- 前言
近年来，汽车行业的发展不仅是机械材料的发展,还是芯片、嵌入式、电子控制、传感器等多方面技术有效集成的发展。为了满足行驶安全可靠、高效环保的要求，电动助力转向系统(Electric Power Steering，EPS)便在这一趋势下孕育而生，并逐渐发展成为世界汽车技术方面一项重要的研究[1]。
转向系统作为汽车上最重要的系统之一，汽车制造商对其性能要求越来越高。电动助力转向系统因为其节省能源、智能、安全性高、利于环保等特性，目前越发受到使用者们的青睐。国外的电动助力转向系统产品研发截至当前已经有三十年的时间，反观国内对具有自主知识产权的电动助力转向系统的研发才刚刚起步。自主研究和开发电动助力转向系统不但能提高我国汽车整车及零部件的自主创新能力和地产化水平，增强零部件企业的竞争能力，也可以落实国家产业政策和行业政策的实际行动，对振兴民族工业，推动我国经济上升和技术水平发展，具有十分重大的意义[2]。
2． 正文
根据助力电机的安装位置不同，EPS产品可分为四种类型:转向管柱助力式(电机固定在转向管柱上，简称C-EPS)[3]、小齿轮助力式(电机与转向系统转向小齿轮相连，简称P-EPS)[4]、齿条助力式(电机直接驱动转向系统齿条，简称R-EPS)[5]、循环球助力式(电机直接驱动转向系统螺杆轴，简称B-EPS)[6]。此四种类型的EPS产品根据所匹配电机的不同，又分为有刷控制和无刷控制。其中有刷控制的技术简单，成本较低，但其输出能力和效率较低，适用于低端车型[7]；而无刷控制的技术比较复杂，成本较高，其输出能力和效率较高，可通过调校满足客户需要的优良转向手感，适用于中高端车型[8]。因为没有液压系统中的液压泵、管路、转向管柱以及阀体，其结构更加简化。通过减速机，将助力以纯机械的方式传递到转向系统当中。其主要组成部分为扭矩传感器、电动机、减速器、转向器以及控制单元。
其工作原理为，汽车启动后开始工作，当车速小于预设速度时，车速扭矩等信号输送到控制单元。当车辆转向时，控制单元根据各个传感器所接收的信号，如转向盘的扭矩、车速、转动方向等数据，输出合适的助力力矩。而后电动机输出的力矩通过减速机增扭，经过传动系统，使得车轮偏移一个角度，从而实现汽车转向目的。在汽车不转向时，电控单元不给电动机发送信号，电动机的电流近乎为零。汽车在直行过程无需操作方向盘，也就不会消耗能源，与液压助力相比也降低了燃油消耗。
2.1 国外研究现状
由于EPS系统的结构简单、便于安装，最先将其应用在内部空间较小的车型上，并从此发展起来。1988年，由日本的铃木公司打开先河，随后，本田雅阁、三菱Minica、大发Mira等车型也相继跟上，都安装了EPS系统。与此同时，欧洲方面，德国的奔驰和西门子两大科技公司联合研发了前桥负载1.2t的商务用车EPS系统[9-11]。EPS系统从此在汽车上得到大规模的应用。
日本在2000年左右开始大量普及动力转向系统[12]，并率先采用了带电子控制的液压助力转向系统(Electronic Hydrostatic Power Steering，EHPS)。EHPS系统在降低驾驶员的操纵手力、油耗的同时提高了高速时操作的稳定性[13]。与传统的液压动力转向系统相比，电控转向系统可节油3%-4%[14]。之后，KeijiSuzuki设计了一种基于闭芯伺服阀的EHPS系统，这套系统不仅提高了稳定性，节油率也有很大提升。通过仿真系统分析，得知相比于液压助力转向系统开式系统具有更好的驾驶手感和助力安全性，它的缺点是比闭式系统提升了一些耗油量[15]。
对EPS的控制策略方法的研究可以追溯到1988年，日本学者Shigeru Lga, Akihiko Snkazaki针对EPS系统进行计算机仿真[16]。在1991年，日本的丰田公司第一次对 EPS系统功能进行规定和划分，首次提出了EPS的控制策略，提出了EPS系统应包括助力控制、阻尼控制和回正控制三个模块，同时还提出控制器应具有转向工况判断模块。
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