電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)

1、 第第6 6章章 電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 6.1 6.1 液壓式電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)液壓式電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(EPS)(EPS)可以在低可以在低速時減輕轉(zhuǎn)向力，以提高轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的操縱穩(wěn)定速時減輕轉(zhuǎn)向力，以提高轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的操縱穩(wěn)定性；在高速時則可適當(dāng)加重轉(zhuǎn)向力，以提高操性；在高速時則可適當(dāng)加重轉(zhuǎn)向力，以提高操縱穩(wěn)定性。液壓式電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是在縱穩(wěn)定性。液壓式電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是在傳統(tǒng)的液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增設(shè)電子控傳統(tǒng)的液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增設(shè)電子控制裝置而構(gòu)成的。制裝置而構(gòu)成的。 根據(jù)控制方式的不同，液壓式電子控制根據(jù)控

2、制方式的不同，液壓式電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)又可分為流量控制式、反力控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)又可分為流量控制式、反力控制式和閥靈敏度控制式三種形式。式和閥靈敏度控制式三種形式。 6.1.1 6.1.1 流量控制式流量控制式EPS EPS 1. 1. 電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 圖圖6.16.1所示為凌志轎車采用的流量控制所示為凌志轎車采用的流量控制式動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。式動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。 由圖可見，該系統(tǒng)主要由車速傳感器、由圖可見，該系統(tǒng)主要由車速傳感器、電磁閥、整體式動力轉(zhuǎn)向控制閥、動力轉(zhuǎn)向液電磁閥、整體式動力轉(zhuǎn)向控制閥、動力轉(zhuǎn)向液壓泵和電子控制單元等組成。電磁閥安裝在通壓泵和電子控制單元等組成。

3、電磁閥安裝在通向轉(zhuǎn)向動力缸活塞兩側(cè)油室的油道之間，當(dāng)電向轉(zhuǎn)向動力缸活塞兩側(cè)油室的油道之間，當(dāng)電磁閥的閥針完全開啟時，兩油道就被電磁閥旁磁閥的閥針完全開啟時，兩油道就被電磁閥旁通。流量控制式動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)就是根據(jù)車速傳通。流量控制式動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)就是根據(jù)車速傳感器的信號，控制電磁閥閥針的開啟程度，從感器的信號，控制電磁閥閥針的開啟程度，從 圖6.1 流量控制式動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(凌志轎車)1動力轉(zhuǎn)向油缸；2電磁閥；3動力轉(zhuǎn)向控制閥；4ECU；5車速傳感器 而控制轉(zhuǎn)向動力缸活塞兩側(cè)油室的旁路液而控制轉(zhuǎn)向動力缸活塞兩側(cè)油室的旁路液壓油流量，來改變轉(zhuǎn)向盤上的轉(zhuǎn)向力。車速越壓油流量，來改變轉(zhuǎn)向盤上的轉(zhuǎn)向力。車速越

4、高，流過電磁閥電磁線圈的平均電流值越大，高，流過電磁閥電磁線圈的平均電流值越大，電磁閥閥針的開啟程度越大，旁路液壓油流量電磁閥閥針的開啟程度越大，旁路液壓油流量越大，而液壓助力作用越小，使轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向盤的越大，而液壓助力作用越小，使轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向盤的力也隨之增加。力也隨之增加。 這就是流量控制式動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的工作原理。這就是流量控制式動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的工作原理。圖圖6.26.2所示為該系統(tǒng)電磁閥的結(jié)構(gòu)。所示為該系統(tǒng)電磁閥的結(jié)構(gòu)。圖圖6.36.3所示為電磁閥的驅(qū)動信號。所示為電磁閥的驅(qū)動信號。由圖可以看出，驅(qū)動電磁閥電磁線圈的脈沖電由圖可以看出，驅(qū)動電磁閥電磁線圈的脈沖電流信號頻率基本不變，但隨著車速增大，流

5、信號頻率基本不變，但隨著車速增大， 圖6.2 電磁閥的結(jié)構(gòu) 圖6.3 電磁閥的驅(qū)動信號 脈沖電流信號的占空比將逐漸增大，使脈沖電流信號的占空比將逐漸增大，使流過電磁線圈的平均電流值隨車速的升高而增流過電磁線圈的平均電流值隨車速的升高而增大。大。圖圖6.46.4所示為凌志轎車電子控制動力轉(zhuǎn)向所示為凌志轎車電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的電路圖。系統(tǒng)的電路圖。 2. 2. 藍(lán)鳥轎車電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)藍(lán)鳥轎車電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 】 圖圖6.56.5所示為曾在日產(chǎn)藍(lán)鳥轎車上使用的所示為曾在日產(chǎn)藍(lán)鳥轎車上使用的流量控制式動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。流量控制式動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。 它的特點是在一般液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)上再它的特點是在一

6、般液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)上再增加旁通流量控制閥、車速傳感器、轉(zhuǎn)向角速增加旁通流量控制閥、車速傳感器、轉(zhuǎn)向角速度傳感器、度傳感器、ECUECU和控制開關(guān)等。和控制開關(guān)等。圖6.4 凌志轎車電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的電路圖 圖6.5 日產(chǎn)藍(lán)鳥轎車流量控制式動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)1動力轉(zhuǎn)向油罐；2轉(zhuǎn)向管柱；3轉(zhuǎn)向角速度傳感器；4ECU；5轉(zhuǎn)向角速度傳感器增幅器；6旁通流量控制閥；7電磁線圈；8轉(zhuǎn)向齒輪聯(lián)動機構(gòu)；9油泵 在轉(zhuǎn)向油泵與轉(zhuǎn)向機體之間設(shè)有旁通管在轉(zhuǎn)向油泵與轉(zhuǎn)向機體之間設(shè)有旁通管路，在旁通管路中又設(shè)有旁通油量控制閥。路，在旁通管路中又設(shè)有旁通油量控制閥。 根據(jù)車速傳感器、轉(zhuǎn)向角速度傳感器和根據(jù)車速傳感器、轉(zhuǎn)向角速

7、度傳感器和控制開關(guān)等信號，控制開關(guān)等信號，ECUECU向旁通流量控制閥按照向旁通流量控制閥按照汽車的行駛狀態(tài)發(fā)出控制信號，控制旁通流量，汽車的行駛狀態(tài)發(fā)出控制信號，控制旁通流量，從而調(diào)整向轉(zhuǎn)向器供油的流量，如從而調(diào)整向轉(zhuǎn)向器供油的流量，如圖圖6.66.6所示。所示。當(dāng)向轉(zhuǎn)向器供油流量減少時，動力轉(zhuǎn)向控制閥當(dāng)向轉(zhuǎn)向器供油流量減少時，動力轉(zhuǎn)向控制閥靈敏度下降，轉(zhuǎn)向助力作用降低，轉(zhuǎn)向力增加。靈敏度下降，轉(zhuǎn)向助力作用降低，轉(zhuǎn)向力增加。 在這一系統(tǒng)中，利用儀表板上的轉(zhuǎn)換開在這一系統(tǒng)中，利用儀表板上的轉(zhuǎn)換開關(guān)，駕駛員可以選擇三種適應(yīng)不同行駛條件的關(guān)，駕駛員可以選擇三種適應(yīng)不同行駛條件的轉(zhuǎn)向力特性曲線，如轉(zhuǎn)

8、向力特性曲線，如圖圖6.76.7所示。所示。 圖6.6 流量控制式動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的構(gòu)成 圖6.7 三種適應(yīng)不同行駛條件的轉(zhuǎn)向力特性曲線 另外，另外，ECUECU還可根據(jù)轉(zhuǎn)向角速度傳感器輸還可根據(jù)轉(zhuǎn)向角速度傳感器輸出信號的大小，在汽車急轉(zhuǎn)彎時，按照出信號的大小，在汽車急轉(zhuǎn)彎時，按照圖圖6.86.8所示的轉(zhuǎn)向力特性曲線實施最優(yōu)控制。所示的轉(zhuǎn)向力特性曲線實施最優(yōu)控制。圖圖6.96.9所示為該系統(tǒng)旁通流量控制閥的結(jié)構(gòu)示意圖。所示為該系統(tǒng)旁通流量控制閥的結(jié)構(gòu)示意圖。在閥體內(nèi)裝有主滑閥在閥體內(nèi)裝有主滑閥2 2和穩(wěn)壓滑閥和穩(wěn)壓滑閥7 7，在主滑閥，在主滑閥的右端與電磁線圈柱塞的右端與電磁線圈柱塞3 3連接，主

