一、电动转向系统的结构及原理
电动助力转向系统(EPS)的结构如图所示,电动助力转向系统(EPS)利用助力电机产生的动力协助驾驶员进行动力转向。EPS主要由转矩传感器、电子控制単元(ECU)、电机、减速器、转向器以及供电电源所构成。

电动助力转向系统的各部件基本功能有:
(1)动力转向控制单元:根据转矩传感器信号和车速传感器信号,进行逻辑分析与计算后,发出指令,控制电机动作。此外,ECU还有安全保护和自诊断功能,ECU通过采集车速、转矩、角度VCU等信号判断其系统工作状况是否正常,一旦系统工作异常,助力将自动取消,同时ECU将进行故障诊断分析;
(2)动力转向电机:据电子控制单元的指令输出适宜的助力转矩,是EPS的动カ源,多采用无刷永磁式直流电机。电机对EPS的性能有很大影响,是EPS的关键部件之一,所EPS对电机有很髙要求,不仅要求低转速大转矩、波动小、转动惯量小、尺寸小、质量轻,而且要求可靠性高、易控制;
(3)动力转向器总成:转向器是转向系统中减速及增力传动装置,其功用是增大由方向盘传到转向节的力,并改变力的传递方向。与燃油汽车转向器结构原理相同,是转向系统的最终执行机构;

(4)转矩传感器:集成在转向管柱内部,其功能是测量驾驶员作用在方向盘上的力矩大小与方向以及方向盘转角的大小和方向,是EPS的控制信号。转矩测量系统比较复杂且成本较高,所以精确、可靠、低成本的转矩传感器是决定EPS能否普及的关键因素之一。目前采用较多的是在转向轴位置上加一个扭杆,通过测量扭杆的变形得到转矩。另外也有采用非接触式转矩传感器的;
(5)减速机构:与电机相连,起降速增矩作用。常采用蜗轮蜗杆机构,也有的采用行星齿轮机构。 有的EPS还配用离合器,装在减速机构ー侧,是为了保证EPS只在预先设定的车速行驶范围内起作用。当车速达到某ー值时,离合器分离,电机停止工作,转向系统转为手动转向。另外,当电机发生故障时,离合器将自动分离。
EPS工作原理如图所示,转矩传感器与转向轴相连接,当转动轴转动时,矩传感器把采集的向盘转矩、转动方向信号以及车速传感器把采集到的汽车行驶速度信号,传给电子控制单元(ECU),ECU根据转动转矩、转动的方向、行驶速度等数据信号,进行综合逻辑分析与计算后,决定助力电机的旋转方向和助力电流的大小,从而完成实时控制助力转向。EPS可以很容易地实现在车速不同时提供电机不同的助力效果,保证汽车在低速行驶时轻便灵活,高速行驶时稳定可靠,因此EPS转向特性的设置具有较高的自由度。

二、电动转向系统分类
根据作用位置不同,EPS可分为转向柱助力式、齿条助力式和齿轮助力式3种。
1. 转向柱助力式
转向柱助力式EPS助力电机固定在转向柱ー侧,如图所示。通过减速机构与转向柱相连,直接驱动转向柱助力转向。

2. 齿轮助力式
齿轮助力式EPS系统电机和减速机构与小齿轮相连,直接驱动齿轮助力转向,如图所示。转向助力机构安装在转向器小齿轮处,与转向柱助力式相比,可以提供较大的转向力,适用于中型车。

3. 齿条助力式
齿条助力式EPS系統的电机动机和減速机构等布置在齿条处,电机通过减速传动机构直接驱动转向齿条,如图所示。与转向器小齿轮助力式相比,可以提供更大的转向力,适用于大型车。
