汽车方向电子助力是一种采用电子学技术驱动,帮助司机在驾驶过程中变轻转向力的装置。其基本原理在于,利用电控单元感应到驾驶员方向盘的方向力,通过电机带动一个可控制转矩的齿轮,对行进方向对应轮轴的转向力进行辅助。在外部环境和路况较为稳定的情况下,能够有效地减少驾驶员对方向盘的旋转力,提高驾驶的安全性和舒适性。
汽车方向电子助力的运作主要分为三个部分:感应方向盘的力度、进行信号处理并推算出转向的力矩程度、输出恰当大小的控制量实现助力功能。感应力度主要通过布满在方向盘表面的力传感器、力程传感器或者油压传感器等元件实现。在控制策略方面,一般采用传统PID控制算法或者强化算法对电机的电能输出进行控制,以实现随车速自适应的转向助力,从而达到最优的驾驶稳定性和舒适性。
汽车方向电子助力的主要构成包括:方向盘扭力传感器、定位机构、电机、控制单元等几个部分。其中,方向盘扭力传感器是感应方向助力力度的核心元件,可以通过阻抗测量、霍尔效应等方式实现;定位机构主要负责识别车轮的前进方向,向控制单元提供必要的指令;电机是提供转向助力的动力源,其空心设计可以紧凑压缩在转向柱的顶部,非常适合小型车辆的安装;控制单元则是整个系统的中枢部分,负责感应、处理、输出信号,并控制电机的实时输出功率,使得助力力度保持合适水平。
与传统的液力助力、机械助力等方式不同,方向电子助力具有比较突出的优点,在动力输出、迟滞响应、节能环保三个方面上都有显著提升。一方面,电子助力输出的控制量小、精度高,能够更好地适应驾驶员驾驶习性,避免了过度助力或干涉驾驶员的手动操作;另一方面,电子助力对环境的污染、使用寿命、安装成本等方面也有很大的优势。而在劣势方面,电子助力主要受制于电控单元失灵和能量供应的状况,如果在使用上出现了问题,就容易影响行车的安全性和驾驶舒适性。