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EPS為英文Electric Power Steering的縮寫,即電動助力轉向系統,它是指依靠電機提供輔助扭矩的動力轉向系統。
EPS為英文Electric Power Steering的縮寫,即電動助力轉向系統,它是指依靠電機提供輔助扭矩的動力轉向系統。
技術優勢
1、節能環保由于發動機運轉時,液壓泵始終處于工作狀態,液壓轉向系統使整個發動機燃油消耗量增加了3%~5%,而EPS以蓄電池為能源,以電機為動力元件,可獨立于發動機工作,EPS幾乎不直接消耗發動機燃油。EPS不存在液壓動力轉向系統的液壓油泄漏問題,EPS通過電子控制,對環境幾乎沒有污染,更降低了油耗。2、安裝方便 EPS的主要部件可以配集成在一起,易于布置,與液壓動力轉向系統相比減少了許多元件,沒有液壓系統所需要的油泵、油管、壓力流量控制閥、儲油罐等,元件數目少,裝配方便,節約時間。3、效率高 液壓動力轉向系統效率一般在60%~70%,而EPS的效率較高,可高達90%以上。4、路感好 傳統純液壓動力轉向系大多采用固定放大倍數,工作驅動力大,但卻不能實現汽車在各種車速下駕駛時的輕便性和路感。而EPS系統的滯后特性可以通過EPS控制器的軟件加以補償,使汽車在各種速度下都能得到滿意的轉向助力。5、回正性好 EPS系統結構簡單,不僅操作簡便,還可以通過調整EPS控制器的軟件,得到最佳的回正性,從而改善汽車操縱的穩定性和舒適性。
EPS為英文Electric Power Steering的縮寫,即電動助力轉向系統,它是指依靠電機提供輔助扭矩的動力轉向系統。
技術優勢
1、節能環保由于發動機運轉時,液壓泵始終處于工作狀態,液壓轉向系統使整個發動機燃油消耗量增加了3%~5%,而EPS以蓄電池為能源,以電機為動力元件,可獨立于發動機工作,EPS幾乎不直接消耗發動機燃油。EPS不存在液壓動力轉向系統的液壓油泄漏問題,EPS通過電子控制,對環境幾乎沒有污染,更降低了油耗。2、安裝方便 EPS的主要部件可以配集成在一起,易于布置,與液壓動力轉向系統相比減少了許多元件,沒有液壓系統所需要的油泵、油管、壓力流量控制閥、儲油罐等,元件數目少,裝配方便,節約時間。3、效率高 液壓動力轉向系統效率一般在60%~70%,而EPS的效率較高,可高達90%以上。4、路感好 傳統純液壓動力轉向系大多采用固定放大倍數,工作驅動力大,但卻不能實現汽車在各種車速下駕駛時的輕便性和路感。而EPS系統的滯后特性可以通過EPS控制器的軟件加以補償,使汽車在各種速度下都能得到滿意的轉向助力。5、回正性好 EPS系統結構簡單,不僅操作簡便,還可以通過調整EPS控制器的軟件,得到最佳的回正性,從而改善汽車操縱的穩定性和舒適性。
主要結構
產品由轉向傳感裝置、車速傳感器、助力機械裝置、提供轉向助力電機及微電腦控制單元組成。
工作原理
微電腦控制單元根據轉向傳感裝置和車速傳感器傳出的信號,確定轉向助力的大小和方向,并驅動電機輔助轉向操作。種類
C型
一種機電一體化的新一代汽車智能助力轉向裝置。在不同車況下汽車轉向時,它通過電子控制裝置,使轉向助力電機產生所需的輔助助力,達到操縱穩定、轉向輕巧、行駛安全,使駕駛員行車有良好的舒適感。特點:1、適應性強:可根據不同車型選用和定制汽車電動助力轉向管柱和控制器,同時進行助力匹配,可廣泛應用在0.6-1.8L排量的經濟型轎車和微型轎車。2、結構緊湊,安裝方便,所需安裝空間小;3、低速時轉向輕便,高速時操縱穩定,回正性能優良;4、可靠性高,免維護;5、具有自診斷和安全控制功能。
P型
由EPS控制器、扭矩傳感器、電機總成和減速裝置組成,是新一代汽車電動助力轉向裝置。通過將電力輔助單元配置到轉向裝置的齒輪軸,實現了小型輕量化,可直接安裝在駕駛艙內,機械結構更易于整體安裝,與液壓助力轉向器的尺寸大小相當;扭矩傳感器安裝在助力轉向器內部。
R型
通過EPS輔助單元與齒條軸的一體化,提高了輕量化及裝配緊密性。直接輔助齒條軸,實現了低慣性、低摩擦、高效率,提高了駕駛舒適感,達到了高輸出化。
電子助力轉向為何是大勢所趨?
