汽车电动转向系统在新能源领域的应用

潘任东

摘要：电动转向系统属于一种电动机取代发动机进而为车辆的行驶提供油泵动力的转向系统，在应用过程中具有节能和环保的有点，并且在新能源汽车领域的应用逐渐的广泛。新能源汽车的使用数量不断增多，电动转向系统的应用技术也在不断地提高。

关键词：新能源领域；汽车；转向系统；应用

新能源汽车的有点主要在与其节能和环保，新能源汽车的研发过程中电动转向系统是新能源汽车的重要组成部分，能够保证新能源汽车在应用过程中更加的环保和节能，并且还具有转向性能更加安全可靠的有点，因此，电动转向系统成为当前新能源汽车转向技术发展的主要方向。

1、电动转向EPS系统的组成及结构

1.1助力电动机

助力电动机是EPS系统中的重要组成部分，主要作用是提供助力矩，以此来满足不同情况下的转矩需求，并且还能够在高速转向过程中的路感和低速时轻便转向实现，为了能够达到快速的启停反应，符合预期的转向目标，需要选择转动惯量小的助力电动机，同时还需要配备具有一定抗干扰能力且符合输出力矩较大的需求。在新能源领域中，汽车电动转向EPS系统可以选择两种典籍形式，一种是有刷和无刷电动机，有刷电动机在汽车具体应用过程中可靠性不高，但是其控制算法较为简单，无刷电动机控制较难，但是具有较强的可靠性，通常情况下永磁有刷直流电动机主要应用在先能源的小型车方面，永磁无刷直流电动机则主要应用在助力需求较高的大型车辆上。电动机在新能源车辆中的应用，需要重点关注电动转向EPS系统中的助力曲线和最大阻力矩以及功率设计等多个方面^[1]。

1.2转矩传感器

转矩传感器的重要作用是能够对车辆驾驶员转动方向盘的方向进行测量，并且对方向盘输入的转矩数值实施准确的测量，测量过程中需要根据扭杆检测输入输出轴的角位移，并将转换扭矩信号作为电信号，向电子控制单元传送信号，电机电流的大小也就是以电子控制单元产生的控信号的改变。通常情况下会在转向柱和助力电机间设立转矩传感器，这种传感器的制作工艺水平较高，且结构相对复杂，其制作的成本不高，且具有较强的使用可靠性。传感器的类型主要有电位计式转矩传感器，一种是光电式转矩传感器，另外还有一种是电磁感应式传感器。这三种传感器的抗干扰能力和成本以及测量的精度方面都存在着明显的差距，在应用过程中需要对影响因素进行综合的考虑。

1.3电子控制单元

电子控制单元是汽车电动转向系统中非常重要的组成部分，在应用过程中电子控制单元能够有效的完成车速信号和方向盘转矩信号的收集，然后还能够根据控制单元的算法发出正确的指令，使电磁离合器的运转和电机的工作状态实施合理有效的控制，并且还能够实现自我保护功能，针对运转过程中潜在的安全隐患问题还能够进行自我诊断，其中助力作用在整个系统中发挥了重要的作用，能够在系统发生故障时有电子控制单元实现自我关闭，进而故障指示灯会亮起。

1.4车速传感器

车速传感器是安装在车辆变速器上的，车速传感器能够对车速的信息进行准确的采集，同时还能够向电子控制单元传送车速数据，车速数据的传输主要是利用转换的脉冲信号，通常情况下采用电磁感应式的传感器，车速传感器具体安装在汽车变速箱的壳体上，磁通量也会根据车辆输出轴的快速转动而发生一些显著的改变，由此感应电动势也会逐渐的体现出来。车辆在收到车速传感器的信号之后，车辆内部的电子控制单元则需要以此为依据，电动势的脉冲频率来完成对车辆行驶速度的准确计算。

2.新能源车辆电动转向EPS系统控制策略

对于新能源车辆电动转向系统来说，其控制算法是非常关键的技术，这种算法主要可以分为多种类型，一般包括PID控制和智能控制以及基于PID的补偿控制等。助力控制方式是EPS系统中较为常见的控制模式，在实施控制过程中最关键且重要的是对目标电流的准确追踪。而PID控制模在使用过程中具有结构简单的特征，但是其作用的发挥也受到多种因素的限制，在不确定被控制对象的结构及参数的情况下其作用的发挥受到严重的限制。在这种情况下就需要利用其他的算法。针对模糊自适应PID控制来说，这种控制方式可以有效的应对PID调节控制器出现的不同状况，包括不能得到优化性良好的参数，进而导致整个控制系统出现抗干扰能力下降的情况发生。而利用智能控制方式则可以实现与PID调节系统相结合的请，根据差异化的运行状态，汽车就可以实现PID参数的在线调节，同时车辆的超调量控制以及提升汽车系统的稳定性都能够有效的达成^[2]。

在对回正控制措施进行的选择的过程中，需要对新能源电动转向EPS系统控制所采集到的信息，包括汽车方向盘角速度和角度，回正控制的实现需要利用基于PID控制过程中的电流进行调整，这样才能实现快速回正到中间位置的方向盘，进而有效的避免了方向盘回正不足或者回正过度的问题。阻尼控制的实施需要在不同的路况下进行测试，当汽车行驶路况不好时，新能源汽车的快速行驶状态下会出现方向盘抖动和方向盘偏转的情况。这样会由于转动惯性的影响下，电机的输出轴不能及时的停止，进而导致安全事故的发生。所以，在新能源汽车的行驶过程中需要对电机产生与转向反方向的力矩进行合理的控制，进而使新能源汽车在高速行驶的状态下能够及快速的停下来。

3.汽车电动转向系统在新能源领域的应用

为了有效的缓解能源危机，减少汽车尾气排放对环境产生的污染，新能源汽车的研发在不断地进步，新能源汽车在研发过程中针对电动转向系统给予了足够的关注，当前在电动汽车中主要应用电动液压助力转向系统。在新能源电动汽车中，助力电机可以取代传统发动机的作用，为整个车体的转向提供动力^[3]。电动液压转向助力系统相比转向并联系统具有较强的节能优势，整车系统结构更加的简单，且方便汽车底盘的合理设置。汽车助力转向系统的开发不断地发展，传统的电动转向系统也应用了先进的技术实现了更大的发展。当前电动液压助力转向系统主要应用在新能源汽车上，并联系统的电动液压助力作用的发挥是在发动机熄火后，对于汽车整体的降低能耗贡献较低，并且针对发动机启动后再使用传统液压助力，还存在汽车在高速行驶时路感不强的情况。，随着并联电动转向系统的电动液压助力功能的不断完善，会发挥出更大的效果

结束语：

电动转向系统在新能源汽车领域中得到了广泛的应用，但是在应用过程中随着新技术的不断应用，应对当前应用不完善的地方进行优化和改建，进而使汽车电动转向系统更加的完善化，使其应用的功能性更强，满足新能源领域发展的需要。

参考文献：

[1]张垒. 动力电池系统在新能源汽车领域的应用——评《电动汽车动力电池及管理系统原理与检修》[J]. 电池, 2021, 51(4):2.

[2]林立成. 新能源客车双源转向系统设计及控制实现[J]. 山东工业技术, 2019, 000(020):114,108.

[3]吴世清, 房永强, 张建青,等. 一种车用双源应急电动助力转向系统和新能源汽车:, CN208559492U[P]. 2019.