TOP1 LIN步進(jìn)電機驅(qū)動器解決方案

　　步進(jìn)電機驅(qū)動系統(tǒng)是由步進(jìn)電機和步進(jìn)電機驅(qū)動器構(gòu)成的。步進(jìn)電機驅(qū)動系統(tǒng)的性能不但取決于步進(jìn)電機自身的性能，更取決于步進(jìn)電機驅(qū)動器的優(yōu)劣。同時，對步進(jìn)電機驅(qū)動器的研究與步進(jìn)電機的研究幾乎是同步的，因而步進(jìn)電機驅(qū)動器在汽車動力系統(tǒng)中有著重要的地位。

　　步進(jìn)電機驅(qū)動器細(xì)分的主要作用是提高步進(jìn)電機的精確率。國內(nèi)有一些驅(qū)動器采用“平滑”來取代細(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精確定位的。

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

　　驅(qū)動器細(xì)分后的主要優(yōu)勢

　　完全消除了電機的低頻振蕩。低頻振蕩是步進(jìn)電機（尤其是反應(yīng)式電機）的固有特性，而細(xì)分是消除它的唯一途徑，如果步進(jìn)電機有時要在共振區(qū)工作（如走圓 ?。?，選擇細(xì)分驅(qū)動器是唯一的選擇。提高了電機的輸出轉(zhuǎn)矩。尤其是對三相反應(yīng)式電機，其力矩比不細(xì)分時提高約30-40%。提高了電機的分辨率。由于減小 了步距角、提高了步距的均勻度，“提高電機的分辨率”是不言而喻的。

　　LIN步進(jìn)電機驅(qū)動器解決方案

　　步進(jìn)電機驅(qū)動器的細(xì)分越高，步進(jìn)電機的精度就越高？

　　這是一種錯誤的觀念。比如步進(jìn)電機驅(qū)動器細(xì)分較高的可以達(dá)到60000個脈沖一轉(zhuǎn)，而步進(jìn)電機實際是無法分辨這個精度的，當(dāng)驅(qū)動器設(shè)置為60000個脈沖/轉(zhuǎn)的時候，步進(jìn)電機驅(qū)動器接受好幾個脈沖，步進(jìn)電機才走一步，這樣并不能提高步進(jìn)電機的精度。

　　步進(jìn)電機的細(xì)分技術(shù)實質(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)電機的低頻振動，提高電機的運轉(zhuǎn)精度只是細(xì)分技術(shù)的一個附帶功能。細(xì)分后電機運行時的實際步距角是基本步距角的幾分之一。

　　英飛凌：汽車電動助力轉(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，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，一直致力于開發(fā)新的產(chǎn)品以適應(yīng)于電動助力轉(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)上介紹英飛凌對于基于兩種不同電機的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)市場分析

　　在汽車的發(fā) 展歷程中，轉(zhuǎn)向體經(jīng)歷了四個階段：從簡單的純機械式轉(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），而目前正開始廣泛應(yīng)用的是電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（Electric Power Steering，EPS）。

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

　　1）能耗少：EPS沒有轉(zhuǎn)向油泵，且只在轉(zhuǎn)向時電動機才提供助力，所以動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轉(zhuǎn)向系的擾動。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，并且其電機和減速機構(gòu)安裝在轉(zhuǎn)向柱或裝在轉(zhuǎn)向器內(nèi)，從而使整個轉(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)簡單精確、內(nèi)部阻力小、回正性能好，而且可以通過軟件進(jìn)行補償，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。而對于新能源車，尤其是純電動汽車，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，例如主動懸架、制動防抱死（ABS）及駕駛員輔助系統(tǒng)等，共享其電子裝置的功能，實現(xiàn)更加復(fù)雜的功能，比如汽車智能化的終極目標(biāo)：無人駕駛。

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

　　表一：2007-2018全球轉(zhuǎn)向系統(tǒng)市場預(yù)測 （百萬套）

　　若分區(qū)域來看，過去主要在歐美和日本采用EPS.但是從2015開始，中國將超過歐美和日本，成為全球最大的EPS市場。見下表二。

　　表二：2007-2017 全球轉(zhuǎn)向系統(tǒng)市場分區(qū)域預(yù)測 （百萬套）

　　若分車型來看，所有的廣義乘用車都能應(yīng)用EPS，從2007年至2017年的平均年增長率為15%.不過由于大型轎車和輕卡對于EPS的需求增長迅猛，表三顯示從C級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)市場分車型預(yù)測 （百萬套）

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