Elektrisches Servolenkungssystem (EPS).
EPS ist derzeit das am häufigsten verwendete Lenksystem in Elektrofahrzeugen. Es unterstützt einen Elektromotor und ersetzt die herkömmliche hydraulische Servolenkung (HPS).
1. Bestandteile von EPS
EPS besteht im Wesentlichen aus folgenden Komponenten:
(1) Drehmomentsensor: Erkennt das Drehmoment und die Richtung der Lenkraddrehung (Fahrerabsicht).
(2) Lenkwinkelsensor: überwacht den Lenkradwinkel (teilweise im Drehmomentsensor integriert).
(3) Fahrzeuggeschwindigkeitssensor: liefert Fahrzeuggeschwindigkeitssignale (wird zur dynamischen Anpassung der Stärke der Servounterstützung verwendet).
(4) Elektronische Steuereinheit (ECU): verarbeitet Sensordaten in Echtzeit und berechnet die erforderliche Stärke der Servounterstützung.
(5) Servomotor: Typischerweise ein bürstenloser Gleichstrommotor (BLDC), der über einen Untersetzungsmechanismus (z. B. ein Schneckengetriebe) Drehmoment auf die Lenksäule oder Zahnstange überträgt.
(6) Untersetzungsmechanismus: Verstärkt das Motordrehmoment und treibt das Lenksystem an.
2. EPS-Funktionsprinzip
(1) Erkennung der Fahrerabsicht
Wenn der Fahrer das Lenkrad dreht, misst der Drehmomentsensor das Torsionsdrehmoment der Lenkwelle, und der Lenkwinkelsensor erfasst den Lenkwinkel und sendet das Signal an das Steuergerät.
Das Fahrzeuggeschwindigkeitssignal wird synchron eingegeben (z. B. ist bei niedrigen Geschwindigkeiten mehr Servounterstützung und bei hohen Geschwindigkeiten weniger Servounterstützung erforderlich, um die Stabilität zu verbessern).
(2) Das Steuergerät berechnet den Leistungsunterstützungsbedarf
Das Steuergerät berechnet den angestrebten Leistungsunterstützungsbetrag basierend auf Drehmoment, Fahrzeuggeschwindigkeit und sogar dem Zustand der Fahrzeugkarosserie (z. B. Neigungswinkel bei einigen High-End-Modellen) und gibt ein PWM-Signal zur Steuerung des Motors aus.
(3) Motor führt Servounterstützung aus
Der Motor überträgt die Kraft auf die Lenksäule oder treibt die Zahnstange über einen Untersetzungsmechanismus (z. B. Schneckengetriebe, Riemen usw.) direkt an (verschiedene EPS-Typen haben unterschiedliche Strukturen, siehe unten).
Die Motorunterstützungsrichtung stimmt mit der Lenkrichtung des Fahrers überein (bestimmt durch die Polarität des Drehmomentsensors).
(4) Feedback und Korrektur
Das System überwacht kontinuierlich das Lenkraddrehmoment und den tatsächlichen Lenkwinkel, passt die Motorleistung dynamisch an und erreicht eine Regelung mit geschlossenem Regelkreis, um übermäßige{1}Unterstützung oder Verzögerung zu vermeiden.
3. Klassifizierung und Anwendung von EPS Basierend auf den unterschiedlichen Einbauorten des Motors kann EPS in die folgenden Typen eingeteilt werden:
| Typ | Motorposition | Anwendbare Automodelle | Merkmale |
| C-EPS (Lenksäulentyp) | An der Lenksäule montiert | Kleinwagen, Kleinstwagen | Einfache Struktur, geringe Kosten, aber relativ geringe Hilfeleistung. |
| P-EPS (Stiftgetriebetyp) | Wird am Lenkritzel montiert | Kompakt-/Mittelklassewagen | Mäßige Unterstützung, gute Balance |
| R-EPS (Zahnstange und Ritzel) | Rack mit Direktantrieb | Mittelgroße und große Autos, SUVs | Hohe Kraftunterstützung, schnelle Reaktion, geeignet für schwere Fahrzeuge |
| DP-EPS (Doppelritzeltyp) | Zwei Motoren treiben jeweils ein Ritzel und eine Zahnstange an. | Hochleistungsautos, Luxusautos | Präzisere Lenkung und bessere dynamische Reaktion |
4. Vorteile von EPS
(1) Hohe Energieeffizienz und Reichweite-freundlich: EPS wird direkt von einem Elektromotor angetrieben, sodass keine Hydraulikpumpe erforderlich ist und der Energieverlust äußerst gering ist (im Gegensatz zu herkömmlichem HPS, das kontinuierlich Motorleistung verbraucht). Bei Elektrofahrzeugen kann die eingesparte Energie indirekt die Reichweite verbessern (ca. 3–5 % Energieeffizienzoptimierung).
(2) Flexible und einstellbare Lenkunterstützung: Die Unterstützungsstufe kann per Software dynamisch angepasst werden, um sie an verschiedene Szenarien anzupassen (z. B. leichte Lenkung bei niedrigen Geschwindigkeiten, stabile Lenkung bei hohen Geschwindigkeiten) und unterstützt sogar personalisierte Fahrmodi (Sport/Komfort).
(3) Einfache Struktur und niedrige Wartungskosten: Der Wegfall von Komponenten wie Hydrauliköl, Pumpen und Rohrleitungen verringert das Risiko von Öllecks und verringert den Bedarf an späterer Wartung.
(4) Starke Anpassungsfähigkeit an die Umwelt: Unbeeinflusst von extremen Temperaturen (Hydrauliksysteme erfahren bei niedrigen Temperaturen eine erhöhte Ölviskosität, was zu Lenkverzögerungen führt).
(5) Unterstützung für erweiterte Fahrerassistenzsysteme (ADAS): Unterstützt erweiterte Fahrerassistenzfunktionen wie Spurhalteassistent und automatisches Einparken.
