傳統(tǒng)的汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是機(jī)械式的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，汽車的轉(zhuǎn)向由駕駛員控制方向盤，通過轉(zhuǎn)向器等一系列機(jī)械轉(zhuǎn)向部件實(shí)現(xiàn)車輪的偏轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向。
轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是整車系統(tǒng)中必不可少的最基本的組成系統(tǒng)，駕駛者通過方向盤來操縱和控制汽車的行進(jìn)方向，從而實(shí)現(xiàn)自己的駕駛意圖。
一百多年來，汽車工業(yè)隨著機(jī)械和電子技術(shù)的發(fā)展而不斷前進(jìn)。到今天，汽車已經(jīng)不是單純機(jī)械意義上的汽車了，它是機(jī)械、電子、材料等學(xué)科的綜合產(chǎn)物。汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)也隨著汽車工業(yè)的發(fā)展歷經(jīng)了長時間的演變。
隨著上世紀(jì)五十年代起，液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在汽車上的應(yīng)用，標(biāo)志著轉(zhuǎn)向系統(tǒng)革命的開始。汽車轉(zhuǎn)向動力的來源由以前的人力轉(zhuǎn)變?yōu)槿肆右簤褐Α?/SPAN>
液壓助力系統(tǒng)HPS（Hydraulic Power Steering）是在機(jī)械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加了一個液壓系統(tǒng)而成。該液壓系統(tǒng)一般與發(fā)動機(jī)相連，當(dāng)發(fā)動機(jī)啟動的時候，一部分發(fā)動機(jī)能量提供汽車前進(jìn)的動能，另外一部分則為液壓系統(tǒng)提供動力。由于其工作可靠、技術(shù)成熟至今仍被廣泛應(yīng)用。這種助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)主要的特點(diǎn)是液壓力支持轉(zhuǎn)向運(yùn)動，減小駕駛者作用在方向盤上的力，改善了汽車轉(zhuǎn)向的輕便性和汽車運(yùn)行的穩(wěn)定性。
但同時液壓助力系統(tǒng)也存在一些缺點(diǎn)：
◆ 在車輛設(shè)計制造完成后，車輛轉(zhuǎn)向的助力特性不能改變。直接后果是，當(dāng)助力特性偏向于低速助力時，汽車在低速段可以得到很好的助力，但是在高速段需要有較好路感的時候，由于助力特性不能調(diào)節(jié)，使得駕駛者沒有較好的路感；當(dāng)助力特性偏向于高速助力時，在低速段得不到很好的助力效果；
◆ 即使車輛不轉(zhuǎn)向，液壓系統(tǒng)也必須在發(fā)動機(jī)的帶動下工作。其結(jié)果是，消耗發(fā)動機(jī)能量，增加油耗 ；
◆ 存在液壓油泄漏問題，不僅對環(huán)境造成污染，而且容易使其他部件損壞；
◆ 在低溫下，液壓系統(tǒng)的工作性能比較差。
近年來，隨著電子技術(shù)在汽車中的廣泛應(yīng)用，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中也愈來愈多地采用電子器件。轉(zhuǎn)向系統(tǒng)因此進(jìn)入了電子控制時代，相應(yīng)的就出現(xiàn)了電液助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。電液助力轉(zhuǎn)向可以分為兩類 ：電動液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)EHPS（Electro-Hydraulic Power Steering）和電控液壓助力轉(zhuǎn)向ECHPS（Electronically Controlled Hydraulic Power Steering）。電動液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是在液壓助力系統(tǒng)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，與液壓助力系統(tǒng)不同的是，電動液壓助力系統(tǒng)中液壓系統(tǒng)的動力來源不是發(fā)動機(jī)而是電機(jī)，由電機(jī)驅(qū)動液壓系統(tǒng)，節(jié)省了發(fā)動機(jī)能量，減少了燃油消耗。電控液壓助力轉(zhuǎn)向也是在傳統(tǒng)液壓助力系統(tǒng)基礎(chǔ)上發(fā)展而來，它們的區(qū)別是，電控液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)增加了電子控制裝置。電子控制裝置可根據(jù)方向盤轉(zhuǎn)向速率、車速等汽車運(yùn)行參數(shù)，改變液壓系統(tǒng)助力油壓的大小，從而實(shí)現(xiàn)在不同車速下，助力特性的改變。而且電機(jī)驅(qū)動下的液壓系統(tǒng)，在沒有轉(zhuǎn)向操作時，電機(jī)可以停止轉(zhuǎn)動，從而降低能耗。
