汽车动力系统各大厂商解决方案集锦

测，可以看到EPS将占据50%以上的市场份额。

　　表一：2007-2018全球转向系统市场预测 （百万套）

　　若分区域来看，过去主要在欧美和日本采用EPS.但是从2015开始，中国将超过欧美和日本，成为全球最大的EPS市场。见下表二。

　　表二：2007-2017 全球转向系统市场分区域预测 （百万套）

　　若分车型来看，所有的广义乘用车都能应用EPS，从2007年至2017年的平均年增长率为15%.不过由于大型轿车和轻卡对于EPS的需求增长迅猛，表三显示从C级以下的小型轿车的份额从2007年的86%下降为2018年的66%.

　　表三：2007-2018 全球转向系统市场分车型预测 （百万套）

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　　TOP2 英飞凌电动助力转向系统方案

　　2.电动助力转向系统的介绍

　　电动助力转向系统是在传统机械转向系统的基础上发展起来的，它利用电动机产生的动力来帮助驾驶员进行转向操作。系统主要由三大部分构成：信号传感装置（包括扭矩传感器、方向盘角度传感器和车速传感器），电子控制单元和转向助力机构（电机、离合器、减速传动机构等）。

　　电动机仅在需要助力时工作，驾驶员在操纵转向盘时，装在转向盘轴上的扭矩传感器不断地测出转向轴上的扭短信号，该信号与车速信号同时输入到电子控制单 元。电控单元根据这些输入信号，确定助力扭矩的大小和方向，即选定电动机的电流和转向，调整转向辅助动力的大小。电动机的扭矩由电磁离合器通过减速机构减 速增扭后，加在汽车的转向机构上，使之得到一个与汽车工况相适应的转向作用力。

　　根据电机安装位置和机械结构的不同，电动助力转向系统系 统可以分为：管柱助力式（Column Mounted），小齿轮助力式（Pinion mounted），双小齿轮助力式（2xPinion mounted）和齿条助力式（Rack mounted）。具体的如下图一所示：

　　图一：电动助力转向系统的分类

　　管柱助力式EPS系统中将助力电机安装在管柱上，通过减速增扭机构与转向轴相连，直接驱动转向轴助力转向。这样的系统结构简单紧凑、易于安装，但由于助 力电机安装在驾驶舱内，受到空间布置和噪声的影响，电机的体积较小，输出扭矩不大，一般只用在小型及紧凑型车辆上。小齿轮助力式EPS系统中将助力电机和 减速增扭机构与小齿轮相连，直接驱动齿轮实现助力转向。由于助力电机不是安装在乘客舱内，因此可以使用较大的电机以获得较高的助力扭矩，而不必担心电机转 动惯量太大产生的噪声。双小齿轮助力式EPS系统由于增加了一对齿轮齿条而能提供比小齿轮助力式更大的助力，但是成本上也略高。而齿条助力式EPS系统中 将助力电机和减速增扭机构直接驱动齿条提供助力，因此能提供更大的助力，但整套系统结构复杂，成本较高，所以适用于豪华车和商务车上。

　　无论哪种EPS系统，其要实现的功能大致相同：

　　1）助力控制：在汽车停车及低速行驶时提供较大辅助力矩，使转向过程快捷轻便的进行，而在汽车高速行驶时提供较小的辅助力矩以保持转向过程的可靠与沉稳。

　　2）阻尼控制：利用电机感应电动势来减弱汽车高速行驶时出现的方向盘抖动现象，目的是提高汽车高速直线行驶稳定性和快速转向收敛性。

　　3）回正控制：驾驶员松开转向盘后，随着作用在转向盘上的力的减小，转向盘将在回正力矩的作用下回正。需要防止两种情况：（1）回正力矩过大，引起转向盘位置超调；（2）回正力矩过小，转向盘不能回到中间位置。

　　4）系统通信功能：通过CAN/LIN总线与其他汽车控制系统进行通讯，实现更加复杂的功能。

　　5）系统故障诊断功能：能实时监控整个系统，具有故障报警和提示功能，在故障不能自动排除时关断EPS使车辆进入传统的机械转向模式。

　　为了实现上述功能，软硬件的选择就非常重要。从半导体供应商的角度，EPS系统中选择的助力电机的类型非常关键。一般来讲，常用的EPS助力电机分为直流有刷电机（DC）和直流无刷电机（BLDC）两种。针对这两种电机，英飞凌都有相应的全套解决方案。

　　3.英飞凌电动助力转向系统方案：直流有刷电机

　　直流有刷电机（DC）由于技术成熟、控制器简单、成本低等特点，短时间内仍将在EPS电机中占据主导地位。目前主要应用于低成本的EPS上，代表车型为日系车和国内自主品牌的低端车。

　　针对于基于直流有刷电机的EPS系统，英飞凌提出一套非常成熟可靠的方案，见图二。

　　图二：英飞凌基于直流有刷电机的EPS方案

　　1）传感器

EPS系统中最重要的输入信号就是方向盘的扭矩，因此扭矩传感器的选择非常重