9、滑閥與電磁連接，主滑閥與電磁線圈的推力成正比移動，從而改變主滑閥左端線圈的推力成正比移動，從而改變主滑閥左端流量主孔流量主孔1 1的開口面積。調(diào)整調(diào)節(jié)螺釘?shù)拈_口面積。調(diào)整調(diào)節(jié)螺釘4 4可以調(diào)可以調(diào)節(jié)旁通流量的大小。節(jié)旁通流量的大小。 穩(wěn)壓滑閥的作用是保持流量主孔穩(wěn)壓滑閥的作用是保持流量主孔前后壓差的穩(wěn)定，以使旁通流量與流前后壓差的穩(wěn)定，以使旁通流量與流量主孔的開口面積成正比。量主孔的開口面積成正比。圖6.8 汽車急轉(zhuǎn)彎時的轉(zhuǎn)向力特性曲線 圖6.9 旁通流量控制閥的結(jié)構(gòu)1流量主孔；2主滑閥；3電磁線圈柱塞；4調(diào)節(jié)螺釘；5電磁線圈；6節(jié)流孔；7穩(wěn)壓滑閥 當(dāng)因轉(zhuǎn)向負(fù)荷變化而使流量主孔前后壓差當(dāng)因轉(zhuǎn)向

10、負(fù)荷變化而使流量主孔前后壓差偏離設(shè)定值時，穩(wěn)壓滑閥閥芯將在其左側(cè)彈簧偏離設(shè)定值時，穩(wěn)壓滑閥閥芯將在其左側(cè)彈簧張力和右側(cè)高壓油壓力的作用下發(fā)生滑移。如張力和右側(cè)高壓油壓力的作用下發(fā)生滑移。如果壓差大于設(shè)定值，則閥芯左移，使節(jié)流孔開果壓差大于設(shè)定值，則閥芯左移，使節(jié)流孔開口面積減小，流入到閥內(nèi)的液壓油量減少，前口面積減小，流入到閥內(nèi)的液壓油量減少，前后壓差減??；后壓差減?。?如果壓差小于設(shè)定值，則閥芯右移，使節(jié)如果壓差小于設(shè)定值，則閥芯右移，使節(jié)流孔開口面積增大，流入到閥內(nèi)的液壓油量增流孔開口面積增大，流入到閥內(nèi)的液壓油量增多，前后壓差增大。多，前后壓差增大。 流量主孔前后壓差的穩(wěn)定，保證了旁通流

11、流量主孔前后壓差的穩(wěn)定，保證了旁通流量的大小只與主滑閥控制的流量主孔的開口面量的大小只與主滑閥控制的流量主孔的開口面積有關(guān)。積有關(guān)。 如如圖圖6.106.10所示為日產(chǎn)藍(lán)鳥轎車流量控制式所示為日產(chǎn)藍(lán)鳥轎車流量控制式動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)電路圖。動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)電路圖。 系統(tǒng)中系統(tǒng)中ECUECU的基本功能是接收車速傳感器、的基本功能是接收車速傳感器、轉(zhuǎn)向角速度傳感器及變換開關(guān)的信號，以控制轉(zhuǎn)向角速度傳感器及變換開關(guān)的信號，以控制旁通流量控制閥的電流，并具有故障自診斷功旁通流量控制閥的電流，并具有故障自診斷功能。能。 流量控制式電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是一流量控制式電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是一種通過車速傳感器信號調(diào)節(jié)向

12、動力轉(zhuǎn)向裝置供種通過車速傳感器信號調(diào)節(jié)向動力轉(zhuǎn)向裝置供應(yīng)壓力油，改變壓力油的輸入。應(yīng)壓力油，改變壓力油的輸入。 輸出流量，以控制轉(zhuǎn)向力的大小。輸出流量，以控制轉(zhuǎn)向力的大小。 這種方法的優(yōu)點是在原來液壓動力轉(zhuǎn)向這種方法的優(yōu)點是在原來液壓動力轉(zhuǎn)向功能上再增加壓力油流量控制功能，所以結(jié)構(gòu)功能上再增加壓力油流量控制功能，所以結(jié)構(gòu)簡單，成本較低。簡單，成本較低。 但是，當(dāng)流向動力轉(zhuǎn)向機構(gòu)的壓力油降低但是，當(dāng)流向動力轉(zhuǎn)向機構(gòu)的壓力油降低到極限值時，對于快速轉(zhuǎn)向會產(chǎn)生壓力不足、到極限值時，對于快速轉(zhuǎn)向會產(chǎn)生壓力不足、響應(yīng)較慢等缺點，故使它的推廣應(yīng)用受到限制。響應(yīng)較慢等缺點，故使它的推廣應(yīng)用受到限制。 圖6.

13、10 日產(chǎn)藍(lán)鳥轎車流量控制式動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)電路圖 當(dāng)控制單元、傳感器、開關(guān)等電氣系統(tǒng)發(fā)當(dāng)控制單元、傳感器、開關(guān)等電氣系統(tǒng)發(fā)生故障時，安全保險裝置能夠確保與一般動力生故障時，安全保險裝置能夠確保與一般動力轉(zhuǎn)向裝置的功能相同。轉(zhuǎn)向裝置的功能相同。 6.1.2 6.1.2 反力控制式反力控制式EPSEPS1.1.系統(tǒng)組成及工作原理系統(tǒng)組成及工作原理 圖圖6.116.11所示為反力控制式動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的工作所示為反力控制式動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的工作原理圖。原理圖。 圖6.11 反力控制式動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的工作原理圖1泵；2儲油箱；3分流閥；4扭力桿；5轉(zhuǎn)向盤；6銷；7轉(zhuǎn)向閥桿；8控制閥閥體；9銷；10銷；11小齒輪軸

14、；12活塞；13動力缸；14齒條；15小齒輪；16柱塞；17油壓反力室；18電磁閥 由圖可見，系統(tǒng)主要由轉(zhuǎn)向控制閥、分流閥、由圖可見，系統(tǒng)主要由轉(zhuǎn)向控制閥、分流閥、電磁閥、轉(zhuǎn)向動力缸、轉(zhuǎn)向油泵、儲油箱、車速電磁閥、轉(zhuǎn)向動力缸、轉(zhuǎn)向油泵、儲油箱、車速傳感器傳感器( (圖中未畫出圖中未畫出) )及電子控制單元及電子控制單元(ECU)(ECU)等組成。等組成。轉(zhuǎn)向控制閥是在傳統(tǒng)的整體轉(zhuǎn)閥式動力轉(zhuǎn)向控制轉(zhuǎn)向控制閥是在傳統(tǒng)的整體轉(zhuǎn)閥式動力轉(zhuǎn)向控制閥的基礎(chǔ)上增設(shè)了油壓反力室而構(gòu)成的。閥的基礎(chǔ)上增設(shè)了油壓反力室而構(gòu)成的。 扭力桿扭力桿的上端通過銷子與轉(zhuǎn)閥閥桿相連，下端與小齒輪的上端通過銷子與轉(zhuǎn)閥閥桿相連，下

