第十章汽車電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)課件

(最新整理)第十章汽車電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)2021/7/261(最新整理)第十章汽車電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)2021/7/261第十章

汽車電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)

1.概述2.電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和工作原理3.電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向的控制方法4.電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)實(shí)例5.電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)性能臺(tái)架試驗(yàn)

6.電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)檢測試驗(yàn)2021/7/262第十章汽車電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)1.概述2021/7/2

傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)不能很好的解決轉(zhuǎn)向時(shí)“輕”與“靈”的矛盾。即高的轉(zhuǎn)向靈敏性和好的操縱輕便性不可兼得。為解決這一矛盾，除采取盡量減輕自重、選擇最佳軸荷分配、提高轉(zhuǎn)向系統(tǒng)傳動(dòng)效率、減小主銷后傾角、選擇最佳轉(zhuǎn)向器速比曲線等措施外，通常都采用助力轉(zhuǎn)向方式。

一、對(duì)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的要求10.1概述2021/7/263傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)不能很好的解決轉(zhuǎn)向時(shí)“輕”

助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)應(yīng)達(dá)到如下要求：（1）能有效減小操縱力，特別是停車轉(zhuǎn)向操縱力。而行車轉(zhuǎn)向的操縱力應(yīng)不大于250N。（2）轉(zhuǎn)向靈敏性好。助力轉(zhuǎn)向的靈敏度是指在轉(zhuǎn)向器操縱下，轉(zhuǎn)向助力器產(chǎn)生助力作用的快慢程度。助力作用快，轉(zhuǎn)向就靈敏。（3）具有直線行駛的穩(wěn)定性，轉(zhuǎn)向結(jié)束時(shí)轉(zhuǎn)向盤應(yīng)可自動(dòng)回正；駕駛員應(yīng)有良好的“路感”。（4）要有隨動(dòng)作用。轉(zhuǎn)向車輪的偏轉(zhuǎn)角和駕駛員轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)角保持一定的關(guān)系，并能使轉(zhuǎn)向車輪保持在任意偏轉(zhuǎn)角位置上。（5）工作可靠。當(dāng)助力轉(zhuǎn)向失效或發(fā)生故障時(shí)，應(yīng)能保證通過人力進(jìn)行轉(zhuǎn)向操縱。2021/7/264 助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)應(yīng)達(dá)到如下要求：2021/7/264圖1助力轉(zhuǎn)向雙動(dòng)伺服機(jī)構(gòu)

助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是指在駕駛員的控制下，借助于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)通過液壓泵產(chǎn)生的液體壓力或電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)力來實(shí)現(xiàn)車輪轉(zhuǎn)向。是一種以駕駛員操縱方向盤（轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)角）為輸入信號(hào)，以轉(zhuǎn)向車輪的角位移為輸出信號(hào)的伺服機(jī)構(gòu)。

二、助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的功用2021/7/265圖1助力轉(zhuǎn)向雙動(dòng)伺服機(jī)構(gòu)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是指1.傳統(tǒng)液壓式助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（HPS）2.電子控制式液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(EHPS)3.電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(EPS)三、助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的類型

圖10-2電子控制式液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)

1—鎖銷2—小齒輪軸3—左腔4—右腔5—活塞6—?jiǎng)恿Ω?—橫拉桿8—齒條

9—小齒輪10—轉(zhuǎn)向齒輪箱11—柱塞12—油壓反力室13—電磁閥14—油泵15—儲(chǔ)油罐

16—分流閥17—阻尼孔18—旋轉(zhuǎn)閥19—扭桿20—控制閥軸2021/7/2661.傳統(tǒng)液壓式助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（HPS）三、助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的類型3.電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（EPS）

EPS是利用電動(dòng)機(jī)作為助力源，根據(jù)車速和轉(zhuǎn)向參數(shù)等，由電子控制單元（ECU）完成助力控制。圖2電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖1－轉(zhuǎn)向盤2－轉(zhuǎn)向軸3－電動(dòng)機(jī)4－離合器5－齒條6－小齒輪7－橫拉桿8－輸出軸9－減速機(jī)構(gòu)10－轉(zhuǎn)矩傳感器2021/7/2673.電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（EPS）EPS是利用四、電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的特點(diǎn)

電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（EPS）與液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（HPS）相比，優(yōu)點(diǎn)：

(1)助力性能優(yōu)EPS能在各種行駛工況下提供最佳助力，減小由路面不平所引起的對(duì)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的擾動(dòng)，改善汽車的轉(zhuǎn)向特性，減輕汽車低速行駛時(shí)的轉(zhuǎn)向操縱力，提高汽車高速行駛時(shí)的轉(zhuǎn)向穩(wěn)定性，進(jìn)而提高汽車的主動(dòng)安全性；并且可通過設(shè)置不同的轉(zhuǎn)向手力特性來滿足不同使用對(duì)象的需要。

