某知名车企EPS电动转向器技术知识

1、目的：目的： 开发不以引擎为直接能源而以蓄电池为储能器的电动转向系统。Key要求要求项目项目： ： 改善车辆燃料费 构筑与（液压转向系统）同等的安全信赖度及驾驶感 与比较在价格上需具备竞争优势Key 活动项目活动项目： ： 超低速驾驶/高负荷时， 転追性/流畅的马达控制技术 电动马达的种类及选定 构筑高信赖度的技术结论结论： ： EPS是最有效的节能转向系统，其前景直追液压转向系统。 由于为电子控制初期成本昂贵，但通过部品共用可大幅度降低成本。 马达的自转惯性大，在总体系统上可辅助控制方向盘惯性。 EPS EPS 开发理念开发理念EPS上市实绩与计划上市实绩与计划： ： 技术发展技术发展199

2、7Accord E4WS NSX EPS CivicInsightMobirio廉价、高性能高输出、高性能超低价高输出廉价97 98 99 00 01 02 03 04 05 06 07S2000 R-EPSP/CEPS下一代下一代EPS高电流协调控制驾驶辅助抗外部干扰性 EPS生产工序生产工序（概要）（概要）DIE CASTHOUSINGTORQUESENSORASSY内作内作外作外作素材素材加工加工组装组装PINIONT/BARINPUTSHAFTPINIONT/BARINPUTSHAFTTORQUESENSORHOUSINGTORQUESENSORCOREDIE CASTHOUSINGD

3、IE CASTHOUSINGDIE CASTHOUSINGRACKP-EPSR-EPSW/WHEELW/GEARTORQUESENSORASSYB/SCREWB/NUTRACKB/SCREWASSYP-MOTORASSYR-MOTORASSYDIE CASTHOUSINGOTHERPARTSG/BOXASSYRACKDIE CASTHOUSINGDIE CASTHOUSINGDIE CASTHOUSINGOTHERPARTSP/RMOTORASSYG/BOXASSYRACKQAP-ECUR-ECU高精度、重要部品内作高精度、重要部品内作的一贯生产体制的一贯生产体制内外作内外作兼容的兼容的多多厂

4、家调达体制厂家调达体制出货：高精度重要部品、工序：厂家调达EPS 技术技术蓄电池蓄电池马达马达驱动驱动ELEL传感器传感器扭矩传感器扭矩传感器ENGENG转动转动数数车辆车辆速度速度PGMPGM测定器测定器【 【输入输入信号】信号】EPS 技术：技术： EPS EPS 系统构成系统构成【 【输出输出信号】信号】空转空转UPUP报警灯报警灯保险丝保险丝马达扭矩传感器蜗轮降速器齿条与负齿轮负齿轮辅助负齿轮辅助（两端牵引型两端牵引型）通过将电力辅助单元配置到转向装置的负齿轮轴，实现了小型轻量化。已有HPS,EHPS车载L/O无大幅度变更，实现了EPS化。通过采用小型高强度减速机及小型高输出马达，实现

5、了能够对应包括小型车在内的高输出化。通过减震橡胶提高了驾驶舒适感。（具体参照下页）EPS 技术技术： ： P-EPS ETO传达到方向盘的力轮胎传来的输入变化无马达（HPS）EPS传达到方向盘马达造成的损失EPS通过初期切断开始转动方向盘时的惯性，实现不增加方向盘的反转而提升传达给路面的驾驶感通过初期切断开始转动方向盘时的惯性，实现不增加方向盘的反转而提升传达给路面的驾驶感以及防止转动不畅。以及防止转动不畅。此外，通过机械构造上产生的降速器部的松动，同时防止了异音此外，通过机械构造上产生的降速器部的松动，同时防止了异音（音）（音）发生。发生。W/G作动作动小输入（路面驾驶感、滞涩）大输入（反转

6、）传达到方向盘马达惯性减轻准确传达路况渋防止防止降速器部异音音通过预加载降低松动目标效果目标效果EPS 技术技术： ： 减震橡胶减震橡胶 弹弹性体性体路面路面信息信息输入到微小行程的齿条上的冲击，会增加传达给输入轴（转向控制）的扭力。大行程（反转范围）的齿条输入与无W/D效果相同。00. 20. 40. 60. 810200400600800100012001400160018002000 入力荷重（ ）変動（）有/无/-30-20-100102030-720-540-360-1800180360540720（ ）（ ）摩擦力摩擦力在同一松动量的设定上，可减轻摩擦力的变动。有/无/减震橡胶的效