15、端與小齒輪軸用銷子連接。軸用銷子連接。 小齒輪軸的上端通過銷子與控制閥閥體相小齒輪軸的上端通過銷子與控制閥閥體相連。連。 轉(zhuǎn)向時，轉(zhuǎn)向盤上的轉(zhuǎn)向力通過扭力桿傳轉(zhuǎn)向時，轉(zhuǎn)向盤上的轉(zhuǎn)向力通過扭力桿傳遞給小齒輪軸。遞給小齒輪軸。 當(dāng)轉(zhuǎn)向力增大，扭力桿發(fā)生扭轉(zhuǎn)變形時，當(dāng)轉(zhuǎn)向力增大，扭力桿發(fā)生扭轉(zhuǎn)變形時，控制閥體和轉(zhuǎn)閥閥桿之間將發(fā)生相對轉(zhuǎn)動，于控制閥體和轉(zhuǎn)閥閥桿之間將發(fā)生相對轉(zhuǎn)動，于是就改變了閥體和閥桿之間油道的通、斷和工是就改變了閥體和閥桿之間油道的通、斷和工作油液的流動方向，從而實現(xiàn)轉(zhuǎn)向助力作用。作油液的流動方向，從而實現(xiàn)轉(zhuǎn)向助力作用。 分流閥的作用把來自轉(zhuǎn)向油泵的液壓油分流閥的作用把來自轉(zhuǎn)向油泵的

16、液壓油向控制閥一側(cè)和電磁閥一側(cè)進(jìn)行分流。向控制閥一側(cè)和電磁閥一側(cè)進(jìn)行分流。 按照車速和轉(zhuǎn)向要求，改變控制閥一側(cè)按照車速和轉(zhuǎn)向要求，改變控制閥一側(cè)與電磁閥一側(cè)的油壓，確保電磁閥一側(cè)具有穩(wěn)與電磁閥一側(cè)的油壓，確保電磁閥一側(cè)具有穩(wěn)定的液壓油流量。定的液壓油流量。 固定小孔的作用是把供給轉(zhuǎn)向控制閥的一固定小孔的作用是把供給轉(zhuǎn)向控制閥的一部分流量分配到油壓反力室一側(cè)。部分流量分配到油壓反力室一側(cè)。電磁閥的作用是根據(jù)需要，將油壓反力室一側(cè)電磁閥的作用是根據(jù)需要，將油壓反力室一側(cè)的液壓油流回儲油箱。的液壓油流回儲油箱。 ECUECU根據(jù)車速的高低線性控制電磁閥的開根據(jù)車速的高低線性控制電磁閥的開口面積。口面

17、積。 當(dāng)車輛停駛或速度較低時，當(dāng)車輛停駛或速度較低時，ECUECU使電磁線使電磁線圈的通電電流增大，電磁閥開口面積增大，經(jīng)分圈的通電電流增大，電磁閥開口面積增大，經(jīng)分流閥分流的液壓油，通過電磁閥重新回流到儲油流閥分流的液壓油，通過電磁閥重新回流到儲油箱中，所以作用于柱塞的背壓箱中，所以作用于柱塞的背壓( (油壓反力室壓力油壓反力室壓力) )降低。降低。 于是柱塞推動控制閥轉(zhuǎn)閥閥桿的力于是柱塞推動控制閥轉(zhuǎn)閥閥桿的力( (反力反力) )較小，因此只需要較小的轉(zhuǎn)向力就可使扭力桿扭較小，因此只需要較小的轉(zhuǎn)向力就可使扭力桿扭轉(zhuǎn)變形，使閥體與閥桿產(chǎn)生相對轉(zhuǎn)動而實現(xiàn)轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)變形，使閥體與閥桿產(chǎn)生相對轉(zhuǎn)動而實現(xiàn)

18、轉(zhuǎn)向助力作用。助力作用。 當(dāng)車輛在中、高速區(qū)域轉(zhuǎn)向時，當(dāng)車輛在中、高速區(qū)域轉(zhuǎn)向時，ECUECU使電使電磁線圈的通電電流減小，電磁閥開口面積減小。磁線圈的通電電流減小，電磁閥開口面積減小。 所以，油壓反力室的油壓升高，作用于柱所以，油壓反力室的油壓升高，作用于柱塞的背壓增大，于是柱塞推動轉(zhuǎn)閥閥桿的力增塞的背壓增大，于是柱塞推動轉(zhuǎn)閥閥桿的力增大。大。 此時需要較大的轉(zhuǎn)向力才能使閥體與閥桿此時需要較大的轉(zhuǎn)向力才能使閥體與閥桿之間作相對轉(zhuǎn)動之間作相對轉(zhuǎn)動( (相當(dāng)于增加了扭力桿的扭轉(zhuǎn)剛相當(dāng)于增加了扭力桿的扭轉(zhuǎn)剛度度) )，而實現(xiàn)轉(zhuǎn)向助力作用。，而實現(xiàn)轉(zhuǎn)向助力作用。 所以在中、高速時可使駕駛員獲得良好的

19、所以在中、高速時可使駕駛員獲得良好的轉(zhuǎn)向手感和轉(zhuǎn)向特性。轉(zhuǎn)向手感和轉(zhuǎn)向特性。 2. 2. 反力控制式動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)實反力控制式動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)實例例 如如圖圖6.126.12所示為豐田汽車公司所示為豐田汽車公司“馬克馬克”型車用反力控制式動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。型車用反力控制式動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。 圖圖6.136.13所示為轉(zhuǎn)向控制閥所示為轉(zhuǎn)向控制閥( (增設(shè)了反增設(shè)了反力油壓控制閥和油壓反力室力油壓控制閥和油壓反力室) )的結(jié)構(gòu)。的結(jié)構(gòu)。 圖圖6.146.14所示為電磁閥的結(jié)構(gòu)及其特性曲所示為電磁閥的結(jié)構(gòu)及其特性曲線。線。 輸入到電磁閥中的信號是通、斷脈沖信輸入到電磁閥中的信號是通、斷脈沖信號，改變信

20、號占空比號，改變信號占空比( (信號導(dǎo)通時間所占的比信號導(dǎo)通時間所占的比例例) )就可以控制流過電磁閥線圈平均電流值的就可以控制流過電磁閥線圈平均電流值的大小。大小。 當(dāng)車速升高時，受輸出電流特性的限當(dāng)車速升高時，受輸出電流特性的限制，輸入到電磁閥線圈的平均電流值減小，所制，輸入到電磁閥線圈的平均電流值減小，所以電磁閥的開度也減小。以電磁閥的開度也減小。圖6.12 豐田“馬克”型反力控制式動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖6.13 反力控制式轉(zhuǎn)向控制閥的結(jié)構(gòu)1扭桿；2回轉(zhuǎn)閥；3油壓反力室；4柱塞；5控制閥軸(a) (b)圖6.14 電磁閥的結(jié)構(gòu)及其特性曲線 這樣，根據(jù)車速的高、低就可以調(diào)整這樣，根據(jù)車速的高、

21、低就可以調(diào)整油壓室反力，從而得到最佳的轉(zhuǎn)向操縱力。油壓室反力，從而得到最佳的轉(zhuǎn)向操縱力。 圖圖6.156.15所示為流量控制式動力轉(zhuǎn)向系所示為流量控制式動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)與反力控制式動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)轉(zhuǎn)向特性的對比。統(tǒng)與反力控制式動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)轉(zhuǎn)向特性的對比。 從圖中可以看出，反力控制式動力轉(zhuǎn)從圖中可以看出，反力控制式動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的轉(zhuǎn)向還是比較理想的。向系統(tǒng)的轉(zhuǎn)向還是比較理想的。 停車擺放及車輛低速時的轉(zhuǎn)向操縱力停車擺放及車輛低速時的轉(zhuǎn)向操縱力比較小，而中、高速時又具有轉(zhuǎn)向力手感適宜比較小，而中、高速時又具有轉(zhuǎn)向力手感適宜的特性。的特性。 反力控制式動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)根據(jù)車速大小，反力控制式動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)根據(jù)車速大

