同步電機并進行參數(shù)優(yōu)化；然后，設計并實現(xiàn)了一套力矩控制算法，包括電機控制策略、數(shù)據(jù)采集與處理、算法驗證等步驟。為了驗證算法的有效性，我們進行了對比實驗，包括不同控制算法的對比分析。實驗結果表明，采用基于永磁同步電機的電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)力矩控制算法可以有效提高系統(tǒng)的性能。與傳統(tǒng)的助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)相比，該系統(tǒng)的助力響應速度和精度都有明顯提高。實驗結果還顯示，采用此種控制算法還可以有效降低電機的功耗，從而提高整個系統(tǒng)的效率。在討論環(huán)節(jié)，我們深入分析了不同控制算法的優(yōu)缺點。通過對比實驗發(fā)現(xiàn)，基于永磁同步電機的電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)力矩控制算法在助力精度、響應速度和節(jié)能方面都具有顯著優(yōu)勢。這主要得益于永磁同步電機的優(yōu)良特性以及所設計的控制算法的有效性。本研究成功地探討了基于永磁同步電機的電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)力矩控制算法。通過實驗驗證，該算法可以有效提高電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的性能，從而提高電動汽車的操控性和舒適性。然而，本研究仍存在一定的局限性，例如實驗環(huán)境單未考慮路況等多種因素的影響。未來研究可以進一步拓展至更為復雜的工況條件下進行實驗，從而更全面地評估系統(tǒng)的性能。同時，對于控制算法的優(yōu)化也是一個重要的研究方向，以實現(xiàn)電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的性能進一步提升。隨著科技的進步和環(huán)保理念的普及，電動汽車逐漸成為未來出行的趨勢。作為電動汽車的核心技術之一，電動轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)的性能直接影響到駕駛的穩(wěn)定性和舒適性。本文將對電動轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)進行深入研究，探討其工作原理、技術特點和發(fā)展趨勢。電動轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)主要由電機、減速器和傳感器等組成。當駕駛員轉(zhuǎn)動方向盤時，傳感器會檢測到轉(zhuǎn)向角和轉(zhuǎn)矩，并將這些信號傳輸給控制器?？刂破鞲鶕?jù)這些信號和車速等參數(shù)，計算出合適的助力轉(zhuǎn)矩，并控制電機轉(zhuǎn)動。電機通過減速器將動力傳遞給轉(zhuǎn)向軸，從而實現(xiàn)轉(zhuǎn)向助力的功能。節(jié)能環(huán)保：電動轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)采用電力驅(qū)動，相比傳統(tǒng)的液壓轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)，能夠顯著降低能耗和排放，符合節(jié)能環(huán)保的理念。性能優(yōu)良：電動轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)可以根據(jù)駕駛員的操作和車輛行駛狀態(tài)，實時調(diào)整助力轉(zhuǎn)矩，提供更加穩(wěn)定和準確的轉(zhuǎn)向助力。同時，由于其結構緊湊，可以減輕整車重量，提高車輛的操控性能。智能化：電動轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)可以與車輛其他系統(tǒng)進行集成，實現(xiàn)智能化控制。例如，通過與車速傳感器的配合，可以實現(xiàn)隨速助力功能，即隨著車速的增加，轉(zhuǎn)向助力逐漸減小，提高高速行駛的穩(wěn)定性。高效能電機：隨著電機技術的不斷發(fā)展，未來電動轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)將采用更加高效能的電機，以提高能源利用效率和系統(tǒng)穩(wěn)定性。智能化控制：通過先進的控制算法和傳感器技術，實現(xiàn)更加智能化和個性化的轉(zhuǎn)向助力控制，提高駕駛的舒適性和安全性。集成化設計：未來電動轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)將與車輛其他系統(tǒng)進行更加緊密的集成，形成一體化的底盤控制系統(tǒng)，進一步提高車輛的操控性能和穩(wěn)定性。輕量化設計：采用輕量化材料和先進的設計理念，降低電動轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)的重量，從而降低整車的重量，提高車輛的燃油經(jīng)濟性和操控性能。標準化和模塊化：隨著電動汽車市場的不斷擴大，電動轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)的標準化和模塊化將成為一個重要的發(fā)展趨勢。這將有利于降低生產(chǎn)成本和提高維修便利性。電動轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)作為電動汽車的核心技術之一，具有廣闊的發(fā)展前景和重要的研究價值。未來隨著技術的不斷進步和應用領域的擴大，電動轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)將在提高駕駛舒適性和安全性、降低能耗和排放、優(yōu)化資源利用等方面發(fā)揮更加重要的作用。