(2)效率高

HPS為機(jī)械和液壓連接，效率較低，一般為60%～70%；而EPS為機(jī)械與電動(dòng)機(jī)直接連接，效率高，有的可高達(dá)90%以上。

(3)耗能少汽車在實(shí)際行駛過程中，處于轉(zhuǎn)向的時(shí)間約占行駛時(shí)間的5%。(4)“路感”好由于EPS內(nèi)部采用剛性連接，系統(tǒng)的滯后特性可以通過軟件加以控制，且可以根據(jù)駕駛員的操作習(xí)慣進(jìn)行調(diào)整。2021/7/268四、電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的特點(diǎn)2021/7/268

(5)回正性好

EPS結(jié)構(gòu)簡單，內(nèi)部阻力小，回正性好，從而可得到最佳的轉(zhuǎn)向回正特性，改善汽車操縱穩(wěn)定性。

(6)對(duì)環(huán)境污染少

HPS液壓回路中有液壓軟管和接頭，存在油液泄漏問題，而且液壓軟管不可回收，對(duì)環(huán)境有一定污染；而EPS對(duì)環(huán)境幾乎沒有污染。

(7)可以獨(dú)立于發(fā)動(dòng)機(jī)工作

EPS以電池為能源，以電動(dòng)機(jī)為動(dòng)力元件，只要電池電量充足，不論發(fā)動(dòng)機(jī)處于何種工作狀態(tài)，都可以產(chǎn)生助力作用。(8)應(yīng)用范圍廣

EPS可用于各種汽車，目前主要用于轎車和輕型載貨汽車上；而對(duì)于環(huán)保型純電動(dòng)汽車，由于沒有發(fā)動(dòng)機(jī)，EPS為最佳選擇。

(9)裝配性好且易于布置因?yàn)镋PS系統(tǒng)零部件數(shù)目少，主要部件均可以組合在一起，所以整體外形尺寸比HPS小，這為整車布置帶來方便，且易于在裝配線上安裝。2021/7/269

(5)回正性好EPS結(jié)構(gòu)簡單，內(nèi)部阻力小，回正性好，從而10.2電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作原理一、電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

圖10-3電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)

結(jié)構(gòu)示意圖

1—轉(zhuǎn)向盤2—轉(zhuǎn)向軸3—電動(dòng)機(jī)

4—離合器5—齒條6—小齒輪

7—橫拉桿8—輸出軸

9—減速機(jī)構(gòu)10—轉(zhuǎn)矩傳感器2021/7/261010.2電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作原理一、電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結(jié)圖3轉(zhuǎn)矩傳感器基本原理圖轉(zhuǎn)矩傳感器用于檢測作用于轉(zhuǎn)向盤上的轉(zhuǎn)矩信號(hào)的大小與方向。在線圈的U、T兩端施加連續(xù)的脈沖電壓信號(hào)Ui，當(dāng)轉(zhuǎn)向桿上的轉(zhuǎn)矩為零時(shí)，在V、W兩端的電位差Uo＝0。如果轉(zhuǎn)向桿上存在轉(zhuǎn)矩時(shí)，定子與轉(zhuǎn)子的相對(duì)轉(zhuǎn)角不為零，此時(shí)轉(zhuǎn)子與定子間產(chǎn)生角位移θ。各個(gè)極靴的磁通產(chǎn)生差別，電橋失去平衡，在V、W之間出現(xiàn)電位差。這個(gè)電位差與桿的扭轉(zhuǎn)角θ和輸入電壓Ui成比例。若比例系數(shù)為k則有由V、W兩端的電位差Uo就可以知道轉(zhuǎn)向盤桿的扭轉(zhuǎn)角，從而便可以知道轉(zhuǎn)向盤桿的轉(zhuǎn)矩。扭桿式電位計(jì)轉(zhuǎn)矩傳感器基本原理1、轉(zhuǎn)矩傳感器：2021/7/2611圖3轉(zhuǎn)矩傳感器基本原理圖轉(zhuǎn)矩傳感器用于檢測作用于轉(zhuǎn)向盤上圖10-5非接觸式轉(zhuǎn)矩傳感器

1—檢測環(huán)2—輸入軸

3—檢測線圈4—輸出軸2021/7/2612圖10-5非接觸式轉(zhuǎn)矩傳感器

1—檢測環(huán)2—輸入軸

3—2、車速傳感器:車速傳感器常采用電磁感應(yīng)式傳感器，安裝在變速箱上。該傳感器根據(jù)車速的變化，把主副兩個(gè)系統(tǒng)的脈沖信號(hào)傳送給ECU，由于是兩個(gè)系統(tǒng)，因此信號(hào)的可靠性提高了。3、電動(dòng)機(jī):