22、小，控制反力室油壓，從而改變輸入、輸出增益幅控制反力室油壓，從而改變輸入、輸出增益幅圖6.15 兩種動力轉(zhuǎn)向特性的比較 度以控制轉(zhuǎn)向力。度以控制轉(zhuǎn)向力。 其優(yōu)點表現(xiàn)在，具有較大的選擇轉(zhuǎn)向其優(yōu)點表現(xiàn)在，具有較大的選擇轉(zhuǎn)向力的自由度，轉(zhuǎn)向剛度大，駕駛員能感受到路力的自由度，轉(zhuǎn)向剛度大，駕駛員能感受到路面情況，可以獲得穩(wěn)定的操作手感等。面情況，可以獲得穩(wěn)定的操作手感等。 其缺點是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且價格較高。其缺點是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且價格較高。6.1.3 6.1.3 閥靈敏度控制式閥靈敏度控制式EPS EPS 閥靈敏度控制式閥靈敏度控制式EPSEPS是根據(jù)車速控制電是根據(jù)車速控制電磁閥，直接改變動力轉(zhuǎn)向控制閥的油

23、壓增益磁閥，直接改變動力轉(zhuǎn)向控制閥的油壓增益( (閥靈敏度閥靈敏度) )來控制油壓的。來控制油壓的。 這種轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、部件少、價這種轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、部件少、價格便宜，而且具有較大的選擇轉(zhuǎn)向力的自由度。格便宜，而且具有較大的選擇轉(zhuǎn)向力的自由度。 這樣，根據(jù)車速的高、低就可以調(diào)整油壓室反力，從而得到最佳的轉(zhuǎn)向操縱力。 圖6.15所示為流量控制式動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)與反力控制式動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)轉(zhuǎn)向特性的對比。 從圖中可以看出，反力控制式動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的轉(zhuǎn)向還是比較理想的。 停車擺放及車輛低速時的轉(zhuǎn)向操縱力停車擺放及車輛低速時的轉(zhuǎn)向操縱力比較小，而中、高速時又具有轉(zhuǎn)向力手感適宜比較小，而中、高速時又具有轉(zhuǎn)向

24、力手感適宜的特性。的特性。 反力控制式動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)根據(jù)車速大小，反力控制式動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)根據(jù)車速大小，控制反力室油壓，從而改變輸入、輸出增益幅控制反力室油壓，從而改變輸入、輸出增益幅 與反力控制式轉(zhuǎn)向相比，轉(zhuǎn)向剛性差，與反力控制式轉(zhuǎn)向相比，轉(zhuǎn)向剛性差，但可以最大限度提高原來的彈性剛度來加以克但可以最大限度提高原來的彈性剛度來加以克服，從而獲得自然的轉(zhuǎn)向手感和良好的轉(zhuǎn)向特服，從而獲得自然的轉(zhuǎn)向手感和良好的轉(zhuǎn)向特性。性。 圖圖6.166.16所示為所示為8989型地平線牌轎車所采型地平線牌轎車所采用的閥靈敏度可變控制式動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。用的閥靈敏度可變控制式動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。 該系統(tǒng)對轉(zhuǎn)向控制閥的轉(zhuǎn)子閥做了

25、局該系統(tǒng)對轉(zhuǎn)向控制閥的轉(zhuǎn)子閥做了局部改進(jìn)，并增加了電磁閥、車速傳感器和電子部改進(jìn)，并增加了電磁閥、車速傳感器和電子控制單元等。控制單元等。 (1) (1) 轉(zhuǎn)子閥一般在圓周上形成轉(zhuǎn)子閥一般在圓周上形成6 6條或條或8 8條溝糟，條溝糟，各溝槽利用閥部外體，與泵、動力缸、電磁閥各溝槽利用閥部外體，與泵、動力缸、電磁閥及油箱連接。及油箱連接。(a)系統(tǒng)示意圖 (b)轉(zhuǎn)子閥圖6.16 地平線牌轎車采用的閥靈敏度可變控制式動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 圖圖6.176.17所示為實際的轉(zhuǎn)子閥結(jié)構(gòu)斷面所示為實際的轉(zhuǎn)子閥結(jié)構(gòu)斷面圖。圖。 圖圖6.186.18所示為閥部的等液壓回路圖，轉(zhuǎn)所示為閥部的等液壓回路圖，轉(zhuǎn)子閥的可變

26、小孔分為低速專用小孔子閥的可變小孔分為低速專用小孔(1R(1R、1L1L、2R2R、2L)2L)和高速專用小孔和高速專用小孔(3R(3R、3L)3L)兩種，在高兩種，在高速專用可變孔的下邊設(shè)有旁通電磁閥回路，其速專用可變孔的下邊設(shè)有旁通電磁閥回路，其工作過程如下：工作過程如下： 當(dāng)車輛停止時，電磁閥完全關(guān)閉。當(dāng)車輛停止時，電磁閥完全關(guān)閉。 如果此時向右轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向盤，則高靈敏度低如果此時向右轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向盤，則高靈敏度低速專用小孔速專用小孔1R1R及及2R2R在較小的轉(zhuǎn)向扭矩作用下即在較小的轉(zhuǎn)向扭矩作用下即可關(guān)閉，轉(zhuǎn)向液壓泵的高壓油液經(jīng)可關(guān)閉，轉(zhuǎn)向液壓泵的高壓油液經(jīng)1L1L流向轉(zhuǎn)向流向轉(zhuǎn)向動力缸右腔室，

27、其左腔室的油液經(jīng)動力缸右腔室，其左腔室的油液經(jīng)3L3L、2L2L流回流回儲油箱。儲油箱。 圖6.17 轉(zhuǎn)子閥及電磁閥結(jié)構(gòu)斷面圖1動力缸；2電磁閥；3油箱；4泵圖6.18 閥部的等效液壓回路圖 所以，此時具有輕便的轉(zhuǎn)向特性。所以，此時具有輕便的轉(zhuǎn)向特性。 而且施加在轉(zhuǎn)向盤上的轉(zhuǎn)向力矩越大，而且施加在轉(zhuǎn)向盤上的轉(zhuǎn)向力矩越大，可變小孔可變小孔1L1L、2L2L的開口面積越大，節(jié)流作用就的開口面積越大，節(jié)流作用就越小，轉(zhuǎn)向助力作用越明顯。越小，轉(zhuǎn)向助力作用越明顯。 隨著車輛行駛速度的提高，在電子控隨著車輛行駛速度的提高，在電子控制單元的作用下，電磁閥的開度也線性增加。制單元的作用下，電磁閥的開度也線性

28、增加。 如果向右轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向盤，則轉(zhuǎn)向液壓泵如果向右轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向盤，則轉(zhuǎn)向液壓泵的高壓油液經(jīng)的高壓油液經(jīng)1L1L、3R3R旁通電磁閥流回儲油箱。旁通電磁閥流回儲油箱。 此時，轉(zhuǎn)向動力缸右腔室的轉(zhuǎn)向助力此時，轉(zhuǎn)向動力缸右腔室的轉(zhuǎn)向助力油壓就取決于旁通電磁閥和靈敏度低的高速專油壓就取決于旁通電磁閥和靈敏度低的高速專用可變孔用可變孔3R3R的開度。的開度。 車速越高，在電子控制單元的控制下，車速越高，在電子控制單元的控制下，電磁閥的開度越大，旁路流量越大，轉(zhuǎn)向助力電磁閥的開度越大，旁路流量越大，轉(zhuǎn)向助力作用越?。蛔饔迷叫。?當(dāng)轉(zhuǎn)向力增大時，當(dāng)轉(zhuǎn)向力增大時，3R3R的開度逐漸減小，的開度逐漸減小，轉(zhuǎn)向助力作用

29、也隨之增大。轉(zhuǎn)向助力作用也隨之增大。 由此可見，閥靈敏度控制式動力轉(zhuǎn)向由此可見，閥靈敏度控制式動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)可使駕駛員獲得非常自然的轉(zhuǎn)向手感和良系統(tǒng)可使駕駛員獲得非常自然的轉(zhuǎn)向手感和良好的速度轉(zhuǎn)向特性。好的速度轉(zhuǎn)向特性。 所以具有多工況的轉(zhuǎn)向特性如所以具有多工況的轉(zhuǎn)向特性如圖圖6.18(c)6.18(c)所示。所示。 在車速不變的情況下，施加在轉(zhuǎn)向盤在車速不變的情況下，施加在轉(zhuǎn)向盤上的轉(zhuǎn)向力越小，高速專用小孔上的轉(zhuǎn)向力越小，高速專用小孔3R3R的開度越大，的開度越大，轉(zhuǎn)向助力作用也越小；轉(zhuǎn)向助力作用也越??； 圖6.18 閥部的等效液壓回路圖 從低速到高速的過渡區(qū)間，由于電磁從低速到高速的過渡區(qū)間

