电动助力转向系统(EPS)是如何构成和工作的？

电动助力转向系统（EPS）由扭矩传感器、EPS ECU、电机和减速器等关键部件组成。

扭矩传感器检测驾驶者的转向操作扭矩，EPS ECU计算并控制电机驱动，电机产生助力，减速器将电机驱动力传递至转向机构。根据电机的种类和助力位置，EPS可分为转向柱助力、齿轮助力和齿条助力三种类型。其中，转向柱助力式EPS成本较低，广泛采用；齿轮助力式EPS在齿轮附近布置电机；而齿条助力式EPS的最终输出端接近轮胎，助力损失较小，具有声音较小、振动较小的优点，多用于高档车。由于其执行器和控制器均布置于发动机舱内，需要具备耐热、防水等性能，因此成本较高。

有刷电机在电刷和整流子转动的同时切换电流，接通电源即可转动，成本较低。然而，有刷电机的绕组布置于转子侧，随着输出功率增加，惯性力矩增加，可能导致转向操作灵敏度下降。无刷电机本身不带有整流作用，需内置转角传感器，通过电路切换对应转角信号的电流，结构复杂且成本高。但无刷电机的绕组布置于定子侧，转子侧为磁体，即使输出功率增加，也能抑制惯性力矩增加的问题。

扭矩传感器是检测驾驶者转向操作扭矩的重要装置，通常采用非接触式扭矩传感器。磁感应式扭矩传感器利用检测线圈和补偿线圈的位置变化来检测扭转角度，广泛应用于EPS中。霍尔集成电路式扭矩传感器通过多极磁体和霍尔集成电路来检测扭转角度。双旋转变压器式扭矩传感器则通过上下位置的转角传感器直接检测扭转量。

EPS ECU由微控制器、集成电路、电机驱动电路、继电器和接口电路等组成。电机驱动电路通过PWM控制实现对功率元件MOSFET的通断控制。EPSECU的印制电路板上通常安装有线圈、电解电容器、电源继电器等元件。

EPS的助力控制主要包括助力基本控制、助力辅助控制、电机电流控制和失效保护处理。助力基本控制用于补偿系统响应延迟，确定助力量。助力辅助控制包括惯性补偿、回位修正和阻尼修正等。电机电流控制则通过反馈控制实现电机实时跟踪指令值。失效保护处理则在检测到异常情况时采取相应措施，确保系统安全。