汽车电动助力转向系统的发展
4-1新能源汽车电动助力转向系统认知
2.扭矩传感器
扭矩传感器由二个带孔圆环，线圈，线圈盒及电路板组成。它获得转向盘上 操作力大小和方向信号，并把它们转换为电信号，传递到EPS控制盒。二个 带孔圆环一个安装在输出轴上，一个安装在输入轴上。当输入轴相对输出轴 转动时，电路板计算出输入轴相对于输出轴的旋转方向和旋转量。当转动转 向盘时，扭矩被传递到扭力杆，输入轴和输出轴之间出现角度偏差，电路板 检测出角度偏差及方向，通过计算得到扭矩大小和方向并转换为电压信号传 递到EPS控制器中。如图所示。
1.电动助力转向系统的优点
2）助力效果相对更好。EPS可根据汽车运行的不同工况，通过优化设 计助力特性曲线，获得准确的助力，助力效果十分理想。同时还可以 通过控制阻尼系数减小因为路面的干扰对转向系统产生的影响，保障 车辆低速行驶时的轻便性，提高汽车高速行驶时的稳定性，进而提高 汽车的转向性能。 3）质量大大减轻。与液压转向比较，电动助力转向系统的结构更加 简单，零件数目显著减少，因而带来质量的轻便，于此同时使布置更 加简单，而且降低了工作时产生的噪声污染。
2.电缆的分类
新能源汽车充电有交流充电和直流充电两种方式，对应的，有交流新 能源汽车充电电缆和直流新能源汽车充电电缆两种类型的电缆。交流 充电大多是普通充电，时间较慢，而直流充电大多属于快速充电，充 电时间短，方便快捷。对电缆结构来说，直流充电电缆比交流充电电 缆多了一对充电通信线芯，属于综合电缆。
充电连接装置概述
知识点
01 充电连接装置的术语与定义 02 充电连接装置的一般要求
1.充电连接装置的术语与定义
1）充电连接装置 充电连接装置是指新能源汽车 充电时，连接新能源汽车和新 能源汽车供电设备的组件，主 要包括电缆、供电接口、车辆 接口、缆上控制保护装置、盖 帽等部件。
汽车转向电动机工作原理及转向系统概述
汽车转向电动机工作原理及转向系统概述汽车上配置的转向系统;大致可以分为三类：1一种是机械式液压动力转向系统；2一种是电子液压助力转向系统；3另外一种电动助力转向系统..一、电动助力转向系统EPS1、英文全称是Electronic Power Steering;简称EPS;它利用电动机产生的动力协助驾车者进行动力转向..EPS的构成;不同的车尽管结构部件不一样;但大体是雷同..一般是由转矩转向传感器、电子控制单元、电动机、减速器、机械转向器、以及畜电池电源所构成..2、主要工作原理：汽车在转向时;转矩转向传感器会“感觉”到转向盘的力矩和拟转动的方向;这些信号会通过数据总线发给电子控制单元;电控单元会根据传动力矩、拟转的方向等数据信号;向电动机控制器发出动作指令;从而电动机就会根据具体的需要输出相应大小的转动力矩;从而产生了助力转向..如果不转向;则本套系统就不工作;处于standby休眠状态等待调用..由于电动电动助力转向的工作特性;你会感觉到开这样的车;方向感更好;高速时更稳;俗话说方向不发飘..又由于它不转向时不工作;所以;也多少程度上节省了能源..一般高档轿车使用这样的助力转向系统的比较多..由于电动助力转向系统只需电力不用液压;与机械式液压动力转向系统相比较省略了许多元件..没有液压系统所需要的油泵、油管、压力流量控制阀、储油罐等;零件数目少;布置方便;重量轻..而且无“寄生损失”和液体泄漏损失..因此电动助力转向系统在各种行驶条件下均可节能80%左右;提高了汽车的运行性能..因此在近年得到迅速的推广;也是今后助力转向系统的发展方向..有一些汽车冠以电动助力转向;其实不是真正意义上的纯电动的助力转向;它还需要液压系统;只不过由电动机供油..传统的液压动力转向系统的油泵由发动机驱动..为保证汽车原地转向或者低速转向时的轻便性;油泵的排量是以发动机怠速时的流量来确定的..而汽车行驶中大部分时间处于高于怠速的速度和直线行驶状态;只能将油泵输出的油液大部分经控制阀回流到储油罐;造成很大的“寄生损失”..