30、，由于電磁閥的作用，按照車速控制可變小孔的油量，因閥的作用，按照車速控制可變小孔的油量，因而可以按順序改變特性。而可以按順序改變特性。 (2) (2) 電磁閥如電磁閥如圖圖6.176.17所示的電磁閥結(jié)構(gòu)圖，該所示的電磁閥結(jié)構(gòu)圖，該閥設(shè)有按控制上下流量的旁通油道，是可變的閥設(shè)有按控制上下流量的旁通油道，是可變的節(jié)流閥。節(jié)流閥。 在低速時向電磁線圈通以最大的電流，在低速時向電磁線圈通以最大的電流，使可變孔關(guān)閉，隨著車速升高，依次減小通電使可變孔關(guān)閉，隨著車速升高，依次減小通電電流，可變孔開啟；電流，可變孔開啟； 在高速時，開啟面積達(dá)到最大值。在高速時，開啟面積達(dá)到最大值。 該閥在左右轉(zhuǎn)向時，油液

31、流動的方向該閥在左右轉(zhuǎn)向時，油液流動的方向可以逆轉(zhuǎn)，所以在上下流動方向中，可變小孔可以逆轉(zhuǎn)，所以在上下流動方向中，可變小孔必須具有相同的特性。必須具有相同的特性。 為了確保高壓時流體有效作用于閥，為了確保高壓時流體有效作用于閥，必須提供穩(wěn)定的油壓控制。必須提供穩(wěn)定的油壓控制。(3) (3) 電子控制單元接收來自車速傳感器的信號，電子控制單元接收來自車速傳感器的信號，控制向電磁閥和電磁線圈輸出電流。控制向電磁閥和電磁線圈輸出電流。 如如圖圖6.196.19所示為控制系統(tǒng)的回路圖。所示為控制系統(tǒng)的回路圖。 圖6.17 轉(zhuǎn)子閥及電磁閥結(jié)構(gòu)斷面圖1動力缸；2電磁閥；3油箱；4泵6.2 6.2 電動式電

32、子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)電動式電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 液壓式動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)由于工作壓力和液壓式動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)由于工作壓力和工作靈敏度較高，外廓尺寸較小，因而獲得了工作靈敏度較高，外廓尺寸較小，因而獲得了廣泛的應(yīng)用。廣泛的應(yīng)用。 在采用氣壓制動或空氣懸架的大型車輛上，在采用氣壓制動或空氣懸架的大型車輛上，也有采用氣壓動力轉(zhuǎn)向的。也有采用氣壓動力轉(zhuǎn)向的。 但這類動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的共同缺點是結(jié)但這類動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的共同缺點是結(jié)構(gòu)復(fù)雜、消耗功率大、容易產(chǎn)生泄漏、轉(zhuǎn)向力構(gòu)復(fù)雜、消耗功率大、容易產(chǎn)生泄漏、轉(zhuǎn)向力不易有效控制等。不易有效控制等。 近年來隨著微機在汽車上的廣泛應(yīng)用，近年來隨著微機在汽車上的廣泛應(yīng)用，出現(xiàn)了電動式

33、電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，簡稱電出現(xiàn)了電動式電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，簡稱電動式動式EPSEPS。6.2.1 6.2.1 電動式電動式EPSEPS的組成、原理與特點的組成、原理與特點 電動式電動式EPSEPS通常由轉(zhuǎn)矩傳感器、車速傳通常由轉(zhuǎn)矩傳感器、車速傳感器、電子控制單元感器、電子控制單元(ECU)(ECU)、電動機和電磁離、電動機和電磁離合器等組成，如合器等組成，如圖圖6.206.20所示。所示。 上述部件的主要參數(shù)見上述部件的主要參數(shù)見表表6-16-1。 EPS EPS系統(tǒng)中各部件的配置、結(jié)構(gòu)與各系統(tǒng)中各部件的配置、結(jié)構(gòu)與各種汽車的設(shè)計相適應(yīng)的特點如下：種汽車的設(shè)計相適應(yīng)的特點如下：(1) Mi

34、ra(1) Mira車上，轉(zhuǎn)矩傳感器與傳動齒輪是分車上，轉(zhuǎn)矩傳感器與傳動齒輪是分開的。開的。 電動機和減速機合為一體，安裝在與傳電動機和減速機合為一體，安裝在與傳動齒輪相對的齒條箱上，電動機的驅(qū)動力直接動齒輪相對的齒條箱上，電動機的驅(qū)動力直接傳給齒條軸，控制件安裝在司機助手側(cè)的儀表傳給齒條軸，控制件安裝在司機助手側(cè)的儀表盤盤圖6.19 控制系統(tǒng)電路圖 圖6.20 電動式EPS的組成1轉(zhuǎn)向盤；2輸入軸；3ECU；4電動機；5電磁離合器；6轉(zhuǎn)向齒條；7橫拉桿；8轉(zhuǎn)向輪；9輸出軸；10扭力桿；11扭矩傳感器；12轉(zhuǎn)向齒輪 項 目規(guī) 格電動機勵磁方式額定電壓/V額定轉(zhuǎn)矩/(Nm)額定電流A永磁鐵勵磁式

35、DC0.9830電磁離合器形式額定電壓/V額定電阻/額定傳遞轉(zhuǎn)矩/(Nm)干式單片電磁式DC1219.5(20)1.18(15V，20)轉(zhuǎn)矩傳感器額定電壓/V額定輸出電壓/V全電阻/52.5(中立時)2.180.66車速傳感器輸出特性/V內(nèi)阻/9.5(1000r/min)165(20)電動助力轉(zhuǎn)向控制件控制方式額定電壓/V，工作電壓范圍/V微機控制(8位)12DC10，DC16表6-1 EPS系統(tǒng)的主要參數(shù)(Minica) 背板上，如背板上，如圖圖6.216.21所示。所示。(2) (2) 在奧拓在奧拓(Alto)(Alto)牌車上，轉(zhuǎn)矩傳感器、電動牌車上，轉(zhuǎn)矩傳感器、電動機和減速機合為一個整

36、體，裝在轉(zhuǎn)向柱上，電機和減速機合為一個整體，裝在轉(zhuǎn)向柱上，電磁離合器裝在電動機的輸出端旁，控制件裝在磁離合器裝在電動機的輸出端旁，控制件裝在司機座位下。司機座位下。(3) (3) 在在MinicaMinica車上，轉(zhuǎn)矩傳感器、電動機、減車上，轉(zhuǎn)矩傳感器、電動機、減速機與離合器仍是合為一個整體，用以驅(qū)動傳速機與離合器仍是合為一個整體，用以驅(qū)動傳動軸，控制件裝在司機助手側(cè)的機罩下。動軸，控制件裝在司機助手側(cè)的機罩下。 電動式電動式EPSEPS是利用電動機作為助力源，是利用電動機作為助力源，根據(jù)車速和轉(zhuǎn)向參數(shù)等，由根據(jù)車速和轉(zhuǎn)向參數(shù)等，由ECUECU完成助力控制，完成助力控制，其原理可概括如下：其原

