TOP1 LIN步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器解決方案

　　步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是由步進(jìn)電機(jī)和步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器構(gòu)成的。步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的性能不但取決于步進(jìn)電機(jī)自身的性能，更取決于步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的優(yōu)劣。同時(shí)，對(duì)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的研究與步進(jìn)電機(jī)的研究幾乎是同步的，因而步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器在汽車動(dòng)力系統(tǒng)中有著重要的地位。

　　步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器細(xì)分的主要作用是提高步進(jìn)電機(jī)的精確率。國(guó)內(nèi)有一些驅(qū)動(dòng)器采用“平滑”來(lái)取代細(xì)分，有的亦稱為細(xì)分，但這不是真正的細(xì)分，本質(zhì)不同。

　　1.“平滑”并不精確控制電機(jī)的相電流，只是把電流的變化率變緩一些，所以“平滑”并不產(chǎn)生微步，而細(xì)分的微步是可以用來(lái)精確定位的。

　　2.電機(jī)的相電流被平滑后，會(huì)引起電機(jī)力矩的下降，而細(xì)分控制不但不會(huì)引起電機(jī)力矩的下降，相反，力矩會(huì)有所增加。

　　驅(qū)動(dòng)器細(xì)分后的主要優(yōu)勢(shì)

　　完全消除了電機(jī)的低頻振蕩。低頻振蕩是步進(jìn)電機(jī)（尤其是反應(yīng)式電機(jī)）的固有特性，而細(xì)分是消除它的唯一途徑，如果步進(jìn)電機(jī)有時(shí)要在共振區(qū)工作（如走圓 ?。?，選擇細(xì)分驅(qū)動(dòng)器是唯一的選擇。提高了電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩。尤其是對(duì)三相反應(yīng)式電機(jī)，其力矩比不細(xì)分時(shí)提高約30-40%。提高了電機(jī)的分辨率。由于減小 了步距角、提高了步距的均勻度，“提高電機(jī)的分辨率”是不言而喻的。

　　LIN步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器解決方案

　　步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的細(xì)分越高，步進(jìn)電機(jī)的精度就越高？

　　這是一種錯(cuò)誤的觀念。比如步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器細(xì)分較高的可以達(dá)到60000個(gè)脈沖一轉(zhuǎn)，而步進(jìn)電機(jī)實(shí)際是無(wú)法分辨這個(gè)精度的，當(dāng)驅(qū)動(dòng)器設(shè)置為60000個(gè)脈沖/轉(zhuǎn)的時(shí)候，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器接受好幾個(gè)脈沖，步進(jìn)電機(jī)才走一步，這樣并不能提高步進(jìn)電機(jī)的精度。

　　步進(jìn)電機(jī)的細(xì)分技術(shù)實(shí)質(zhì)上是一種電子阻尼技術(shù)，其主要目的是減弱或消除步進(jìn)電機(jī)的低頻振動(dòng)，提高電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)精度只是細(xì)分技術(shù)的一個(gè)附帶功能。細(xì)分后電機(jī)運(yùn)行時(shí)的實(shí)際步距角是基本步距角的幾分之一。

　　英飛凌：汽車電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)

　　現(xiàn)代汽車技術(shù)追求高效節(jié)能，高舒適性和高安全性三大目標(biāo)。作為汽車最重要的子系統(tǒng)之一，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的發(fā)展也一直努力追求達(dá)到這些目標(biāo)。與傳統(tǒng)液壓 助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（HPS）相比，電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（EPS）能節(jié)省油耗約3%~5%，具有結(jié)構(gòu)精巧、節(jié)能環(huán)保、安全舒適等優(yōu)點(diǎn)，是汽車助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的發(fā)展方 向。

　　英飛凌作為世界第二大車用半導(dǎo)體供應(yīng)商，一直致力于開(kāi)發(fā)新的產(chǎn)品以適應(yīng)于電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的發(fā)展。本文首先介紹轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的 市場(chǎng)分析以及EPS的分類及其基本功能，然后在此基礎(chǔ)上介紹英飛凌對(duì)于基于兩種不同電機(jī)的EPS系統(tǒng)的解決方案及其產(chǎn)品，最后本文分析了EPS的兩個(gè)新方 向以及英飛凌將采用的解決方案和新的產(chǎn)品技術(shù)。