为了减少此类损失采用了电动机驱动油泵;当汽车直线行驶时电动机低速运转;汽车转向时电动机高速运转;通过控制电动机的转速调节油泵的流量和压力;减少“寄生损失”..二、机械式液压动力转向系统1、机械式的液压动力转向系统一般由液压泵、油管、压力流量控制阀体、V型传动皮带、储油罐等部件构成..2、无论车是否转向;这套系统都要工作;而且在大转向车速较低时;需要液压泵输出更大的功率以获得比较大的助力..所以;也在一定程度上浪费了资源..可以回忆一下：开这样的车;尤其时低速转弯的时候;觉得方向比较沉;发动机也比较费力气..又由于液压泵的压力很大;也比较容易损害助力系统.. 还有;机械式液压助力转向系统由液压泵及管路和油缸组成;为保持压力;不论是否需要转向助力;系统总要处于工作状态;能耗较高;这也是耗资源的一个原因所在.. 一般经济型轿车使用机械液压助力系统的比较多..三、电子液压助力转向系统1、主要构件：储油罐、助力转向控制单元、电动泵、转向机、助力转向传感器等;其中助力转向控制单元和电动泵是一个整体结构..2、工作原理：电子液压转向助力系统克服了传统的液压转向助力系统的缺点..它所采用的液压泵不再靠发动机皮带直接驱动;而是采用一个电动泵;它所有的工作的状态都是由电子控制单元根据车辆的行驶速度、转向角度等信号计算出的最理想状态..简单地说;在低速大转向时;电子控制单元驱动电子液压泵以高速运转输出较大功率;使驾驶员打方向省力；汽车在高速行驶时;液压控制单元驱动电子液压泵以较低的速度运转;在不至于影响高速打转向的需要同时;节省一部分发动机功率..。
汽车助力转向文献综述
文献综述汽车转向是通过驾驶者转动方向盘，经过转向系统提供的操纵力以改变车轮角度来实现。
助力转向是一种为了减轻驾驶员的操纵力而设有主力机构的转向装置。
为方便驾驶员易于操纵转向系，动力转向已经成为汽车的标准装备。
黄蓉清认为：汽车汽车转向系统大致经历了无助力的纯机械转向(MS)、有液压助力的液压助力转向(HPS)、随车速改变助力大小的电控液压助力转向(ECHPS)、由电动机直接驱动转向油泵的电动液压助力转向(EHPS)、纯粹靠电动机提供助力的电动助力转向(EPS)、可变传动比转向系统(VGRS)等发展历程。
专家们预测,未来汽车转向系统的发展趋势是线控转向(SBW),即取消方向盘与转向车轮之间原有的机械连接,而改用控制信号代替的一种电动转向系统。
（电动助力转向的原理和发展，华南理工大学汽车工程学院，广东广州510640，黄蓉清，向铁明，许迎东）。
电子助力转向系统的发展是朝着EPS的方向发展的，未来汽车配置中将必不可少的拥有电子助力转向系统，对司机的安全驾驶起到协助作用。
李国洪（电动助力系统控制单元的设计，天津理工大学，天津市复杂系统控制理论及应用重点实验室，天津300384）做出论断：在电动助力转向系统中，电子控制单元是整个系统的控制核心，也是驾驶系统的主要工作，电子控制单元设计要实现的主要功能如下：（1）采集方向盘扭矩信号和车速信号，并将其转化为DSP可以接收、处理的信号。
（2）根据控制要求，确定助力特性，将扭矩值换算成为电机提供的目标电流值。
（3）设计合适的驱动电路，将DSP的输出信号提供给直流助力电机。
（4）跟踪目标电流形成闭环控制，保证实际电流和目标电流的误差不超过允许范围.（5）对系统进行监控和保护，保证系统正常工作。
电动助力系统控制单元的设计是重中之重，对于控制单元的设计，我会尽力于老师沟通，毕竟控制单元一步错步步错，对于控制单元我细心加谨慎，来认真完成。
郝金魁认为（电动助力转向系统驱动电路的设计，石家庄铁道学院机械工程分院，2006-09-11，郝金魁，张超风）：电动助力转向系统的硬件电路主要包括以下模块：MC9S12DP256 微控制器、电源电路、信号处理电路、直流电机功率驱动模块、故障诊断模块与显示模块、车速传感器、扭矩传感器、发动机点火信号、电流及电流传感器等接人处理电路, 另外还有电磁离合器等。