EPS是一套真正意義上的純電轉向系統,電腦直接控制助力電機,輕而易舉地克服了轉向系統的各種世紀難題,工程師看到了EPS的優勢,覺得找到了“完美的方案”:
1)EPS通過程序可以輕松實現車速可變助力,不再受機械系統限制;
2)可以輕松修改手感輕重,適應不同國家、地區的客戶喜好。這也是我玩QQ不亦樂乎的主要原因。上海大眾造的途安,是大眾PQ35平臺的第一款本土車型,當年的第一批途安就通過OBD端自定義EPS助力級別,記得方向盤從輕到重有14個選項,可惜好景不長,出于保守考慮,廠方很快就封鎖了這個權限;
3)僅在轉向時消耗電力,整車油耗下降3~5%,想比EPS還節能的話,就只能純人力了。要從發動機上挖潛力,降4%的油耗還不損失動力,成本是巨大的,這也是很多以操控為榮的車企后來不得不向EPS妥協的重要原因之一;
4)助力不再受制于發動機,發動機熄火不影響轉向,發動機少帶一個負載(助力泵),怠速扭矩管理也方便了,還有更多的動力用于加速,百公里加速成績莫名其妙就提高一截;
5)一體式轉向系統,整車裝配效率極高,縮短造車節拍;
6)產品特性一致性好,不受環境溫度影響,且終身免維護;
7)原材料環保,很容易實現循環再利用;
8)電腦系統,校正和故障診斷都很方便;
9)電腦可以主動干預轉向,自動泊車成為可能;
10) 再也不存在“方向盤打死會憋壞”的友情提示了。
當然,隨著了解的深入,EPS還會顯露出其他優點。正是因為這些優點,EPS曾在本世紀初的10年引起國內數十家大小企業爭相投資開發,但其實EPS有很高的技術壁壘,眾生領悟其真諦太晚,直至今日,存活者寥寥無幾。
圖:當年國內很火的EPS改裝產品
【EPS并不是完美的系統】
除了一些難啃的技術硬節,以及國內鮮有人懂得如何結合實車調校之外,EPS也有它的天生弊端,這個只有開發人員才真正清楚,在這里就小啰嗦兩句,諾粉們別嫌煩哈。
1)首當其沖的就是EPS的頑疾,它幾乎完全泯滅了路面反饋,方向盤回彈都是電腦“幫”出來的,所以讓駕駛有種“戴了套”的感覺,而且對于調校不到位的車型,這個套還是“干”的。正因為這個問題,寶馬很晚才開始應用EPS。2005年,我還在德國ZF轉向系統做開發時,寶馬的EPS調校工作就接近收尾,結果直到2010年才開始大量應用。由于車主呼聲強烈,寶馬的M部門曾一度是全公司唯一拒絕EPS的部門。如今,保時捷跑車也不得不使用EPS,換取更高的燃油經濟性和減少硬件復雜性。
圖:保時捷911使用的EPS(ZF造)
2)其次就是助力功率有限,不大適合重型轎車,或者說,要想應用在重型轎車上,就得多花錢,多花精力,擠出更多的安裝空間來。如果只靠增加個頭來應對更重的車型的話,很快會遇到系統瓶頸,后來人們把精力放在尋找效率更高的電機上,在有限的功耗下,進一步提升系統潛力,才使EPS可以問鼎自重1.8噸的轎車。當然,由于成本的增加,這樣的應用僅限于利潤豐厚的豪車領域。
3)對汽車電力系統的負載要求全面提高,對發電機功率和蓄電池壽命都提出了新的挑戰;
4)成本比普通HPS高,需要巨大的產量來分攤開發投入;
5)對前輪氣壓不一致造成的跑偏不敏感,如果兩個前輪胎壓不一致,司機不容易感知,可能縱容輪胎過度磨損;
6)由于電機天生的扭矩波動和中位“死區”,設計者需要花很多成本讓EPS的助力手感逼近油滑的HPS;
7)必須對安全失效做極其完備的考慮。這是一套電信號“說了算”的系統,這就意味著它完全有可能抽瘋地自動轉向,車毀人亡。因此,與安全邏輯設計和產品故障的危害比起來,助力和回正手感作為性能實現,只是萬里長征第一步。這也是為什么后來很多國內EPS開發單位不得不草草收場的重要原因之一,越有錢的公司越能開發出優秀的產品,越專業的公司越能接到訂單,定位越高的公司越能賺錢,產量越多的公司越能把控產品故障率,品牌越強勢的公司出的產品越有人追著用。因此,EPS市場是少有的不敢拼價格的市場,是一場“大者恒大”的游戲。
圖:大眾PQ35平臺的EPS(ZF造)
ZF公司每年幾百萬套EPS的產量以及巨大的研發投入,已然成為業界公認技術最高,性能最好,的EPS產品提供商,當然價格也可想而知。無論什么新車型要搭載EPS,車廠必騷擾ZF。我甚至還從很多國內車企那聽說,只要ZF真心想配套,價格和競標都不是問題。
不過2015年初,受反壟斷部門的影響,ZF公司的轉向機業務被博世(BOSCH)集團全面收購,但那已經是在我離職創業之后的事情了,為免于被實力諾粉強行糾正,我索性在這里多一嘴。
當然,在美國、日本還有一些有名的EPS生產商,比如管柱式EPS就是日本NSK公司專注的領域之一(電機裝在駕駛室內的轉向管柱上)。
圖:大眾Up采用的管柱EPS(NSK造)
近幾年,配備EPS的車型越來越多,大眾、奧迪、寶馬和奔馳新推出的轎車,大多數是全系標配EPS的,很多國內企業也不甘示弱。考慮到EPS比HPS貴,另一方面,車價不斷走低,造車成本不斷壓縮,車廠必須絞盡腦汁才能為高科技產品留出成本空間。
轉向系統科普還沒有完。在EPS之外,還有更加“玄幻”的轉向系統,諾諾再找時間給大家開開眼界哈。
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