7、果减震橡胶的效果蜗轮蜗轮打音打音在同一松动量上，可减轻齿条加震时蜗杆附近的震动。-80-70-60-50-40-300200400600800100012001400160018002000周波数（ ）振動（）W/D無 付有/无/微小微小行程的齿条输入引起的输入轴扭力变动行程的齿条输入引起的输入轴扭力变动齿条输入齿条输入（ （齿条加震齿条加震） ）时，降速器部的震动分析时，降速器部的震动分析对转动角的输入轴扭力对转动角的输入轴扭力EPS 技术技术 ： ： 减震橡胶减震橡胶 马达扭矩传感器蜗轮降速器齿条与负齿轮EPS 技术技术 ： ： P-EPS CTO负齿轮辅助负齿轮辅助（中心牵引型中心牵引型

8、）中心牵引型的构造，保证了受到冲击时的安全性、扩大了车仓空间。通过将电力辅助单元配置到转向装置的负齿轮轴，实现了小型轻量化。通过采用小型高强度降速器及小型高输出马达，实现了能够对应包括小型车在内的高输出化。通过减震橡胶提高了驾驶舒适感。马达滚珠轴承扭矩传感器齿条辅助齿条辅助（直接驱动型直接驱动型）通过齿条辅助单元与齿条轴的一体化，提高了轻量化及装配紧密性。通过直接辅助齿条轴（助力通过球状螺钉传达给齿条），实现了低惯性、低摩擦、高效率，提高了驾驶舒适感，达到了高输出化。EPS 技术技术 ： ： R-EPS滚珠轴承马达转子定子扭矩限制器定子转子齿条电刷电刷P P轴马达轴马达R R轴马达轴马达EPS

9、 技术技术 ： ： 电动马达电动马达 采用注重低成本的电刷马达采用注重低成本的电刷马达通过惯性控制减轻马达惯性通过惯性控制减轻马达惯性1998200020022004200620082010R R轴马达轴马达无Mg (SR) 1KWBDC 220WBDC 380WBDC 500WBLDC 650WBDC 420WBLDC 750WP P轴马达轴马达EPS 技术技术 ： ： 电动马达电动马达 性能性能成本成本最优平衡度最优平衡度低惯性低惯性高性能高性能高性能高性能低成本低成本小型、小型、低成本低成本化化高高 性性 能能 化化全全球生产调达球生产调达低惯性低惯性化化马达马达动向动向降低脉动降低脉动

10、构造构造卷线卷线驱动器驱动器SRSR马达马达 电刷电刷元（电）刷元（电）刷 电刷电刷铁素体铁素体 材材矩形波矩形波控制控制/ /正弦波正弦波控制控制要素要素技术技术一体化一体化分体构造分体构造飞轮卷线飞轮卷线占積率 40%40%减少摩擦力减少摩擦力高高电压电压铁素体铁素体 材材钕钕无无高占積高占積 喷嘴卷线喷嘴卷线占積率 45%45%超高占積超高占積 一斉巻一斉巻占積率 50%50%一体一体构造构造（ （一贯生产一贯生产） ）/ / 元（电）刷元（电）刷高高电压电压高高输出输出 低惯性低惯性EPS 技术技术 ： ： 电动马达电动马达 线圈线圈磁芯磁芯检出方式：可变电感型回转扭矩取输入轴与负齿轮

11、相对的回转角，将回转量转换成向磁芯的轴方向的移动量，根据磁芯位置的不同，线圈可检查出电感的变化量。EPS 技术技术 ： ： 扭矩传感器扭矩传感器 1通过简单通过简单、小、小型型部品部品实现低成本、高信赖度实现低成本、高信赖度高高目标要求的目标要求的高性能化高性能化输入轴线圈铝磁芯扭力杆线圈弹簧负齿轮滑销销放大器电路放大器盖左左转转右右转转磁芯磁芯输出输出中立点中立点回转扭矩回转扭矩电压电压右右左左线圈线圈小型、小型、低成本化低成本化多多功能功能 , ,高高信赖度信赖度 传感器传感器动向动向操作角传感器操作角传感器统一协调统一协调刹车刹车读出读出方式方式封装技术封装技术定制的定制的光电二极管阵列