清华大学科技成果——新能源汽车助力转向系统
清华大学科技成果——新能源汽车助力转向系统
成果简介
为减少排放，各国政府都在大力推行新能源汽车（电动汽车和混合动力汽车）。
由于储能及动力装置加重，致使新能源汽车的前桥载荷相应地加大，因此需要新能源汽车的转向助力系统能提供更大的助力。
新能源汽车助力转向系统以车载供能装置驱动电机产生助力，与传统的液压助力转向系统相比，不仅可以获得随操舵力而变化的路感，而且可以获得随车速而变化的路感。
清华大学在新能源汽车及其转向助力系统设计开发方面进行了多年的技术研究，获得了一批处于国内领先地位的研究成果。
技术指标
（1）转向助力随车速而变化，车速低时转向操纵轻便，车速高时转向操纵变沉，没有发飘的感觉；
（2）转向助力过程中，转向操纵手感平顺；
（3）转向后，转向盘有一定的自动回正能力。
应用说明新能源汽车助力转向系统是在机械转向系统基础上，加装转向盘转矩传感器、电机减速器总成、控制器等组成。
控制器根据采集得到的转向盘转矩和车速等信号，控制电机产生适当的助力以协助驾驶员进行转向操纵。
效益分析对原有转向系统改进及新增传感器、控制器等花费约500-600元/套，批量销售1000-1500元/套。
合作方式成果转让。
电子控制动力转向系统概述
分类
转向角 比例控制式
横摆角速度 比例控制式
3.4.1 转向角比例控制式4WS系统
所谓转向角比例控制，就是使后轮的转角与转向盘的转角成比例变化， 并使后轮在汽 车低速行驶时相对于前轮反向转向;在汽车中、高速行驶 时，相对于前轮同向转向。
1.系统的组成
车速传感器 前转向横拉杆 输出小齿轮 转向盘 连接轴 转角比传感器 扇形齿轮
当电磁阀的阀芯完全开启时，两油道就被电磁阀旁路。
▪ EPS ECU根据车速传感器的信号，控制电磁阀阀芯的开
启程度，从而通过控制转向动力缸活塞两侧油室的旁路液 压油流量来改变转向助力。
▪ 当车速很低时，EPS ECU输出的脉冲控制信号占空比很
小，通过电磁阀线圈的平均电流很小，电磁阀阀芯开启程 度也很小，旁路液压油流量小，液压助力作用大，使转向 盘操纵轻便。
电磁离合器
安装在电动机输出轴上的主动轮内装有电磁线圈，通过滑环引 入电流。当离合器通电时，电磁线圈产生的电磁力使压板与主 动轮端面压紧。于是，电动机的动力经主动轮、压板、花键、 从动轴传递给减速机构。
滑环 电磁线圈 压板
花键 从动轴
球轴承 主动轮
减速机构
电动式EPS系统减速机构的组合方式： • 蜗轮 - 蜗杆传动与转向轴驱动 • 两级行星齿轮传动与传动齿轮驱动 为了抑制噪声和提高耐久性，减速机构中的齿轮有 的采用特殊齿形，有的采用树脂材料制成。
大转角控制（机械式转向）
前带轮
控制凸轮
阀套筒
滑阀
支点 A 阀控制杆
功率活塞
液压缸轴
小转角控制（同向转向）
滑阀 阀控制杆
阀套筒
滑阀
支点 A 从动齿轮
阀控制杆
使汽车滑移角为零的控制
汽车EPS系统原理
汽车EPS系统原理从上世纪50年代出现了汽车助力转向系统以来,经历了机械式、液压式、电控液压式等阶段,80年代人们开始研制电子控制式电动助力转向系统,简称EPS(ElectricPowerSteering)。
EPS 在机械式助力转向系统的基础上,用输入轴的扭矩信号和汽车行驶速度信号控制助力电机,使之产生相应大小和方向的助力,获得最佳的转向特性。
EPS用仅在转向时才工作的助力电机替代了在汽车运行过程中持续消耗能量的液压助力装置,简化了结构,降低了能耗,动态地适应不同的车速条件下助力的特性,操作轻便,稳定性和安全性好,同时,不存在油液泄漏和液压软管不可回收等问题。
可以说,EPS是集环保、节能、安全、舒适为一体的机电一体化设计。