雖然電液助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)克服了液壓助力轉(zhuǎn)向的一些缺點(diǎn)。但是由于液壓系統(tǒng)的存在，它一樣存在液壓油泄漏的問題，而且電液助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)引入了驅(qū)動電機(jī)，使得系統(tǒng)更加復(fù)雜，成本增加，可靠性下降。
為了規(guī)避電液助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的缺點(diǎn)，電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)EPS（Electric Power Steering）便應(yīng)時而生。它與前述各種助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)最大的區(qū)別在于，電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中已經(jīng)沒有液壓系統(tǒng)了。原來由液壓系統(tǒng)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)向助力由電動機(jī)來完成。電動助力式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)一般由轉(zhuǎn)矩傳感器、微處理器、電動機(jī)等組成?；竟ぷ髟硎?/SPAN> ：當(dāng)駕駛者轉(zhuǎn)動方向盤帶動轉(zhuǎn)向軸轉(zhuǎn)動時，安裝在轉(zhuǎn)動軸上的轉(zhuǎn)矩傳感器便將轉(zhuǎn)矩信號轉(zhuǎn)化為電信號并傳送至微處理器，微處理器根據(jù)轉(zhuǎn)矩信號并結(jié)合車速等其他車輛運(yùn)行參數(shù)，按照事先在程序中設(shè)定的處理方法得出助力電動機(jī)助力的方向和助力的大小。自1988年日本鈴木公司首次在其Cervo車上裝備該助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)至今，電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)己經(jīng)得到人們的廣泛認(rèn)可。
助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下幾個方面：
◆ 電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)能在不同車速下提供不同的助力特性。在低速行駛時，增加轉(zhuǎn)向助力，使得轉(zhuǎn)向更加輕便 ；在高速行駛時減少轉(zhuǎn)向助力，甚至為了提高路感增加轉(zhuǎn)向阻尼。
◆ 電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)只在轉(zhuǎn)向時電動機(jī)才工作，為轉(zhuǎn)向提供助力，因而能減少能耗。
◆ 電動機(jī)由蓄電池供電，因此電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)可以在發(fā)動機(jī)不工作的情況下工作。
◆ 電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)沒有液壓系統(tǒng)，與液壓助力系統(tǒng)相比，裝配自動化程度更高。而且電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)可以通過改變微處理器中的助力程序算法，很容易實(shí)現(xiàn)助力特性的改變。
科學(xué)技術(shù)的發(fā)展總是日新月異的，傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)向系均由轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)（方向盤）、轉(zhuǎn)向器、轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu)三大部分組成。但是思想的火花總是能給人帶來驚喜！電子轉(zhuǎn)向系統(tǒng)SBW（Steering-By-Wire）的誕生顛覆了轉(zhuǎn)向系三大部分的舊有觀念，它用微控制器取代了轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu)，由三大部分變?yōu)榱藘刹糠?。電子轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)最為先進(jìn)和前沿的技術(shù)之一。它主要由方向盤控制模塊、轉(zhuǎn)向執(zhí)行模塊以及微控制器三大模塊組成。