我們也應該認識到，在推進電動轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)發(fā)展的過程中，需要加強技術研發(fā)、完善標準體系、推動產(chǎn)業(yè)合作等方面的工作，以實現(xiàn)電動汽車產(chǎn)業(yè)的健康和可持續(xù)發(fā)展。隨著全球能源危機的不斷加劇和環(huán)保意識的日益增強，電動汽車作為一種清潔、高效的交通工具，正逐漸受到人們的青睞。電機驅(qū)動控制系統(tǒng)作為電動汽車的核心部分，直接影響著車輛的性能和安全性。因此，對電動汽車電機驅(qū)動控制系統(tǒng)進行研究具有重要意義。本文將介紹電動汽車電驅(qū)控制系統(tǒng)的背景、研究目的、研究方法、結果與討論、結論和電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（ElectricPowerSteering，縮寫EPS）是一種直接依靠電機提供輔助扭矩的動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，與傳統(tǒng)的液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)HPS（HydraulicPowerSteering）相比，EPS系統(tǒng)具有很多優(yōu)點。EPS主要由扭矩傳感器、車速傳感器、電動機、減速機構和電子控制單元（ECU）等組成。在汽車的發(fā)展歷程中，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)經(jīng)歷了四個發(fā)展階段：從最初的機械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（ManualSteering，簡稱MS）發(fā)展為液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（HydraulicPowerSteering，簡稱HPS），然后又出現(xiàn)了電控液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（ElectroHydraulicPowerSteering，簡稱EHPS）和電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（ElectricPowerSteering，簡稱EPS）。裝配機械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的汽車，在泊車和低速行駛時駕駛員的轉(zhuǎn)向操縱負擔過于沉重，為了解決這個問題，美國GM公司在20世紀50年代率先在轎車上采用了液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。但是，液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)無法兼顧車輛低速時的轉(zhuǎn)向輕便性和高速時的轉(zhuǎn)向穩(wěn)定性，因此在1983年日本Koyo公司推出了具備車速感應功能的電控液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。這種新型的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)可以隨著車速的升高提供逐漸減小的轉(zhuǎn)向助力，但是結構復雜、造價較高，而且無法克服液壓系統(tǒng)自身所具有的許多缺點，是一種介于液壓助力轉(zhuǎn)向和電動助力轉(zhuǎn)向之間的過渡產(chǎn)品。到了1988年，日本Suzuki公司首先在小型轎車Cervo上配備了Koyo公司研發(fā)的轉(zhuǎn)向柱助力式電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)；1990年，日本Honda公司也在運動型轎車NS上采用了自主研發(fā)的齒條助力式電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，從此揭開了電動助力轉(zhuǎn)向在汽車上應用的歷史。機械液壓助力是我們最常見的一種助力方式，它誕生于1902年，由英國人FrederickW.Lanchester發(fā)明，而最早的商品化應用則推遲到了半個世紀之后，1951年克萊斯勒把成熟的液壓轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)應用在了Imperial車系上。由于技術成熟可靠，而且成本低廉，得以被廣泛普及。機械液壓助力系統(tǒng)的主要組成部分有液壓泵、油管、壓力流體控制閥、V型傳動皮帶、儲油罐等等。這種助力方式是將一部分發(fā)動機動力輸出轉(zhuǎn)化成液壓泵壓力，對轉(zhuǎn)向系統(tǒng)施加輔助作用力，從而使輪胎轉(zhuǎn)向。由于機械液壓助力需要大幅消耗發(fā)動機動力，所以人們在機械液壓助力的基礎上進行改進，開發(fā)出了更節(jié)省能耗的電子液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。這套系統(tǒng)的轉(zhuǎn)向油泵不再由發(fā)動機直接驅(qū)動，而是由電動機來驅(qū)動，并且在之前的基礎上加裝了電控系統(tǒng)，使得轉(zhuǎn)向輔助力的大小不光與轉(zhuǎn)向角度有關，還與車速相關。機械結構上增加了液壓反應裝置和液流分配閥，新增的電控系統(tǒng)包括車速傳感器、電磁閥、轉(zhuǎn)向ECU等。EPS就是英文ElectricPowerSteering的縮寫，即電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的發(fā)展方向。