原创 松下课堂 | 什么是EPS?通过马达来辅助转向操作的系统

2024-7-28 22:01 336 2 2 分类: 消费电子
背景

EPS是一种通过马达来减轻和辅助驾驶员在转向操作时所需力量的设备。此外,通过采用EPS,可望提高燃效,降低车辆重量。我们将在本消息中就EPS的功能和系统构成进行解说,同时对构成的电子零部件进行介绍。


PART 01

什么是EPS?

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EPS(Electric Power Steering)是一种通过马达来辅助驾驶员操作方向盘的电动助力转向系统。传统的液压助力转向系统使用发动机的动力来驱动液压泵以进行辅助。而EPS则根据转向装置的操作信息,通过电气控制来进行辅助。与液压助力转向系统相比,EPS不使用发动机的动力,因此可望提高燃效。

图1 EPS的工作

PART 02

助力转向系统的技术变化趋势


・电动化


利用电池的电力驱动,提高燃效,简化机构。在自动驾驶时,完全需要由汽车来进行控制,因此电动化是必不可少的。


・By-Wire(线控)


方向盘轴和车轮轴在机械上分离,并进行电连接。由于机械上分离,因此可以实现更精细的操作控制。随着自动驾驶水平的提高,主要将由汽车本身进行操作,驾驶员将成为辅助角色,因此人工操作的转向装置的必要性下降,最终将不再需要转向装置,而只在车轴一侧进行操作。


图2 基于By-Wire的构成变化


・冗余化


为了提高安全性和可靠性,马达驱动的逆变器电路等由2个电路构成并进行冗余化。


图3 冗余化引起的构成变化


PART 03
关于市场和设备的趋势


EPS的安装率今后有望增加。目前生产的汽车的自动驾驶水平大多在Lv2以下,但随着自动驾驶水平的提高,预计By-Wire会相应地增加。在By-Wire系统中,取代机械连接,马达数量增加,EPS整体上为了提高安全性和可靠性,如果同时推进马达控制电路的双重系统化(冗余化),耗电量的增加则将令人担忧。为了解决这些课题,对构成EPS的电子零部件提出了“低损耗”、“高耐热”、“高精度(温度)”、“小型化”的要求。


PART 04
关于EPS的电路构成


总体构成


  • 噪声滤波器:抑制来自外部或者来自该电路的噪声
  • 电压转换电路:通过藉由FET等的开关来转换电压。此外,进行FET等的温度测量
  • 栅极驱动电路:控制开关元件的栅极
  • 控制电路:控制整个电路
  • DC/DC转换器:向控制电路供给电源
  • 通信I/F:与外部的通信电路

图4 EPS的总体构成


PART 05

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