12、光电二极管阵列对应对应高温高温对应对应耐高温耐高温设计设计防水防水设计设计溶着溶着抗震构造抗震构造再循环再循环要素要素技术技术耐耐污染构造污染构造环境环境无铅无铅仕样统一化仕样统一化完全非接触化完全非接触化可变电感可变电感光学反射光学反射型型可変可変电阻电阻（ （分压分压） ）扭矩扭矩检出检出回转式磁芯回转式磁芯滑芯滑芯回转盘回转盘条形码检出条形码检出铝铝扭矩扭矩 I/F I/F増幅増幅电路电路耐結露耐結露构造构造光学光学编码器编码器放大器放大器一体一体AISCAISCEPS 技术技术 ： ： 扭矩传感器扭矩传感器 2电动继电器散热器继电器罩插入模电解电容器FET防水密封层控制板汇流条电流感应

13、器EPS 技术技术 ： ： 电子控制单元电子控制单元 质量安装环境性能保证温度保存温度范围动作电压范围10BitDC10V16VECU分解能1100g车室内-3080-4085采用高电流采用高电流、 、耐热构造，信赖度高耐热构造，信赖度高 耐热耐热、防水、防水构造实现了构造实现了Eng Room 搭載搭載高高效率效率、小型、小型化化TypeType700gEngRoom/车室内-3085-4010516Bit主CPU电源电路蓄电池车速信号发动机转动数扭矩传感器PGM测定器SCS驱动电路马达主继电器I/L监视电路报警灯提高空转要求电流传感器输入电路马达继电器ECU输入电路输出电路输入输出电路输入

14、电路输出电路输入电路EPS 技术技术 ： ： 电子控制单元电子控制单元 CAN通信通信通过电流自动控制实现高性能化通过电流自动控制实现高性能化通过日常监视系统达到高信赖度通过日常监视系统达到高信赖度小型、小型、低成本化低成本化高高 功功 能能 化化一体化一体化 ROOM ROOM 动向动向主动控制主动控制统一协调统一协调刹车刹车半导体半导体一体一体封装技术封装技术高密度実装高密度実装软件技术软件技术定制的定制的智能电动智能电动内装内装系统系统高温高温对应对应耐高温耐高温设计设计防水防水设计设计插入模插入模抗震构造抗震构造无缝构造无缝构造电缆结合电缆结合混合波导联结混合波导联结芯片尺寸封装芯片尺

15、寸封装活动活动构造化汇编构造化汇编言語言語再循环再循环控制模拟控制模拟実装実装代码自动生成代码自动生成要素要素技术技术焊接焊接、接着、接着功能模式化功能模式化滑动芯片滑动芯片环境环境无铅无铅实时实时狭小间距狭小间距标准化标准化高密度実装高密度実装EPS 技术技术 ： ： 电子控制单元电子控制单元 相位补偿基 础 电 流基 础 电 流演算演算控制图控制图操作扭矩车速马达端子电压马达端子电压马达电流旁路滤波器制御制御電流演算電流演算惯性惯性补正控制补正控制电流演算电流演算回复控制马达回转速度推定最终目标最终目标 电流演算电流演算电流反馈（PID控制）马达电流输出输入输入输出输出H电桥上侧PWMH电

16、桥下侧PWM电流控制电流控制目标电流演算目标电流演算补正相位落后演算微分值演算基本电流演算补正马达惯性的电流収束性制御電流演算控制回生电流過熱保護為端当制御、输出限制控制EPS 技术：技术： 控制仕样（操作性能）控制仕样（操作性能）基础电流控制60km/h120km/h車速0km/h（Nm）9.800100电流（A）惯性电流控制60km/h120km/h車速0km/h扭矩微分值（Nm/s）78.40016电流（A）阻尼电流控制60km/h120km/h車速0km/h马达回转速度（rps）280020电流（A）60km/h120km/h0km/h行戻-15EPS 技术：技术：控制仕样（操作性能）

17、控制仕样（操作性能）控制操作扭力，使其与车速、推力相应通过马达惯性感的降低，控制提高转舵追随性控制转向器的复原性及收敛性减减速比速比摩擦力感摩擦力感方向盘反转方向盘反转减减速比速比辅助辅助推力推力追従性追従性轴轴力力車速車速方向盘复原性能方向盘复原性能操作轴操作轴力力EPS 技术：技术： 系统基本性能一览系统基本性能一览对于减速比的推力、转舵追随性能对于减速比的方向盘回转、摩擦力性能对于车速的方向盘回复力、操舵轴力性能通过惯性控制提高追随顺畅性通过阻尼（反转）惯性的控制提高方向盘反转性能通过阻尼控制提高收敛性通过系统设定通过系统设定（ （减减速比、速比、马达输出马达输出）及）及细部控细部控制设定，可以达成驾驶感上要求的性能制设定，可以达成驾驶感上要求的性能100%100%35%35%10%10%0%0%20%20%40%40%60%60%80%80%100%100%