电动助力转向系统EPS是当前世界最发达的转向助力系统,20世纪80年代,日本铃木公司首次开发。
因其具有独特的按需助力、随动跟踪、反映路感、节能高效、环保免维护、系统成本低等一系列优点,在中小排量汽车中即将以较大产品份额取代液压助力转向总成(HPS)。
与传统的转向系统相比较,汽车电动助力转向系统(EPS)结构简单,灵活性好,能充分满足汽车转向性能的要求,在操作的舒适性、安全性和节能、环保等方面显示出显著的优越性。
EPS的特点及工作原理(1)EPS系统的特点。
随着电子技术的发展,电子技术在汽车上的应用越来越广泛。
电动助力转向已成为汽车动力转向系统的发展方向。
由于采用动力转向可以减少驾驶员手动转向力矩,改善汽车的转向轻便性,因此在商用车、中高级轿车和轻型车上得到广泛的应用。
传统的动力转向系大多采用固定放大倍数的液压动力转向,缺点是不能实现汽车在各种车速下驾驶时的轻便性和路感。
为了克服以上缺点,研制出电子控制液压动力转向系(EHPS),使汽车在各种速度下都能得到满意的转向助力。
但EHPS系统结构更复杂、价格更昂贵,而且效率低、能耗大。
EPS是一种机电一体化的新一代汽车智能转向助力系统。
电动转向器
电动转向器（EPS）一、电动转向的基本概念1 电动转向是一种简称，它有别于电动液压转向。
前者指的是一种纯电机助力转向装置，后者指的是一种电控液压助力转向装置。
一般讲电动转向助力装置包含电动转向器的机械部分、控制器、电机和传感器等。
在不同结构的电动转向助力装置中它们的相对关系是不同的。
通常多数电动转向结构把转向器的机械部分、减速机构、电机和传感器安装在一起、控制器另外安装、用电线束把它们与蓄电池(电源)连接在一起的结构统称之为电动转向器。
也有把控制器和转向器机械部分安装在一起的结构。
电动转向器是一种通过电机为驾驶员操纵转向系统提供助力的装置。
这种助力的大小是由控制器（ECU）通过PWM方式输出电流对电机进行控制的。
通过控制器的控制可以在驾驶员操纵汽车转向过程中向电机提供最理想的电流，从而控制电机提供最佳助力进行工作。
ECU采集的信号来自扭矩传感器、车速传感器和发动机的信号。
扭矩传感器的信号来自于转向轴内部安装的一根扭杆、其两端在外力作用下产生相对扭转角度,反映到扭矩传感器上，转向力的扭矩大小与扭杆的扭转角度和成正比；车速传感器安装在轿车变速器上，也可以直接从电子仪表盘上取得，它反映的是变化的汽车行驶速度。
发动机信号取自发动机点火线圈。
由于电动助力转向系统（EPS）只需电源而不用液压源，与液压动力转向系统相比较省略了许多元件，没有液压系统所需要的油泵、油管、压力流量控制阀、储油罐等，零件数目少，布置方便，重量轻。
二者相比电动助力转向系统相对生产成本较低。
但电动助力转向系统控制器的开发由于涉及到芯片的选型、程序的开发和算法、控制逻辑的确定、电路板的设计和制造工艺，所以开发的成本较高。
电动助力转向器无需在不转向时驱动油泵，因此电动助力转向系统在汽车各种行驶条件下均可节省发动机能源3～5%左右，韩国万都公司的资料明确提出装了EPS后百公里油耗节省了4.13%，节省了油耗——省油；由于不再采用液压助力，不再采用油介质、无液体泄漏损失、减少了油污染的可能，也节省了液压油，同时改善了环境——环保。
EPS
齿轮助力式
助力位置在转向器小齿轮处。该方案的助 力转矩也经过了转向器放大，因此要求电机的 减速机构传动比也相对较小；电机安装在发动 机舱内，工作环境较差，对电机的密封要求较 高；由于电机的安装位置距离驾驶员有一定距 离，对电机的噪声要求不是太高；同时，电机 的力矩波动不太容易传到转向盘上，驾驶员手 感适中；助力转矩不通过转向管柱传递，因此 对转向管柱的刚度和强度要求较低。这种助力 方式比较适合用于前轴负荷中等的轻型轿车。
齿条助力式
