汽车无刷EPS的福音

时间： 2016-09-19 来源：百度文库（世强编辑整理）

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在汽车行驶中，转向运动是最基本的运动，在现代汽车上，转向系统是必不可少的最基本的系统之一，它也是决定汽车主动安全性的关键组成。

助力转向系统的具体要求，可概括为以下几点：
1）良好的操纵性
2）合适的转向力和位置感
3）具有回正功能
4）适当的路面反馈量
5）工作可靠
6）节省能源
7）安静，噪声小

图1：液压动力转向系统

图2：电控液压动力转向系统

传统的机械式的液压助力转向系统一般由液压泵、油管、压力流量控制阀体、V型传动皮带及储油罐等部件构成。无论车是否处于转向状态，这套系统都要工作，而且在大转向车速较低时，需要液压泵输出更大的功率以获得较大的助力。所以，在一定程度上浪费了资源。还有，机械式液压助力转向系统由液压泵及管路和油缸组成，为保持压力，不论是否需要转向助力，系统总要处于工作状态，能耗较高，这也是耗资源的一个原因所在。除此之外，结构复杂、容易产生泄漏、转向力不易控制等也都是传统的液压式助力转向系统的缺陷。

图3：电动转向装置（EPS）结构

EPS，即电动助力转向系统，助力的大小由控制器（ECU）通过输出电流对电机进行控制，提供最理想的电流，ECU采集的信号来自扭矩传感器、车速传感器和发动机的信号。转向力的扭矩大小与扭杆的扭转角度成正比；车速传感器安装在轿车变速器上，也可以直接从电子仪表盘上取得，反映的是的汽车行驶速度的变化；发动机信号取自发动机点火线圈。相对于传统的转向器，EPS提高了汽车操纵稳定性、有较好的汽车转向轻便性、有较好的汽车安全性、降低了发动机功率损耗、节省了油料、减少了污染、提高了转向系统低温工作性能。

在电机方面，目前国内大多是用直流电机，通过H桥来控制电机的正反转，如图4所示。

图4：EPS直流电机

传统直流电机存在机械电刷造成的转向火花、噪声、电磁干扰等缺点，容易对汽车的电子设备造成干扰；另一方面，由于直流电机的绕组在转子上，热量不易散出，造成发热严重、寿命短等问题，影响了EPS系统安全性和可靠性。无刷电机具有传统的直流电机的良好的启动和调速性能，而且由于用电子换向取代了机械换向，不存在传统的直流电机的换向火花和机械噪声。因此，无刷电机越来越广泛用在汽车的EPS上，特别是目前某些高端车型中。

图5：无刷电机EPS系统

无刷电机的EPS系统的控制图如图5所示。在EPS系统中，对功率器件而言，其工作状况为低压大电流，同时，由于是汽车电子，应尽可能使系统小巧、散热良好、有较高的可靠性。

新电元（SHINDENGEN）是来自日本的知名半导体制造商，同时，其产品可用于汽车的各个部分，其高品质和高可靠性的产品广泛用于各大汽车厂商。MG035A是新电元的一款三相全桥的MOS产品，电压为40V，电流为100A，其封装和拓扑如图6和图7所示。

图6：MG035A的拓扑图

图7：MG035A的封装结构图（短管脚型）

MG035A正是为无刷电机EPS而设计，封装小巧、热阻低、同时满足EPS低压大电流的要求，而且，由于直接包含了6个MOS，更方便产品的安装。该产品已经在EPS中广泛应用，且拥有良好的口碑。

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