37、理可概括如下： 當(dāng)操縱轉(zhuǎn)向盤時，裝在轉(zhuǎn)向盤軸上的轉(zhuǎn)當(dāng)操縱轉(zhuǎn)向盤時，裝在轉(zhuǎn)向盤軸上的轉(zhuǎn)矩矩圖6.21 Mira車上EPS的布置 1制動開關(guān)；2轉(zhuǎn)矩傳感器(主、輔助)；3發(fā)動機轉(zhuǎn)速信號；4車速傳感器；5減速機；6電動機；7蓄電池；8計算機 傳感器不斷地測出轉(zhuǎn)向軸上的轉(zhuǎn)矩信號，該信傳感器不斷地測出轉(zhuǎn)向軸上的轉(zhuǎn)矩信號，該信號與車速信號同時輸入到號與車速信號同時輸入到ECUECU。 ECU ECU根據(jù)這些輸入信號，確定助力轉(zhuǎn)矩根據(jù)這些輸入信號，確定助力轉(zhuǎn)矩的大小和方向，即選定電動機的電流和轉(zhuǎn)向，的大小和方向，即選定電動機的電流和轉(zhuǎn)向，調(diào)整轉(zhuǎn)向輔助動力的大小。調(diào)整轉(zhuǎn)向輔助動力的大小。 電動機的轉(zhuǎn)矩由電磁離

38、合器通過減速電動機的轉(zhuǎn)矩由電磁離合器通過減速機構(gòu)減速增扭后，加在汽車的轉(zhuǎn)向機構(gòu)上，得機構(gòu)減速增扭后，加在汽車的轉(zhuǎn)向機構(gòu)上，得到一個與汽車工況相適應(yīng)的轉(zhuǎn)向作用力。到一個與汽車工況相適應(yīng)的轉(zhuǎn)向作用力。 電動式電動式EPSEPS有許多液壓式動力轉(zhuǎn)向系有許多液壓式動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)所不具備的優(yōu)點：統(tǒng)所不具備的優(yōu)點：(1) (1) 將電動機、離合器、減速裝置、轉(zhuǎn)向桿等將電動機、離合器、減速裝置、轉(zhuǎn)向桿等部件裝配成一個整體，這既無管道也無控制閥，部件裝配成一個整體，這既無管道也無控制閥，使其結(jié)構(gòu)緊湊、質(zhì)量減輕，一般電動式使其結(jié)構(gòu)緊湊、質(zhì)量減輕，一般電動式EPSEPS的的質(zhì)量比液壓式質(zhì)量比液壓式EPSEPS質(zhì)量輕

39、質(zhì)量輕25%25%左右。左右。(2) (2) 沒有液壓式動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)所必須的常運轉(zhuǎn)沒有液壓式動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)所必須的常運轉(zhuǎn)式轉(zhuǎn)向液壓泵，電動機只是在需要轉(zhuǎn)向時，才式轉(zhuǎn)向液壓泵，電動機只是在需要轉(zhuǎn)向時，才接通電源，所以動力消耗和燃油消耗均可降到接通電源，所以動力消耗和燃油消耗均可降到最低。最低。(3) (3) 省去了油壓系統(tǒng)，所以不需要給轉(zhuǎn)向液壓省去了油壓系統(tǒng)，所以不需要給轉(zhuǎn)向液壓泵補充油，也不必?fù)?dān)心漏油。泵補充油，也不必?fù)?dān)心漏油。(4) (4) 可以比較容易地按照汽車性能的需要設(shè)置、可以比較容易地按照汽車性能的需要設(shè)置、修改轉(zhuǎn)向助力特性。修改轉(zhuǎn)向助力特性。6.2.2 6.2.2 電動式電動式EPS

40、EPS主要部件的結(jié)構(gòu)及工作原理主要部件的結(jié)構(gòu)及工作原理1. 1. 轉(zhuǎn)矩傳感器轉(zhuǎn)矩傳感器 轉(zhuǎn)矩傳感器的作用是測量轉(zhuǎn)向盤與轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩傳感器的作用是測量轉(zhuǎn)向盤與轉(zhuǎn)向器之間的相對轉(zhuǎn)矩，以作為電動助力的依據(jù)之器之間的相對轉(zhuǎn)矩，以作為電動助力的依據(jù)之一。一。 圖圖6.226.22所示為無觸點式轉(zhuǎn)矩傳感器的所示為無觸點式轉(zhuǎn)矩傳感器的結(jié)構(gòu)及工作原理圖。結(jié)構(gòu)及工作原理圖。 在輸出軸的極靴上分別繞有在輸出軸的極靴上分別繞有A A、B B、C C、D D四個線圈，轉(zhuǎn)向盤處于中間位置四個線圈，轉(zhuǎn)向盤處于中間位置( (直駛直駛) )時，時，扭力桿的縱向?qū)ΨQ面正好處于圖示輸出軸極靴扭力桿的縱向?qū)ΨQ面正好處于圖示輸出軸極靴A

41、CAC、BDBD的對稱面上。的對稱面上。 當(dāng)在當(dāng)在U U、T T兩端加上連續(xù)的輸入脈沖電壓兩端加上連續(xù)的輸入脈沖電壓信號信號U Ui i時由于通過每個極靴的磁通量相等，所時由于通過每個極靴的磁通量相等，所以在以在V V、W W兩端檢測到的輸出電壓信號兩端檢測到的輸出電壓信號U Uo o=0=0。(a) (b)圖6.22 無觸點式轉(zhuǎn)矩傳感器的結(jié)構(gòu)及工作原理圖 轉(zhuǎn)向時，由于扭力桿和輸出軸極靴之轉(zhuǎn)向時，由于扭力桿和輸出軸極靴之間發(fā)生相對扭轉(zhuǎn)變形，極靴間發(fā)生相對扭轉(zhuǎn)變形，極靴A A、D D之間的磁阻增之間的磁阻增加，加，B B、C C之間的磁阻減少，各個極靴的磁通量之間的磁阻減少，各個極靴的磁通量發(fā)生

42、變化，于是在發(fā)生變化，于是在V V、W W之間就出現(xiàn)了電位差。之間就出現(xiàn)了電位差。 其電位差與扭力桿的扭轉(zhuǎn)角和輸入電其電位差與扭力桿的扭轉(zhuǎn)角和輸入電壓壓U Ui i成正比。成正比。 所以，通過測量所以，通過測量V V、W W兩端的電位差就兩端的電位差就可以測量出扭力桿的扭轉(zhuǎn)角，于是也就知道了可以測量出扭力桿的扭轉(zhuǎn)角，于是也就知道了轉(zhuǎn)向盤施加的轉(zhuǎn)矩。轉(zhuǎn)向盤施加的轉(zhuǎn)矩。 圖圖6.236.23所示為滑動可變電阻式轉(zhuǎn)矩傳所示為滑動可變電阻式轉(zhuǎn)矩傳感器的結(jié)構(gòu)。感器的結(jié)構(gòu)。 它是將負(fù)載力矩引起的扭力桿角位移轉(zhuǎn)它是將負(fù)載力矩引起的扭力桿角位移轉(zhuǎn)換換為電位器電阻的變化，并經(jīng)滑環(huán)傳遞出來作為為電位器電阻的變化，

43、并經(jīng)滑環(huán)傳遞出來作為轉(zhuǎn)矩信號。轉(zhuǎn)矩信號。 圖6.23 滑動可變電阻式 轉(zhuǎn)矩傳感器的結(jié)構(gòu)1小齒輪；2滑環(huán)；3軸；4扭矩；5輸出端；6外殼；7電位計 2. 2. 電動機電動機 電動式電動式EPSEPS用電動機與啟動用直流電動用電動機與啟動用直流電動機原理上基本相同，但一般采用永久磁場。機原理上基本相同，但一般采用永久磁場。 最大電流一般為最大電流一般為30A30A，電壓為，電壓為DC 12VDC 12V，額定轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩為10N10Nm m左右。左右。 轉(zhuǎn)向助力用直流電動機需要正、反轉(zhuǎn)控轉(zhuǎn)向助力用直流電動機需要正、反轉(zhuǎn)控制，制，圖圖6.246.24所示為一種比較簡單適用的控制電所示為一種比較簡單