方向盤控制模塊的主要功能是通過轉(zhuǎn)向力矩傳感器檢測駕駛員的轉(zhuǎn)向意圖，并將檢測到的信號（包括旋轉(zhuǎn)方向以及旋轉(zhuǎn)速度等）通過總線傳遞給微控制器，然后微控制器根據(jù)此信號，并結(jié)合車速信號反饋給方向盤控制模塊一個回正力矩，使得駕駛員能夠感受到路感。但是這種路感是虛擬的，是開發(fā)人員根據(jù)千萬次的試驗(yàn)數(shù)據(jù)綜合起來，形成的“經(jīng)驗(yàn)路感”，并以程序的形式固化在微控制器內(nèi)的。因此它與車速、轉(zhuǎn)向速率以及轉(zhuǎn)向力矩的大小存在著某種對應(yīng)關(guān)系。
轉(zhuǎn)向執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括轉(zhuǎn)角傳感器、轉(zhuǎn)向電機(jī)、轉(zhuǎn)向電機(jī)控制器等組成。它的功能是根據(jù)微控制器的控制命令，驅(qū)動轉(zhuǎn)向執(zhí)行電機(jī)旋轉(zhuǎn)一定角度，完成轉(zhuǎn)向動作。同時轉(zhuǎn)角傳感器監(jiān)測轉(zhuǎn)角的大小，反饋給微控制器，形成一個閉環(huán)控制系統(tǒng)，完成精確的轉(zhuǎn)向動作。
微控制器是電子轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的核心。它接收檢測信號，經(jīng)過處理發(fā)送相應(yīng)的控制信號。
由于微控制器取代了轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu)，因此各部件之間的機(jī)械連接減少了，使轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的響應(yīng)速度和響應(yīng)的準(zhǔn)確性得以提高。而且可以對轉(zhuǎn)向策略進(jìn)行軟件編程控制，實(shí)現(xiàn)傳動比的任意設(shè)置 ；可與其他設(shè)備，如ABS、自動導(dǎo)航設(shè)備進(jìn)行整合。傳動機(jī)構(gòu)的減少還帶來了更大的汽車內(nèi)部空間，給駕乘帶來更大的樂趣。而且轉(zhuǎn)向行為可以被軟件記錄下來，保存在EEPROM中，有助于以后進(jìn)一步完善轉(zhuǎn)向控制策略，甚至還可以為交通肇事提供證據(jù)。
汽車的安全問題一直是大眾關(guān)注的焦點(diǎn)。轉(zhuǎn)向系統(tǒng)與燈光系統(tǒng)的結(jié)合能給在夜間行駛的車輛帶來更好的安全性。如上頁左圖所示，傳統(tǒng)的車輛燈光系統(tǒng)是向車輛正前方直線照射的，如果行人在彎角處，駕駛者將很難發(fā)現(xiàn)彎角中的行人，極易造成交通事故。如果燈光系統(tǒng)與轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結(jié)合起來，如上圖所示，當(dāng)駕駛者在向右打方向盤的時候，燈光隨著方向盤角度的變化而向右照射，彎道內(nèi)側(cè)照明更寬，照明范圍更大，那么在道路彎角中的行人將很容易被發(fā)現(xiàn)。目前該項(xiàng)燈光照明技術(shù)已經(jīng)在中檔的雪鐵龍凱旋、豐田凱美瑞上得到應(yīng)用。
目前電子轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的可靠性和成本是阻撓其發(fā)展的主要因素。主要表現(xiàn)在如果微控制器出現(xiàn)問題，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)將完全失靈，其不像電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、電液助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，在電機(jī)或者液壓系統(tǒng)出現(xiàn)問題時，還可以以人力來控制汽車。電子轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的微控制器出現(xiàn)故障的話，因?yàn)闆]有機(jī)械系統(tǒng)能連接方向盤和轉(zhuǎn)向器，因此根本不可能控制汽車的轉(zhuǎn)向。但是盡管如此電子轉(zhuǎn)向系統(tǒng)依然是未來轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的發(fā)展方向之一。
（轉(zhuǎn)載）