該系統(tǒng)由電動助力機直接提供轉(zhuǎn)向助力，省去了液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)所必需的動力轉(zhuǎn)向油泵、軟管、液壓油、傳送帶和裝于發(fā)動機上的皮帶輪，既節(jié)省能量，又保護了環(huán)境。另外，還具有調(diào)整簡單、裝配靈活以及在多種狀況下都能提供轉(zhuǎn)向助力的特點。正是有了這些優(yōu)點，電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)作為一種新的轉(zhuǎn)向技術，將挑戰(zhàn)大家都非常熟知的、已具有50多年歷史的液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。根據(jù)助力電機的安裝位置不同，EPS系統(tǒng)又可以分為轉(zhuǎn)向軸助力式、齒輪助力式、齒條助力式3種。轉(zhuǎn)向軸助力式EPS的電動機固定在轉(zhuǎn)向軸一側(cè)，通過減速機構與轉(zhuǎn)向軸相連，直接驅(qū)動轉(zhuǎn)向軸助力轉(zhuǎn)向。齒輪助力式EPS的電動機和減速機構與小齒輪相連，直接驅(qū)動齒輪助力轉(zhuǎn)向。齒條助力式EPS的電動機和減速機構則直接驅(qū)動齒條提供助力。駕駛員在操縱方向盤進行轉(zhuǎn)向時，轉(zhuǎn)矩傳感器檢測到轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)向以及轉(zhuǎn)矩的大小，將電壓信號輸送到電子控制單元，電子控制單元根據(jù)轉(zhuǎn)矩傳感器檢測到的轉(zhuǎn)矩電壓信號、轉(zhuǎn)動方向和車速信號等，向電動機控制器發(fā)出指令，使電動機輸出相應大小和方向的轉(zhuǎn)向助力轉(zhuǎn)矩，從而產(chǎn)生輔助動力。汽車不轉(zhuǎn)向時，電子控制單元不向電動機控制器發(fā)出指令，電動機不工作。EPS的基本原理是：轉(zhuǎn)矩傳感器與轉(zhuǎn)向軸（小齒輪軸）連接在一起，當轉(zhuǎn)向軸轉(zhuǎn)動時，轉(zhuǎn)矩傳感器開始工作，把輸入軸和輸出軸在扭桿作用下產(chǎn)生的相對轉(zhuǎn)動角位移變成電信號傳給ECU，ECU根據(jù)車速傳感器和轉(zhuǎn)矩傳感器的信號決定電動機的旋轉(zhuǎn)方向和助力電流的大小，從而完成實時控制助力轉(zhuǎn)向。因此它可以很容易地實現(xiàn)在車速不同時提供電動機不同的助力效果，保證汽車在低速轉(zhuǎn)向行駛時輕便靈活，高速轉(zhuǎn)向行駛時穩(wěn)定可靠。電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是在傳統(tǒng)機械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的基礎上發(fā)展起來的。它利用電動機產(chǎn)生的動力來幫助駕駛員進行轉(zhuǎn)向操作，系統(tǒng)主要由三大部分構成，信號傳感裝置(包括扭矩傳感器、轉(zhuǎn)角傳感器和車速傳感器)，轉(zhuǎn)向助力機構(電機、離合器、減速傳動機構)及電子控制裝置。電動機僅在需要助力時工作，駕駛員在操縱轉(zhuǎn)向盤時，扭矩轉(zhuǎn)角傳感器根據(jù)輸入扭矩和轉(zhuǎn)向角的大小產(chǎn)生相應的電壓信號，車速傳感器檢測到車速信號，控制單元根據(jù)電壓和車速的信號，給出指令控制電動機運轉(zhuǎn)，從而產(chǎn)生所需要的轉(zhuǎn)向助力。傳統(tǒng)的液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)由發(fā)動機帶動轉(zhuǎn)向油泵，不管轉(zhuǎn)向或者不轉(zhuǎn)向都要消耗發(fā)動機部分動力。而電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)只是在轉(zhuǎn)向時才由電機提供助力，不轉(zhuǎn)向時不消耗能量。因此，電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)可以降低車輛的燃油消耗。與液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)對比試驗表明：在不轉(zhuǎn)向時，電動助力轉(zhuǎn)向可以降低燃油消耗5%；在轉(zhuǎn)向時，可以降低5%。轉(zhuǎn)向助力大小可以通過軟件調(diào)整，能夠兼顧低速時的轉(zhuǎn)向輕便性和高速時的操縱穩(wěn)定性，回正性能好。傳統(tǒng)的液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)所提供的轉(zhuǎn)向助力大小不能隨車速的提高而改變。這樣就使得車輛雖然在低速時具有良好的轉(zhuǎn)向輕便性，但是在高速行駛時轉(zhuǎn)向盤太輕，產(chǎn)生轉(zhuǎn)向“發(fā)飄”的現(xiàn)象，駕駛員缺少顯著的“路感”，降低了高速行駛時的車輛穩(wěn)定性和駕駛員的安全感。電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)提供的助力大小可以通過軟件方便的調(diào)整。在低速時，電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)可以提供較大的轉(zhuǎn)向助力，提供車輛的轉(zhuǎn)向輕便性；隨著車速的提高，電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)提供的轉(zhuǎn)向助力可以逐漸減小，轉(zhuǎn)向時駕駛員所需提供的轉(zhuǎn)向力將逐漸增大，這樣駕駛員就感受到明顯的“路感”，提高了車輛穩(wěn)定性。