EPS扭矩傳感器的研究和發展

1 綜述

電動助力轉向系統EPS(electric power steering)是一種直接依靠電機提供輔助扭矩的動力轉向系統,與傳統的液壓助力轉向系統HPS(hydraulic power steering)相比,EPS系統具有很多優點：僅在需要轉向時才啟動電機產生助力,能減少發動機燃油消耗;能在各種行駛工況下提供最佳助力,減小由路面不平所引起電動機的輸出轉矩通過傳動裝置的作用而助力向系的擾動,改善汽車的轉向特性,提高汽車的主動安全性;沒有液壓回路,調整和檢測更容易,裝配自動化程度更高,且可通過設置不同的程序,快速與不同車型匹配,縮短生產和開發周期;不存在漏油問題,減小對環境的污染。EPS系統是未來動力轉向系統的一個發展趨勢。

圖1 EPS結構圖

如圖1所示,EPS主要由扭矩傳感器、車速傳感器、電動機、減速機構和電子控制單元(ECU)等組成。 通過傳感器探測司機在轉向操作時方向盤產生的扭矩或轉角的大小和方向,并將所需信息轉化成數字信號輸入控制單元,再由控制單元對這些信號進行運算后得到一個與行駛工況相適應的力矩,最后發出指令驅動電動機工作,電動機的輸出轉矩通過傳動裝置的作用而助力。因此扭矩傳感器是EPS系統中最重要的器件之一。扭矩傳感器的種類有很多,主要有電位計式扭矩傳感器、金屬電阻應變片的扭矩傳感器、非接觸式扭矩傳感器等,隨技術的進步將會有精度更高、成本更低的傳感器出現。