英飞凌产品的汽车EPS方案_附图.pdf

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英飞凌产品的汽车EPS方案(附图)研发分析
始于2008年由美国次货危机引发的金融海啸暴发姫今已有一周年了。在这次全
球性金融海啸中各个行业均受到不同程度的影响,汽车行业尤其是北美地区也未
能幸免。但是中国车市却在政府的“产业振兴规划”、“节能汽车补助”等政策
扶持下,这边风景独好。2009年中国汽车声量有望超过110万辆。远远超过了
年初的预测。
中国汽车产?(千辆)
18,000
16.000
12,000
10.000
8.000
6,000
4.000
2.000
2007200820092010201120122013201420152016
图
Infotainment Control
Intelligent Distributed Control
Transmission Control
Air Condition
Engine
system
Control
Radar
Flexr
Camera-based
Collision
Avo dan
I Airbag Control
ant-lock Brak
Tire Pressure Monitor Instrument Cluster
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按每辆在平均146美元半导体元器件成本计算,2009年中国汽车电子导体总
需求将超过12亿美元,市场需求非常强劲
随着汽车保有量的不断增长,汽车排放对环境的污染被加以越来越多的重视,
而口益严格的排放标准的不断推出更使环保成为汽车必须要达成的一个指标。此
外,随着汽车消费的不断成熟,消费者也越米越关注汽车的各种功能性的内在指
标。作为传统液压助力转向系统( Hydraulic Powcr Steering,HS)和电动液压
助力转向系统( Electro- dydraulic Power Steering,IPS)技术的替代者,电动
助力转向系统( Electric Powcr Steering,EPS)正由于其具有的优点而被应用在
越米越多的车辆中。表1是咨询公司 Strategy Analytics对中国LPS市场的预
测,从中我们可以明显地看出这种不断増长的趋势,预计在201(0-2017年期间中
国的HS市场的年复合増长率将达到16.9%。这种不断増长的市场趋势是由于
FPS系统本身貝有的诸多优点所决定的,这主要表现在:
EPS能在各种行驶工況下提供最佳助力,減小扰动,改善汽车的转向特
性,提高汽车高速行驶时的转向稳定性,进而提高汽车的主动安全性。
FPS只在转向时电机オ提供助力,因而能減少燃料消耗。统计数字表明,
HPS相比,FEPS每百公里可节油约0.3至0.5升。
FPS电机由蓄电池供电,因此即使在发动机熄火或出现故障时也能提供助力
EPS取消了液压结构,其零件比HPS大为减少,因而质量更轻、结构更紧凑,
易于设计和安装,并能降低噪声。
EPS易于调整和检测,可以通过设置不同的稈序,快速与不同车型匹配,因
而能缩短生产和开发周期
EPS不存在渗油问题,可大大降低保修成本,减小对环境的污染,改善了环
保性。
EPSL比HIS具有更好的低温工作性能。
可实现自动泊车系统等辅助功能
对于FEPS需求的增加也促使众多的企业和科研单位加大了研发和生产的投
入,从而催生了许多新的ES系统生产企业进入市场。这种现象在中国和印度等
新兴市场表现得尤为明忌。但这些企业生产FPS产品的历史都不长,所以一个成
熟而可靠的方案对他们来说尤为重要。下面将简单介绍一下EPS系统的类型
般结构和特性
EPS简介
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LPS是通过电机的动力直接给转向系统提供辅助扭矩的系统。它依靠检测发
动机,方向盘,车速等信息来判断并提供合适的转向助力,使得转向过程能够精
确、轻松、安全地完成
通常来说,根根据电机交装位置和机械结构的不同,EPS系统可以分为:管
柱功力式、小齿轮助力式、双小齿轮助カ式和齿条助力式。图1给出了各类EIS
系统的机械机构,输出力矩和适用车型的简单介绍。
输出
扭矩+>管柱助力式
小齿轮助力式>双小齿轮助力式>齿条助力式
15KN
1.3吨内的
1.1吨以内
1.5内的
小车
中小型车
中型车
ION
SKN
2.2内的中车,
受限于12V系铁
1:EPS系统的分楚。
图1
管柱助力式EIS系统将电机安装在转向管柱上,通过减速机构与转向轴相连,
其特点是结构紧湊,所测得的转矩信号与方向盐转矩在同一直线,因此控制电枞
助力的响应性较好,但对电机的噪声和震动要求较高。另外由于电机、ECL和减
速机构都布置在驾驶舱内,电机和CU的工作环境较好,且方便发动机舱布置。
小齿轮助力式EPS系统将助力电机安装在转向小齿轮处,直接给小齿轮助力,因
此可以提供较人的助力扭矩而适用于稍人的车型,但由于万向节的存在,会影响
助力控制特性的精确度。双小齿轮助力式EIS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人的助力,但是成本上:也略高。而齿条助力式LPS系统能
提供更人的助力,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
各类型的EPS系统工作原理基本相同。如图2所示,通常一个FPS系统主要
由转向部件、传感器、电机、减速机构和电子控制单元(ECU)等组成。当司机转
向时,传感器检测到方向盐上的扭矩和转角的人小,将其转化为数字信号并传给
电子控制单元,电子控制单元根据这些信号与预先设定的算法计算出最适合当时
行驶工况的输出力矩,并发出信号驱动电机工作,电机输出的力矩由传动系统输
给转向机构而进行助力。
为了使这个转向的过程顺利文现,PS系统需要实现以下功能:
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