综述原理
电动助力转向系统EPS(electric power steering)是一种直接依靠电机提供辅助扭矩的动力转向系统与传统的液压助力转向系统HPS(hydraulic power steering)相比EPS系统具有很多优点：仅在需要转向时才启动电机产生助力能减少发动机燃油消耗；能在各种行驶工况下提供佳助力，减小由路面不平所引起电动机的输出转矩通过传动装置的作用而助力向系的扰动，改善汽车的转向特性提高汽车的主动安全性；没有液压回路调整和检测更容易装配自动化程度更高且可通过设置不同的程序，快速与不同车型匹配缩短生产和开发周期；不存在漏油问题减小对环境的污染。
EPS系统是未来动力转向系统的一个发展趋势。 图1 EPS结构图 如图1所示，EPS主要由扭矩传感器、车速传感器、电动机、减速机构和电子控制单元(ECU)等组成。 SICK热线: SICK传真:SICK在线QQ:80998994通过传感器探测司机在转向操作时方向盘产生的扭矩或转角的大小和方向，扭矩传感器咨询电话：并将所需信息转化成数字信号输入控制单元再由控制单元对这些信号进行运算后得到一个与行驶工况相适应的力矩后发出指令驱动电动机工作，电动机的输出转矩通过传动装置的作用而助力。因此扭矩传感器是EPS系统中重要的器件。
扭矩传感器的种类有很多，主要有电位计式扭矩传感器、金属电阻应变片的扭矩传感器、非接触式扭矩传感器等，随技术的进步将会有精度更高、成本更低的传感器出现。 2 电位计式扭矩传感器 电位计式扭矩传感器主要可以分为旋臂式、双级行星齿轮式、扭杆式。其中扭杆式测量结构简单、可靠性能相对比较高，在早期应用比较多。
EPS中扭杆式扭矩传感器的结构、原理扭杆式扭矩传感器主要由扭杆弹簧、转角-位移变换器、电位计组成。扭杆弹簧主要作用是检测司机作用在方向盘上的扭矩，并将其转化成相应的转角值。转角-位移变换器是一对螺旋机构，将扭杆弹簧两端的相对转角转化为滑动套的轴向位移，由刚球、螺旋槽和滑块组成。滑块相对于输入轴可以在螺旋方向上移动，同时滑块通过一个销安装到输出轴上，可以相对于输出轴在垂直方向上移动。因此，当输入轴相对于输出轴转动时，滑块按照输入轴的旋转方向和相对于输出轴的旋转量，垂直移动。
当转动方向盘的时候，钮矩被传递到扭力杆，输入轴相对于输出轴方向出现偏差。该偏差是滑块出现移动，这些轴方向的移动转化为电位计的杠杆旋转角度，滑动触点在电阻线上的移动使电位计的电阻值随之变化，电阻的变化通过电位计转化为电压。这样扭矩信号就转化为了电压信号。某扭矩传感器扭杆的试验曲线，曲线的斜率即为扭转刚度k。扭杆式扭矩传感器在早期的EPS中应用比较多，但由于是接触式的，工作时产生的摩擦使其易磨损，影响其精度，将会被逐步淘汰。金属电阻应变片的扭矩传感器 传感器扭矩测量采用应变电测技术。在弹性轴上粘贴应变计组成测量电桥，当弹性轴受扭矩产生微小变形后引起电桥电阻值变化，应变电桥电阻的变化转变为电信号的变化从而实现扭矩测量。
传感器就完成如下的信息转换： 传感器由弹性轴、测量电桥、仪器用放大器、接口电路组成。弹性轴是敏感元件，在45度和135度的方向上产生大压应力和拉应力，这个时候承受的主应力和剪应力相等，其计算公式为： 式中τ—主应力，此时与σ相等Ｗp—轴截面极矩测量电桥可以采用半导体电阻应变片，并将它们接成差动全桥其输出电压正比于扭转轴所受的扭矩。 应变片的电阻R1=R2=R3=R4＝R0可以得到下面的式子： 式中， Ｅ－轴材料的弹性模量u－电桥的供电电压S－电阻应变片的灵敏度系数放大电路采用仪器用放大电路，它由仪器用放大电路构成，也有三只单运放电路组合而成，放大倍数为K，放大后的电压Ｖ为： 为了使一起具有高精度，必须使灵敏度系数 为常数。在金属电阻应变片的扭矩传感器中，需要解决的技术关键是：A、采用LM型硅扩散力敏全桥应变片，较好的敏感性，很小的非线形度采用高精度.B、弹性轴的工作区域不应该大于弹性区域的1/3，且取初始段。为了将迟滞误差减低到底，按照载能力指数选取大的轴径。
