什么是EPS？　～通过马达来辅助转向操作的系统～

助力转向系统的技术变化趋势

• 电动化
  利用电池的电力驱动，提高燃效，简化机构。在自动驾驶时，完全需要由汽车来进行控制，因此电动化是必不可少的。


• By-Wire（线控）
  方向盘轴和车轮轴在机械上分离，并进行电连接。由于机械上分离，因此可以实现更精细的操作控制。随着自动驾驶水平的提高，主要将由汽车本身进行操作，驾驶员将成为辅助角色，因此人工操作的转向装置的必要性下降，最终将不再需要转向装置，而只在车轴一侧进行操作。
  

  

  图2 基于By-Wire的构成变化
• 冗余化
  为了提高安全性和可靠性，马达驱动的逆变器电路等由2个电路构成并进行冗余化。
  

  

  图3 冗余化引起的构成变化

关于市场和设备的趋势

EPS的安装率今后有望增加。目前生产的汽车的自动驾驶水平大多在Lv2以下，但随着自动驾驶水平的提高，预计By-Wire会相应地增加。在By-Wire系统中，取代机械连接，马达数量增加，EPS整体上为了提高安全性和可靠性，如果同时推进马达控制电路的双重系统化（冗余化），耗电量的增加则将令人担忧。为了解决这些课题，对构成EPS的电子零部件提出了“低损耗”、“高耐热”、“高精度（温度）”、“小型化”的要求。

关于EPS的电路构成

总体构成

• 噪声滤波器：抑制来自外部或者来自该电路的噪声
• 电压转换电路：通过藉由FET等的开关来转换电压。此外，进行FET等的温度测量
• 栅极驱动电路：控制开关元件的栅极
• 控制电路：控制整个电路
• DC/DC转换器：向控制电路供给电源
• 通信I/F：与外部的通信电路

图4 EPS的总体构成

个别电路及构成零部件

DC/DC转换器

DC/DC转换器主要由FET、线圈、电容器构成。为了去除输入部的噪声和使得输出部平滑，通常使用导电性聚合物混合铝电解电容器，为了进行电压转换，通常使用车载用功率电感器。

【要使用的零部件】

噪声去除/开关/平滑 　――　导电性聚合物混合铝电解电容器

POINT

1. ❶ 藉由大容量、低ESR和高纹波性能，为电路的小型化/大功率化（低电压和大电流）做出贡献
2. ❷ 藉由支持高频容量特性，为去除电路的高频开关化所产生的宽带和高频率噪声做出贡献

噪声去除/平滑　――　车载用功率电感器

POINT

1. ❶ 藉由金属磁性材料的低损耗和大电流性能，为电路的小型化/大功率化（低电压和大电流）做出贡献
2. ❷ 藉由损耗特性的高频化（低ACR），为抑制电路的高频开关化损耗做出贡献

图5 在DC/DC转换器上使用的零部件

通信I/F

在通信I/F（通信）电路中，使用两根线与外部设备（CAN、Ethernet等）进行通信。此时，如果噪声或静电从通信线混入，则可能会导致收发器IC故障。因此，收发器电路中作为静电预防措施通常由压敏电阻器构成。

【要使用的零部件】

ESD噪声去除 ―― 片式压敏电阻器

POINT

1. ❶ 藉由具有广泛容量特性的产品阵容，在保持电路通信品质的同时，为抑制静电（ESD）噪声做出贡献
2. ❷ 片式压敏电阻器藉由其8~250pF的容量特性，支持从低速到高速的通信速度

图6 在通信I/F上使用的零部件

小结

EPS是一种通过马达来辅助驾驶员的转向操作的系统。预计今后将随着自动驾驶水平的提高，仅通过电气控制进行操作的By-Wire将会增加，结果将会导致EPS安装率的增加。如果取代液压助力转向系统等机械连接的马达数量增加，整辆汽车的耗电量就会增加。此外，随着自动驾驶水平的提高，为了进一步提高安全性和可靠性，预计马达控制电路的冗余化也将进一步发展。为了应对这些技术进化，构成EPS的电子零部件必须支持“低损耗”、“高耐热”、“高精度（温度）”、“小型化”。松下机电株式会社备有面向EPS的广泛的产品阵容（表1）。

零部件	特点	低损耗	小型化	高耐热	高精度
导电性聚合物混合铝电解电容器	低ESR 高可靠性	✔	✔	✔
车载用功率电感器	大电流、低损耗、高可靠性	✔	✔	✔
贴片电阻器（小型高功率贴片电阻器）	高精度、高耐热		✔	✔
片式压敏电阻器	小型化/轻量化		✔
NTC热敏电阻器（片式）	小型、高耐热		✔	✔	✔