汽車電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的研究與方案

　　現(xiàn)代汽車技術(shù)追求高效節(jié)能，高舒適性和高安全性三大目標(biāo)。作為汽車最重要的子系統(tǒng)之一，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的發(fā)展也一直努力追求達(dá)到這些目標(biāo)。與傳統(tǒng)液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（HPS）相比，電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（EPS）能節(jié)省油耗約3%~5%,具有結(jié)構(gòu)精巧、節(jié)能環(huán)保、安全舒適等優(yōu)點，是汽車助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的發(fā)展方向。
　　英飛凌作為世界第二大車用半導(dǎo)體供應(yīng)商，一直致力于開發(fā)新的產(chǎn)品以適應(yīng)于電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的發(fā)展。本文首先介紹轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的市場分析以及EPS的分類及其基本功能，然后在此基礎(chǔ)上介紹英飛凌對于基于兩種不同電機的EPS系統(tǒng)的解決方案及其產(chǎn)品，最后本文分析了EPS的兩個新方向以及英飛凌將采用的解決方案和新的產(chǎn)品技術(shù)。
1.轉(zhuǎn)向系統(tǒng)市場分析
　　在汽車的發(fā)展歷程中，轉(zhuǎn)向體經(jīng)歷了四個階段：從簡單的純機械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（Mechanical Steering,MS）發(fā)展到液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（Hydraulic Power Steering,HPS），然后又出現(xiàn)了電液助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（Electrically Powered Hydraulic Steering,EHPS），而目前正開始廣泛應(yīng)用的是電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（Electric Power Steering,EPS）。
　　與傳統(tǒng)的液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)相比，電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)主要有以下幾個方面的優(yōu)勢：
　　1.能耗少：EPS沒有轉(zhuǎn)向油泵，且只在轉(zhuǎn)向時電動機才提供助力，所以動力消耗和燃油消耗均可降到最低。比液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)可節(jié)約燃油3%~5%,因而燃油經(jīng)濟性有了很大的提高。
　　2.路感好：EPS能在各種行駛工況下提供最佳力，減小路面不平度所引起的對轉(zhuǎn)向系的擾動。且由于EPS 系統(tǒng)內(nèi)部采用剛性連接，系統(tǒng)的滯后特性可以通過軟件加以控制，因此有較好的路感。
　　3.安裝方便：EPS取消了油泵、皮帶、密封件、液壓軟管、液壓油及密封件等零件，并且其電機和減速機構(gòu)安裝在轉(zhuǎn)向柱或裝在轉(zhuǎn)向器內(nèi)，從而使整個轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的重量減輕、結(jié)構(gòu)緊湊且安裝方便。
　　4.回正性能好：EPS結(jié)構(gòu)簡單精確、內(nèi)部阻力小、回正性能好，而且可以通過軟件進行補償，從而可以得到最佳的轉(zhuǎn)向回正特性，且可改善汽車的操縱穩(wěn)定性。
　　5.應(yīng)用范圍廣：EPS可適應(yīng)各種汽車，目前主要用于轎車和輕型載貨汽車。而對于新能源車，尤其是純電動汽車，EPS系統(tǒng)為其最佳選擇。
　　6.整車網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建：EPS由于有CAN/LIN的網(wǎng)絡(luò)接口，可以與汽車其它電子控制系統(tǒng)結(jié)合，例如主動懸架、制動防抱死（ABS）及駕駛員輔助系統(tǒng)等，共享其電子裝置的功能，實現(xiàn)更加復(fù)雜的功能，比如汽車智能化的終極目標(biāo)：無人駕駛。
　　下表一是世界著名的咨詢公司Strategy Analytics對全球轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的預(yù)測，可以看到EPS將占據(jù)50%以上的市場份額。

　　表一：2007-2018全球轉(zhuǎn)向系統(tǒng)市場預(yù)測 （百萬套）
　　若分區(qū)域來看，過去主要在歐美和日本采用EPS.但是從2015開始，中國將超過歐美和日本，成為全球最大的EPS市場。見下表二。

　　表二：2007-2017 全球轉(zhuǎn)向系統(tǒng)市場分區(qū)域預(yù)測 （百萬套）
　　若分車型來看，所有的廣義乘用車都能應(yīng)用EPS,從2007年至2017年的平均年增長率為15%.不過由于大型轎車和輕卡對于EPS的需求增長迅猛，表三顯示從C級以下的小型轎車的份額從2007年的86%下降為2018年的66%.