44、適用的控制電路。路。 a a1 1、a a2 2為觸發(fā)信號端。為觸發(fā)信號端。 當(dāng)當(dāng)a a1 1端得到輸入信號時，晶體管端得到輸入信號時，晶體管VTVT3 3導(dǎo)通，導(dǎo)通，VTVT2 2得到基極電流而導(dǎo)通，電流經(jīng)得到基極電流而導(dǎo)通，電流經(jīng)VTVT2 2、電動、電動圖6.24 直流電動機正反轉(zhuǎn)控制電路 機機M M、VTVT3 3、搭鐵而構(gòu)成回路，于是電動機正轉(zhuǎn)。、搭鐵而構(gòu)成回路，于是電動機正轉(zhuǎn)。 當(dāng)當(dāng)a a2 2端得到輸入信號時，電流則經(jīng)端得到輸入信號時，電流則經(jīng)VTVT1 1、M M、VTVT4 4、搭鐵而構(gòu)成回路，電動機因電流方向相反、搭鐵而構(gòu)成回路，電動機因電流方向相反而反轉(zhuǎn)。而反轉(zhuǎn)。 控制觸

45、發(fā)信號端電流的大小，就可以控制觸發(fā)信號端電流的大小，就可以控制通過電動機電流的大小?？刂仆ㄟ^電動機電流的大小。3. 3. 電磁離合器電磁離合器 如如圖圖6.256.25所示為單片干式電磁離合器所示為單片干式電磁離合器的工作原理圖。的工作原理圖。 當(dāng)電流通過滑環(huán)進(jìn)入電磁離合器線圈當(dāng)電流通過滑環(huán)進(jìn)入電磁離合器線圈時，主動輪產(chǎn)生電磁吸力，帶花鍵的壓板被吸時，主動輪產(chǎn)生電磁吸力，帶花鍵的壓板被吸引與引與圖6.25 單片干式電磁離合器的工作原理圖1滑環(huán)；2線圈；3壓板；4花鍵；5從動軸；6主動輪；7滾動軸承主動輪壓緊，于是電動機的動力經(jīng)過軸、主動主動輪壓緊，于是電動機的動力經(jīng)過軸、主動輪、壓板、花鍵、從

46、動軸傳遞給執(zhí)行機構(gòu)。輪、壓板、花鍵、從動軸傳遞給執(zhí)行機構(gòu)。 電動式電動式EPSEPS一般都設(shè)定一個工作范圍。一般都設(shè)定一個工作范圍。 如當(dāng)車速達(dá)到如當(dāng)車速達(dá)到45km/h45km/h時，就不需要輔時，就不需要輔助動力轉(zhuǎn)向，這時電動機就停止工作。助動力轉(zhuǎn)向，這時電動機就停止工作。 為了不使電動機和電磁離合器的慣性為了不使電動機和電磁離合器的慣性影響轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的工作，離合器應(yīng)及時分離，以影響轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的工作，離合器應(yīng)及時分離，以切斷輔助動力。切斷輔助動力。 另外，當(dāng)電動機發(fā)生故障時，離合器另外，當(dāng)電動機發(fā)生故障時，離合器會自動分離，這時仍可利用手動控制轉(zhuǎn)向。會自動分離，這時仍可利用手動控制轉(zhuǎn)向。 4.

47、 4. 減速機構(gòu)減速機構(gòu) 減速機構(gòu)是電動式減速機構(gòu)是電動式EPSEPS不可缺少的部件。不可缺少的部件。 目前，實用的減速機構(gòu)有多種組合方目前，實用的減速機構(gòu)有多種組合方式，一般采用蝸輪蝸桿與轉(zhuǎn)向軸驅(qū)動組合式，式，一般采用蝸輪蝸桿與轉(zhuǎn)向軸驅(qū)動組合式，也有的采用兩級行星齒輪與傳動齒輪組合式。也有的采用兩級行星齒輪與傳動齒輪組合式。 為了抑制噪聲和提高耐久性，減速機為了抑制噪聲和提高耐久性，減速機構(gòu)中的齒輪有的采用特殊齒形，有的采用樹脂構(gòu)中的齒輪有的采用特殊齒形，有的采用樹脂材料制成。材料制成。6.2.3 6.2.3 電動式電動式EPSEPS實實例例 如如圖圖6.266.26所示為奧拓所示為奧拓(A

48、lto)(Alto)牌汽車牌汽車電動式電動式EPSEPS配件布置圖。配件布置圖。 該系統(tǒng)由轉(zhuǎn)矩傳感器、車速傳感器、該系統(tǒng)由轉(zhuǎn)矩傳感器、車速傳感器、ECUECU、電動機和減速機構(gòu)組成。電動機和減速機構(gòu)組成。 轉(zhuǎn)矩傳感器轉(zhuǎn)矩傳感器( (滑動可變電阻型滑動可變電阻型) )、電動、電動機和機和 減速機構(gòu)制成一個整體，如減速機構(gòu)制成一個整體，如圖圖6.276.27所示，所示，安裝在轉(zhuǎn)向柱上。安裝在轉(zhuǎn)向柱上。 電磁離合器安裝在電動機的輸出端旁，電磁離合器安裝在電動機的輸出端旁，ECUECU安裝在司機座位下面。安裝在司機座位下面。圖6.26 奧拓(Alto)牌汽車電動式EPS布置圖1車速傳感器；2轉(zhuǎn)矩傳感器

49、；3減速機構(gòu)；4電動機和離合器；5發(fā)電機；6轉(zhuǎn)向齒輪；7發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器；8蓄電池；9ECU 圖圖6.286.28所示為奧拓所示為奧拓(Alto)(Alto)牌汽車用轉(zhuǎn)矩牌汽車用轉(zhuǎn)矩傳感器的結(jié)構(gòu)。傳感器的結(jié)構(gòu)。 當(dāng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)工作時，施加在轉(zhuǎn)向盤上當(dāng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)工作時，施加在轉(zhuǎn)向盤上的轉(zhuǎn)向力經(jīng)輸入軸、扭桿傳遞給輸出軸，扭桿的轉(zhuǎn)向力經(jīng)輸入軸、扭桿傳遞給輸出軸，扭桿的扭曲變形使輸入軸與輸出軸之間發(fā)生相對扭的扭曲變形使輸入軸與輸出軸之間發(fā)生相對扭轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)。 與此同時滑塊沿軸向移動，控制臂將與此同時滑塊沿軸向移動，控制臂將滑塊的軸向移動變換成電位器的旋轉(zhuǎn)角度，即滑塊的軸向移動變換成電位器的旋轉(zhuǎn)角度，即將轉(zhuǎn)矩值變

50、換成電壓量，并輸入到電子控制單將轉(zhuǎn)矩值變換成電壓量，并輸入到電子控制單元。元。圖6.27 奧拓(Alto)牌汽車電動式EPS內(nèi)部結(jié)構(gòu)1轉(zhuǎn)矩傳感器；2控制臂；3傳感器軸；4扭桿；5滑塊；6球槽；7連接環(huán)；8鋼球；9蝸輪；10蝸桿；11離合器；12電動機 (a)傳感器結(jié)構(gòu) (b)轉(zhuǎn)向盤右轉(zhuǎn)時 (c)轉(zhuǎn)向盤在中間位置時 (d)轉(zhuǎn)向盤左轉(zhuǎn)時圖6.28 奧拓(Alto)牌汽車用轉(zhuǎn)矩傳感器的結(jié)構(gòu)1、10控制臂；2電位器；3滑塊；4環(huán)座；5、12鋼球；6輸出軸；7扭桿；8輸入軸；9扭矩傳感器；11鋼球槽；13心軸旋轉(zhuǎn)方向；14控制臂旋轉(zhuǎn)方向；15滑塊滑動方向 當(dāng)轉(zhuǎn)向盤處于中間位置時，傳感器的當(dāng)轉(zhuǎn)向盤處于中間