　　1.轉(zhuǎn)向系統(tǒng)市場(chǎng)分析

　　在汽車的發(fā) 展歷程中，轉(zhuǎn)向體經(jīng)歷了四個(gè)階段：從簡(jiǎn)單的純機(jī)械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（Mechanical Steering，MS）發(fā)展到液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（Hydraulic Power Steering，HPS），然后又出現(xiàn)了電液助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（Electrically Powered Hydraulic Steering，EHPS），而目前正開(kāi)始廣泛應(yīng)用的是電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（Electric Power Steering，EPS）。

　　與傳統(tǒng)的液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)相比，電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)主要有以下幾個(gè)方面的優(yōu)勢(shì)：

　　1）能耗少：EPS沒(méi)有轉(zhuǎn)向油泵，且只在轉(zhuǎn)向時(shí)電動(dòng)機(jī)才提供助力，所以動(dòng)力消耗和燃油消耗均可降到最低。比液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)可節(jié)約燃油3%~5%，因而燃油經(jīng)濟(jì)性有了很大的提高。

　　2）路感好：EPS能在各種行駛工況下提供最佳力，減小路面不平度所引起的對(duì)轉(zhuǎn)向系的擾動(dòng)。且由于EPS 系統(tǒng)內(nèi)部采用剛性連接，系統(tǒng)的滯后特性可以通過(guò)軟件加以控制，因此有較好的路感。

　　3）安裝方便：EPS取消了油泵、皮帶、密封件、液壓軟管、液壓油及密封件等零件，并且其電機(jī)和減速機(jī)構(gòu)安裝在轉(zhuǎn)向柱或裝在轉(zhuǎn)向器內(nèi)，從而使整個(gè)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的重量減輕、結(jié)構(gòu)緊湊且安裝方便。

　　4）回正性能好：EPS結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單精確、內(nèi)部阻力小、回正性能好，而且可以通過(guò)軟件進(jìn)行補(bǔ)償，從而可以得到最佳的轉(zhuǎn)向回正特性，且可改善汽車的操縱穩(wěn)定性。

　　5）應(yīng)用范圍廣：EPS可適應(yīng)各種汽車，目前主要用于轎車和輕型載貨汽車。而對(duì)于新能源車，尤其是純電動(dòng)汽車，EPS系統(tǒng)為其最佳選擇。

　　6）整車網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建：EPS由于有CAN/LIN的網(wǎng)絡(luò)接口，可以與汽車其它電子控制系統(tǒng)結(jié)合，例如主動(dòng)懸架、制動(dòng)防抱死（ABS）及駕駛員輔助系統(tǒng)等，共享其電子裝置的功能，實(shí)現(xiàn)更加復(fù)雜的功能，比如汽車智能化的終極目標(biāo)：無(wú)人駕駛。

　　下表一是世界著名的咨詢公司Strategy AnalyTIcs對(duì)全球轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的預(yù)測(cè)，可以看到EPS將占據(jù)50%以上的市場(chǎng)份額。

　　表一：2007-2018全球轉(zhuǎn)向系統(tǒng)市場(chǎng)預(yù)測(cè) （百萬(wàn)套）

　　若分區(qū)域來(lái)看，過(guò)去主要在歐美和日本采用EPS.但是從2015開(kāi)始，中國(guó)將超過(guò)歐美和日本，成為全球最大的EPS市場(chǎng)。見(jiàn)下表二。

　　表二：2007-2017 全球轉(zhuǎn)向系統(tǒng)市場(chǎng)分區(qū)域預(yù)測(cè) （百萬(wàn)套）

　　若分車型來(lái)看，所有的廣義乘用車都能應(yīng)用EPS，從2007年至2017年的平均年增長(zhǎng)率為15%.不過(guò)由于大型轎車和輕卡對(duì)于EPS的需求增長(zhǎng)迅猛，表三顯示從C級(jí)以下的小型轎車的份額從2007年的86%下降為2018年的66%.

　　表三：2007-2018 全球轉(zhuǎn)向系統(tǒng)市場(chǎng)分車型預(yù)測(cè) （百萬(wàn)套）

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