電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)還可以施加一定的附加回正力矩或阻尼力矩，使得低速時轉(zhuǎn)向盤能夠精確的回到中間位置，而且可以抑制高速回正過程中轉(zhuǎn)向盤的振蕩和超調(diào)，兼顧了車輛高、低速時的回正性能。電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)取消了液壓轉(zhuǎn)向油泵、油缸、液壓管路、油罐等部件，而且電機及減速機構可以和轉(zhuǎn)向柱、轉(zhuǎn)向器做成一個整體，使得整個轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結構緊湊，質(zhì)量輕，在生產(chǎn)線上的裝配性好，節(jié)省裝配時間，易于維護保養(yǎng)。通過程序的設置，電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)容易與不同車型匹配，可以縮短生產(chǎn)和開發(fā)的周期。由于電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)具有上述多項優(yōu)點，因此近年來獲得了越來越廣泛的應用。電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是在機械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的基礎上，加裝了電機及減速機構、轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)角傳感器、車速傳感器和ECU電控單元而成。液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)已發(fā)展了半個多世紀，其技術已相當成熟。但隨著汽車微電子技術的發(fā)展，對汽車節(jié)能性和環(huán)保性要求不斷提高，該系統(tǒng)存在的耗能、對環(huán)境可能造成的污染等固有不足已越來越明顯，不能完全滿足時代發(fā)展的要求。電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)將最新的電力電子技術和高性能的電機控制技術應用于汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，能顯著改善汽車動態(tài)性能和靜態(tài)性能、提高行駛中駕駛員的舒適性和安全性、減少環(huán)境的污染等。因此，該系統(tǒng)一經(jīng)提出，就受到許多大汽車公司的重視，并進行開發(fā)和研究，未來的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中電動助力轉(zhuǎn)向?qū)⒊蔀檗D(zhuǎn)向系統(tǒng)主流，與其它轉(zhuǎn)向系統(tǒng)相比，該系統(tǒng)突出的優(yōu)勢體現(xiàn)在液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)需要發(fā)動機帶動液壓油泵，使液壓油不停地流動，浪費了部分能量。相反電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（EPS）僅在需要轉(zhuǎn)向操作時才需要電機提供的能量，該能量可以來自蓄電池，也可來自發(fā)動機。而且,能量的消耗與轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)向及當前的車速有關。當轉(zhuǎn)向盤不轉(zhuǎn)向時，電機不工作，需要轉(zhuǎn)向時，電機在控制模塊的作用下開始工作,輸出相應大小及方向的轉(zhuǎn)矩以產(chǎn)生助動轉(zhuǎn)向力矩，而且，該系統(tǒng)在汽車原地轉(zhuǎn)向時輸出最大轉(zhuǎn)向力矩，隨著汽車速度的改變，輸出的力矩也跟隨改變。該系統(tǒng)真正實現(xiàn)了"按需供能"，是真正的"按需供能型"（on-demand）系統(tǒng)。汽車在較冷的冬季起動時，傳統(tǒng)的液壓系統(tǒng)反應緩慢，直至液壓油預熱后才能正常工作。由于電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設計時不依賴于發(fā)動機而且沒有液壓油管，對冷天氣不敏感，系統(tǒng)即使在-40℃時也能工作，所以提供了快速的冷起動。由于該系統(tǒng)沒有起動時的預熱，節(jié)省了能量。不使用液壓泵，避免了發(fā)動機的寄生能量損失，提高了燃油經(jīng)濟性，裝有電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的車輛和裝有液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的車輛對比實驗表明，在不轉(zhuǎn)向情況下，裝有電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的國輛燃油消耗降低5%，在使用轉(zhuǎn)向情況下，燃油消耗降低了5%。在電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中，電動助力機與助力機構直接相連可以使其能量直接用于車輪的轉(zhuǎn)向。該系統(tǒng)利用慣性減振器的作用，使車輪的反轉(zhuǎn)和轉(zhuǎn)向前輪擺振大大減水。因此轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的抗擾動能力大大增強和液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)相比，旋轉(zhuǎn)力矩產(chǎn)生于電機，沒有液壓助力系統(tǒng)的轉(zhuǎn)向遲滯效應，增強了轉(zhuǎn)向車輪對轉(zhuǎn)向盤的跟隨性能。直到今天，動力轉(zhuǎn)