51、位置時，傳感器的輸出電壓為輸出電壓為2.5V2.5V； 當(dāng)轉(zhuǎn)向盤向右旋轉(zhuǎn)時，傳感器的輸出當(dāng)轉(zhuǎn)向盤向右旋轉(zhuǎn)時，傳感器的輸出電壓大于電壓大于2.5V2.5V； 轉(zhuǎn)矩傳感器的輸出特性曲線如轉(zhuǎn)矩傳感器的輸出特性曲線如圖圖6.296.29所所示。示。 當(dāng)轉(zhuǎn)向盤向左旋轉(zhuǎn)時，傳感器的輸出當(dāng)轉(zhuǎn)向盤向左旋轉(zhuǎn)時，傳感器的輸出電壓小于電壓小于2.5V2.5V。 因此，因此，ECUECU根據(jù)傳感器輸出電壓的高低，根據(jù)傳感器輸出電壓的高低，就可以判定轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)動方向和轉(zhuǎn)動角度。就可以判定轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)動方向和轉(zhuǎn)動角度。 圖圖6.306.30所示為奧拓所示為奧拓(Alto)(Alto)牌汽車電動牌汽車電動式式EPSEPS控制

52、框圖，其控制內(nèi)容如下所述：控制框圖，其控制內(nèi)容如下所述： 圖6.29 轉(zhuǎn)矩傳感器的輸出特性曲線 圖6.30 奧拓(Alto)汽車電動式EPS控制框圖1. 1. 電動機電流控制電動機電流控制 ECU ECU根據(jù)轉(zhuǎn)向力矩和車速信號確定并控根據(jù)轉(zhuǎn)向力矩和車速信號確定并控制電動機的驅(qū)動電流的方向和大小，使其在每制電動機的驅(qū)動電流的方向和大小，使其在每一種車速下都可以得到最優(yōu)化的轉(zhuǎn)向助力轉(zhuǎn)矩。一種車速下都可以得到最優(yōu)化的轉(zhuǎn)向助力轉(zhuǎn)矩。2. 2. 速度控制速度控制 當(dāng)車速高于當(dāng)車速高于43km/h43km/h到到52km/h52km/h時，停時，停止對電動機供電的同時，使電動機內(nèi)的電磁離止對電動機供電的同

53、時，使電動機內(nèi)的電磁離合器分離，按普通轉(zhuǎn)向控制方式工作，以確保合器分離，按普通轉(zhuǎn)向控制方式工作，以確保行車安全。行車安全。3. 3. 臨界控制臨界控制 這是為了保護(hù)系統(tǒng)中的電動機及控制這是為了保護(hù)系統(tǒng)中的電動機及控制組件而設(shè)的控制項目。組件而設(shè)的控制項目。 在轉(zhuǎn)向器偏轉(zhuǎn)至最大在轉(zhuǎn)向器偏轉(zhuǎn)至最大( (即臨界狀態(tài)即臨界狀態(tài)) )時，時，由于此時電動機不能轉(zhuǎn)動，所以流入電動機的由于此時電動機不能轉(zhuǎn)動，所以流入電動機的電流達(dá)最大值。電流達(dá)最大值。 為了避免持續(xù)的大電流使電動機及控為了避免持續(xù)的大電流使電動機及控制組件發(fā)熱損壞，每當(dāng)較大電流連續(xù)通過制組件發(fā)熱損壞，每當(dāng)較大電流連續(xù)通過30s30s后，系統(tǒng)

54、就會控制電流使之逐漸減小。后，系統(tǒng)就會控制電流使之逐漸減小。 當(dāng)臨界控制狀態(tài)解除后，控制系統(tǒng)就當(dāng)臨界控制狀態(tài)解除后，控制系統(tǒng)就會再逐漸增大電流，一直達(dá)到正常的工作電流會再逐漸增大電流，一直達(dá)到正常的工作電流值為止。值為止。4. 4. 自診斷和安全控制自診斷和安全控制 該系統(tǒng)的電子控制單元具有故障自診斷該系統(tǒng)的電子控制單元具有故障自診斷功能，當(dāng)電子控制單元檢測到系統(tǒng)存在故障時功能，當(dāng)電子控制單元檢測到系統(tǒng)存在故障時即會顯示出相應(yīng)的故障碼，以便采取相應(yīng)的措即會顯示出相應(yīng)的故障碼，以便采取相應(yīng)的措施。施。 當(dāng)檢測出系統(tǒng)的基本部件如轉(zhuǎn)矩傳感當(dāng)檢測出系統(tǒng)的基本部件如轉(zhuǎn)矩傳感器、電動機、車速傳感器等出現(xiàn)故

55、障而導(dǎo)致系器、電動機、車速傳感器等出現(xiàn)故障而導(dǎo)致系統(tǒng)處于嚴(yán)重故障的情況下，系統(tǒng)就會使電磁離統(tǒng)處于嚴(yán)重故障的情況下，系統(tǒng)就會使電磁離合器斷開，停止轉(zhuǎn)向助力控制，確保系統(tǒng)安全、合器斷開，停止轉(zhuǎn)向助力控制，確保系統(tǒng)安全、可靠?？煽?。 6.3 6.3 電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)故障診斷和檢修電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)故障診斷和檢修 電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)一般都具有故電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)一般都具有故障自診斷功能，以監(jiān)測、診斷系統(tǒng)的工作情況。障自診斷功能，以監(jiān)測、診斷系統(tǒng)的工作情況。 當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，電子控制單元將當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，電子控制單元將其故障信息以代碼形式顯示出來，以使維修人其故障信息以代碼形式顯示出來，以

56、使維修人員快速、準(zhǔn)確地判斷出故障類型及故障部位。員快速、準(zhǔn)確地判斷出故障類型及故障部位。 下面以米拉下面以米拉(Mira)(Mira)轎車電動式轎車電動式EPSEPS系統(tǒng)為例介紹電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的故系統(tǒng)為例介紹電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的故障自診斷測試方法。障自診斷測試方法。1. 1. 警告燈的檢查警告燈的檢查 當(dāng)點火開關(guān)處于當(dāng)點火開關(guān)處于ONON位時，警告燈位時，警告燈應(yīng)點亮，發(fā)動機啟動后警告燈熄滅為正常。應(yīng)點亮，發(fā)動機啟動后警告燈熄滅為正常。 警告燈不亮?xí)r，檢查燈泡是否損壞，警告燈不亮?xí)r，檢查燈泡是否損壞，熔絲和導(dǎo)線是否斷路。熔絲和導(dǎo)線是否斷路。 若發(fā)動機啟動后，警告燈仍亮?xí)r，首若發(fā)動機啟動

57、后，警告燈仍亮?xí)r，首先應(yīng)考慮該系統(tǒng)是否處于保險狀態(tài)先應(yīng)考慮該系統(tǒng)是否處于保險狀態(tài)( (只有常規(guī)只有常規(guī)轉(zhuǎn)向工作，無電動助力轉(zhuǎn)向工作，無電動助力) )，并通過其自診斷系，并通過其自診斷系統(tǒng)進(jìn)行必要的檢查。統(tǒng)進(jìn)行必要的檢查。發(fā)動機啟動后警告燈熄滅為正常。發(fā)動機啟動后警告燈熄滅為正常。 警告燈不亮?xí)r，檢查燈泡是否損壞，警告燈不亮?xí)r，檢查燈泡是否損壞，熔絲和導(dǎo)線是否斷路。熔絲和導(dǎo)線是否斷路。 若發(fā)動機啟動后，警告燈仍亮?xí)r，首若發(fā)動機啟動后，警告燈仍亮?xí)r，首先應(yīng)考慮該系統(tǒng)是否處于保險狀態(tài)先應(yīng)考慮該系統(tǒng)是否處于保險狀態(tài)( (只有常規(guī)只有常規(guī)轉(zhuǎn)向工作，無電動助力轉(zhuǎn)向工作，無電動助力) )，并通過其自診斷系，并通過其自診斷系統(tǒng)進(jìn)行必要的檢查。統(tǒng)進(jìn)行必要的檢查。2. 2. 自診斷檢查的操作自診斷檢查的操作 將萬用表直流電壓擋的正測試棒接在將萬用表直流電壓擋的正測試棒