汽车电动助力转向系统开发项目
简要说明
一、项目概要及背景
研制开发汽车电动助力转向系统(简称EPS)。产品包括转向柱式、齿轮齿条式、小齿轮式三大系列,产品技术水平达到国际先进。项目从200810月开始,计划20105月完成。2010年开始批量生产,达产后年产汽车电动助力转向系统30万套。
汽车电动转向系统是一种新型助力转向装置,它用电机提供助力,助力大小由电控单元(ECU)控制。用于汽车转向系统上,可以使汽车转向操作轻便、灵活、可靠,从而获得最佳动力控制,改善转向系统性能,提高安全性;它能节约燃料,有利于环保,是现代汽车发展的高新技术,也是轿车动力转向技术未来发展方向。国外EPS的研究已经有20多年历史,近年来随着电子技术的发展,EPS成为发展最快的高科技汽车零部件产品之一。目前日本、欧洲已迅速推广,预测2010年后,顶级轿车将全部安装EPS,全世界30%新开发车型将安装电动助力转向系统。
目前我国EPS研发处于起步阶段,产品技术处于国外20世纪90年代中期水平,技术落后,软硬件依赖进口,只有少数厂家可以进行以组装为主的EPS生产。国内汽车厂商配套主要依赖于进口。
随着汽车工业的发展,我国到2010年汽车产销量将达到1000万辆以上,可以安装EPS的轿车、微型面包车、轻型客车、轻型货车年产量超过400万辆。我国汽车转向行业“十一.五”专题发展规划,2010年电动助力转向装置需求量约为100万套。汽车电动助力转向系统已列入《中国汽车零部件“十一五”专项发展规划》重点发展的产品。
本项目研发的EPS适用于国内大多数中小排量乘用车。
2000左右的电动车
二、研制开发的目的和意义
目前国内1.6奔驰e300l升以下乘用车的转向系统主要是机械转向。机械转向驾驶员劳动强度大,操控安全性低,容易疲劳,易发安全事故。本产品的应用,可大大提高国内汽车装备水平、安全性和驾驶舒适度。
我国目前是汽车零部件制造大国,但具有核心技术和自主知识产权的产品凤毛麟角,该产
一汽丰田花冠ex品的推出,可大大提高国内汽车转向系统技术水平,提高汽车零部件产品附加值。
通过对产品关键技术和零部件的研究开发,将提升我国汽车整车和零部件企业的自主创新能力,打造民族工业的国际化品牌,提高企业竞争力。
研发成果转化成30万套生产能力,将加速EPS的普及,使我国整车厂摆脱依赖进口,降低整车成本;同时创造就业机会,增加财政收入。
三、国内外相关技术发展概况和趋势
80年代以来,国外电动助力转向技术经过20多年的发展,已比较成熟。
在电机技术方面,最早采用有刷直流电机,功率相对较小, 2003年开始有无刷电机投产,其功率较大,适用车型范围较广,现在排量较大的汽车上,无刷直流的应用已经比较普遍,并且随着电机技术水平和可靠性的提高,电磁离合器也已逐渐被淘汰。国外EPS控制电机已经发展到下一代,为广泛配套现有车型作了充足的准备,为全面替代液压转向奠定了基础。
在扭矩传感器技术方面,最早采用以电位计为代表的接触式传感器,现已普遍采用非接触式传感器,使用寿命和精度大大提高。
在控制技术方面,已从最初的简单助力,发展到主动阻尼控制、主动回正控制、底盘集成控制等,使得电动助力转向的转向感觉得到了大大的提高,促使电动助力转向应用越来越广泛。
国外电动助力转向产品已经实现系列化与多样化,能根据不同的车型,匹配最优化的电动助力转向产品。从适合于小排量的管柱助力式电动助力转向、适合中等排量的小齿轮助力式电动助力转向、到适合于大排量的齿条助力式电动助力转向,各种产品均已实现了大批量生产和配套。
国外除了各大汽车公司和零部件供应商纷纷研究开发EPS系统外,各大芯片开发商也争相为EPS系统开发专用芯片,甚至提供完整的解决方案,如MotorolaEPS设计了集成驱动电路奥迪a5敞篷二手车MC33883等。
目前ZFLS、万都、昭和等公司的EPS产品已经进入中国,如PQ35采用ZFLS产品,飞度采
捷途tx用昭和EPS等,但是国外EPS产品普遍价格高,美国、德国的EPS因采用交流电机而尤其昂贵。
国内EPS系统的研究开发起于90年代末,真正在EPS技术上有所突破是最近二、三年。
在电机技术方面,目前采用有刷直流电机,但没有形成专有自主知识产权。在扭矩传感器技术方面,采用导电塑料电位计,也没有形成专有自主知识产权。在控制器技术方面,自2000年以来,国内有十余家单位开发研究,但多为理论导向型的高校或校企联合开发,与真正意义上的汽车电子产品开发有较大的距离,目前多数设计都模仿日本早期的N3E6控制器,体积大,技术陈旧。
目前国内电动助力转向产品基本上还处于以“昌河北斗星”为模板的管柱助力式电动助力转向,产品单一,难与排气量更大些的汽车进行匹配。
不过近年来国内EPS技术也有很大突破,成果产业化步伐大大加快。天津大学开发了采用16位单片机的EPS控制器样品;北京理工大学开发出电动汽车用EPS控制器;南方航空动力机械设备厂开发的EPS已开始小批量装车;浙江福林国润汽车零部件有限公司开发的EPS开始在吉利的豪情232车型上试装。
雪佛兰乐驰油耗四、前期研制开发情况
项目分为三个阶段:市场调研和分析、市场和样件开发、小批试制和整机配试。项目200810月开始,已经完成市场调研和分析、转向柱式EPS样件设计,目前正在进行样件制造,已与客户签订意向开发协议,5月将进行第一种产品的整机配试。
五、主要研制开发内容和考核目标
1.本项目具体内容与技术创新点
本项目进行转向柱式、齿轮齿条式、小齿轮式三大系列汽车电动助力转向系统的研制开发。包括市场开发、产品设计、试验、样件制造、小批试制等。产品创新点:
EPS传感器是系统信号检测和输出元件,该元件要求使用寿命长,信号输出稳定,对称性和重复一致性高。目前,国内外主要用接触式传感器,磨损问题较突出。本项目传感器首次采用霍尔元件,非接触结构,使用寿命和可靠性显著提高,输出的信号稳定准确。
控制单元是电动转向系统的中枢神经,其程序设计的好坏直接影响驾驶稳定性和舒适性。
本项目有独创设计,在满足通用性的情况下,增加了高速阻尼设计,即汽车在达到设定的速度时,转向系统会主动增加系统阻力,使汽车高速稳定性好,不“发飘”。