助力位置在齿条上。该方案的助力转矩作 用在齿条上，助力转矩没有经过转向器的放大， 因此要求电机的减速机构具有较大的传动比， 减速机构相对较大；电机布置在发动机舱内， 工作环境差，对其密封要求也较高；由于电机 的安装位置距离驾驶员较较远，对电机的噪声 要求不高；同时，电机力矩波动不易传到转向 盘上，驾驶员具有良好的手感；助力转矩不通 过转向管柱传递，因此对转向管柱的刚度和强 度要求较低。这种助力方式比较适合用于前轴 负荷较大的高级轿车和货车上。
（二）电动助力转向技术的发展概况
NSK开发的电动助力转向 开发的电动助力转向
光洋精工开发的电动助力转向
本田公司开发的电动助力转向
装有EPS的铃木轿车 的铃木轿车 装有
（二）电动助力转向技术的发展概况
欧美
开发较晚，但起点高、力度大。 开发较晚，但起点高、力度大。TRW及Delphi、Bosch、ZF都相继 及 、 、 都相继 推出电动助力转向。 Delphi将电动助力转向作为扩大其在全球汽车零 推出电动助力转向。 将电动助力转向作为扩大其在全球汽车零 配件市场销售的重点产品。 配件市场销售的重点产品。Mercedes_Benz和Siemens Automotive共同 和 共同 投资6500万英镑用于电动助力转向的开发。 万英镑用于电动助力转向的开发。 投资 万英镑用于电动助力转向的开发
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汽车电动助力转向系统的发展
汽车电动助力转向系统（Electric Power Steering, EPS）是指通过电动机替代传统
的液压系统或机械系统来提供转向力的一种技术。
这一技术的发展历程可以追溯到上世纪90年代初，随着电子技术和汽车工程的发展，汽车电动助力转向系统逐渐成为现代汽车行业的重要技术之一。
在传统的液压助力转向系统中，通过液压泵将发动机输出的动力转化为液压能，再通
过液压缸将液压能传递给转向机构，从而实现转向力的增幅。
这种系统的好处是转向力矩大，转向感觉清晰，但是由于液压泵和液压缸的存在，造成了系统的体积、重量和能耗都
相对较大。
相比之下，汽车电动助力转向系统通过电机直接提供转向力，不需要液压液和液压泵、液压缸等液压元件，从而使得整个系统的体积和重量都大大减小，同时也降低了系统的能耗。
电动助力转向系统还可以通过改变电机的工作方式，实现不同底盘的操控特性调校，
提升整车的稳定性和操控性能。
第一阶段是早期的电子助力转向系统（Electronic Power Assisted Steering, EPAS），这一阶段的电助力转向系统主要是通过电机提供转向力矩，但是由于当时电机功率和控制
技术限制，转向力矩相对较小，无法满足大型车辆和高速行驶的需求。
第二阶段是中期的电动助力转向系统，通过电机的功率提升和控制技术的改进，转向
力矩得到了显著增强，可以满足更多车型的需求。
为了提升操控性能，一些电动助力转向
系统开始引入了转向力矩补偿和主动回馈技术，使得驾驶员可以更加清晰地感受到车辆的
转向情况。
第三阶段是现代化的电动助力转向系统，随着电子技术的迅猛发展和电机技术的不断
突破，电动助力转向系统在转向力矩、响应速度和稳定性方面取得了巨大的进步。
现代化
的电动助力转向系统采用了多级齿轮系统，使得转向力矩更加平稳可控，同时还引入了主
动力矩补偿和主动回馈技术，提升了驾驶的舒适性和操控性能。
为了满足不同车辆和驾驶
条件下的需求，现代化的电动助力转向系统还可以通过电机参数的调整和控制策略的优化，实现不同操控特性的调校。
未来，汽车电动助力转向系统的发展趋势主要集中在提升系统的智能化和电动化水平。
随着自动驾驶技术的快速发展，电动助力转向系统可以与其他车身控制系统无缝连接，实
现车辆的智能化和自动化。
随着电动汽车的普及和电池技术的进一步突破，汽车电动助力
转向系统也将迎来更大的发展机遇，未来可能会出现更高功率和更高性能的电动助力转向
系统，进一步提升汽车的操控性和驾驶体验。