方向盤聽不聽話，全看EPS給不給力。這可是關乎身家性命的關鍵硬件，不經過地獄級測試怎敢輕易裝車？為了應對各種復雜路況和不同車型，一套能模擬真實環(huán)境來進行極端測試，動態(tài)、精度和推力都爆表的頂級測試平臺少不了。但這一硬核裝備想造出來并不輕松，研發(fā)團隊首先就得硬磕核心驅動層面的硬核挑戰(zhàn)。

01、EPS是什么？

電動助力轉向系統(tǒng)（EPS）是一種先進的汽車轉向技術，其核心原理是基于車速、駕駛員轉向角度及扭矩信號，智能地提供輔助轉向力，從而提升駕駛的輕便性和穩(wěn)定性。根據(jù)助力電機安裝位置的不同，EPS主要發(fā)展為幾種類型：轉向柱助力式、小齒輪助力式、雙小齒輪助力式以及齒條助力式。不同類型的EPS對應不同的車輛平臺和性能要求，但其核心都需要精準、可靠的助力功能。為了驗證EPS的穩(wěn)定性以及安全性，就需要使用一套高性能測試平臺模擬不同的工況要求，對EPS進行極限模擬測試，以獲取它的準確數(shù)據(jù)。

02、極限測試的攔路虎

客戶在構建新一代EPS測試平臺時面臨多重嚴峻挑戰(zhàn)。首要難題是極高的推力需求，測試平臺需模擬極端轉向阻力，要求最大持續(xù)推力達到18KN，峰值推力高達25KN，這遠超傳統(tǒng)“普通伺服電機+減速機”方案的能力范圍，后者存在推力有限、動態(tài)響應慢、數(shù)據(jù)易失真等固有瓶頸。其次，實驗室環(huán)境對空間和噪音有嚴格限制，而大功率電機運行時產生的電流噪音控制是一大難點。此外，測試平臺還需具備卓越的動態(tài)性能以適應不同測試響應下的復雜工況，并對系統(tǒng)的長期穩(wěn)定運行可靠性提出了極高要求。

03、硬核破局三板斧

面對上述挑戰(zhàn)，科爾摩根提供了以S700系列伺服驅動器和雙IC水冷型直驅直線電機并聯(lián)為核心的單驅動、雙電機的創(chuàng)新方案，逐一擊破系統(tǒng)構建難題。

并聯(lián)架構，突破推力瓶頸

為滿足25KN的峰值推力需求，方案創(chuàng)新性地采用了兩臺IC44-250水冷型直驅直線電機并聯(lián)。該型號單臺峰值推力為12705N，持續(xù)推力為8211N，并聯(lián)后系統(tǒng)總推力完美覆蓋并超出客戶指標。驅動核心則選用S700系列頂級的S772伺服驅動器，其72A的持續(xù)輸出電流為系統(tǒng)提供了充沛動力。此架構直接摒棄了傳統(tǒng)的減速機，從根源上消除了背隙，為高精度、高動態(tài)響應奠定了堅實基礎。

靜音控制，優(yōu)化實驗室環(huán)境

針對實驗室嚴格的噪音限制，方案充分利用S700驅動器可調PWM頻率的特性。PWM頻率越高，電機運轉會更加平穩(wěn)，噪音隨之減少。S700的PWM頻率最高可設置為16kHz，從源頭顯著平滑了電流波形，有效降低了電機運行噪音。同時，電機本身的水冷設計確保了高頻PWM下產生的額外熱量能被高效帶走，從而在實現(xiàn)“靜音”運行的同時，保證了系統(tǒng)的長期可靠性。

系統(tǒng)集成，實現(xiàn)精準測試

在頂層控制層面，該解決方案與上位控制器NI無縫集成，實現(xiàn)了對整個測試流程的精準調度。在上位控制器的控制下，跟隨傳動機構，電機輸出相應推力，并執(zhí)行精確的位置跟隨。同時可提供不同測試響應，如：30Hz的振動測試、瞬時大扭矩加載、速度變化下不同扭矩輸出的跟隨狀態(tài)以及基于傳感器反饋的實時動態(tài)調整。從而極大地提升了EPS系統(tǒng)測試的強度、精度和真實性。

04、性能口碑雙豐收

通過實施科爾摩根的解決方案，客戶獲得了顯著的價值提升。首先，測試平臺成功突破了性能瓶頸，實現(xiàn)了高達25KN的峰值推力輸出，并能精準完成各種高動態(tài)測試，為高端EPS產品的研發(fā)提供了精確數(shù)據(jù)支持。其次，直驅技術消除了傳統(tǒng)減速機結構帶來的背隙和延遲，結合水冷系統(tǒng)和優(yōu)化控制策略，系統(tǒng)運行更平穩(wěn)、更安靜，滿足了嚴格的實驗室環(huán)境標準，同時保證了長期高負荷運行的卓越可靠性。最終，這套先進的測試平臺使客戶能夠為市場提供更高質量、更高標準的EPS測試服務，顯著增強了其在行業(yè)內的技術地位和核心競爭力。

· 本文作者 ·

俞海

科爾摩根

區(qū)域應用經理

具有21年自動化行業(yè)的從業(yè)經驗，在運動控制系統(tǒng)方案選型和應用等方面擁有豐富的經驗。