EPS的動(dòng)力源是電動(dòng)機(jī)，通常采用無刷永磁式直流電動(dòng)機(jī)，其功能是根據(jù)ECU的指令產(chǎn)生相應(yīng)的輸出轉(zhuǎn)矩。轉(zhuǎn)向助力用的電動(dòng)機(jī)需要正反轉(zhuǎn)控制。一種比較簡單適用的轉(zhuǎn)向助力電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制電路如圖4所示。

圖4電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制電路a1端得到輸入信號(hào)時(shí)電動(dòng)機(jī)有電流通過而正轉(zhuǎn)a2端得到輸入信號(hào)時(shí)電動(dòng)機(jī)有電流通過而反轉(zhuǎn)控制三極管基極電流信號(hào)觸發(fā)端2021/7/26132、車速傳感器:車速傳感器常采用電磁感應(yīng)式傳感器，安裝在變速4、離合器：離合器采用干式電磁式離合器，其功能是保證EPS在預(yù)先設(shè)定的車速范圍內(nèi)閉合。當(dāng)車速超出設(shè)定車速范圍時(shí)，離合器斷開，電動(dòng)機(jī)不再提供助力，轉(zhuǎn)入手動(dòng)轉(zhuǎn)向狀態(tài)。另外，當(dāng)電動(dòng)機(jī)發(fā)生故障時(shí)，離合器將自動(dòng)斷開。圖5電磁離合器工作原理圖1－滑環(huán)2－線圈3－壓板4－花鍵5－從動(dòng)軸6－主動(dòng)輪7－滾珠軸承工作原理:當(dāng)電流通過滑環(huán)進(jìn)入離合器線圈時(shí)，主動(dòng)輪產(chǎn)生電磁吸力，帶花鍵的壓板被吸引與主動(dòng)輪壓緊，電動(dòng)機(jī)的動(dòng)力經(jīng)過電機(jī)軸、主動(dòng)輪、壓板、花鍵、從動(dòng)軸傳給執(zhí)行機(jī)構(gòu)。2021/7/26144、離合器：離合器采用干式電磁式離合器，其功能是保證EPS在5、減速機(jī)構(gòu):減速機(jī)構(gòu)是用來增大電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩。

6、電子控制單元（ECU）：EPS的電子控制單元通常是一個(gè)8位單片機(jī)系統(tǒng)，是由一個(gè)8位單片機(jī)，另加一個(gè)256字節(jié)的RAM、4KRAM及一個(gè)D/A轉(zhuǎn)換器組成。其工作過程是當(dāng)轉(zhuǎn)矩信號(hào)和車速信號(hào)輸入單片機(jī)后，單片機(jī)根據(jù)這些信號(hào)計(jì)算出最優(yōu)化助力轉(zhuǎn)矩，然后輸出此值給D/A轉(zhuǎn)換器，輸出電流指令信號(hào)給電機(jī)控制電路，由控制電路以決定電動(dòng)機(jī)作用的大小和方向。ECU還具有安全保護(hù)和故障診斷功能。

2021/7/26155、減速機(jī)構(gòu):減速機(jī)構(gòu)是用來增大電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩。6、電子不轉(zhuǎn)向時(shí)，助力電動(dòng)機(jī)不工作；當(dāng)方向盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，與轉(zhuǎn)向軸相連的轉(zhuǎn)矩傳感器不斷地測出作用于轉(zhuǎn)向軸上的轉(zhuǎn)矩，并由此產(chǎn)生一個(gè)電壓信號(hào)；同時(shí)，由車速傳感器測出的汽車車速，也產(chǎn)生一個(gè)電壓信號(hào)。這兩路信號(hào)均被傳輸?shù)诫娮涌刂茊卧‥CU），經(jīng)過其運(yùn)算處理后，由ECU向電動(dòng)機(jī)和離合器發(fā)出控制指令，即向其輸出一個(gè)適合的電流，在離合器結(jié)合的同時(shí)使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生一個(gè)轉(zhuǎn)矩，該轉(zhuǎn)矩經(jīng)與電動(dòng)機(jī)連在一起的離合器、減速機(jī)構(gòu)減速增矩后，施加在輸出軸上，輸出軸的下端與齒輪齒條轉(zhuǎn)向器總成中的小齒輪相連，于是由電動(dòng)機(jī)發(fā)出的轉(zhuǎn)矩最后通過齒輪齒條轉(zhuǎn)向器施加到汽車的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)上，使之得到一個(gè)與工況相適應(yīng)的轉(zhuǎn)向助力。二、電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的工作原理圖10-3電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)

結(jié)構(gòu)示意圖

1—轉(zhuǎn)向盤2—轉(zhuǎn)向軸3—電動(dòng)機(jī)

4—離合器5—齒條6—小齒輪

7—橫拉桿8—輸出軸

9—減速機(jī)構(gòu)10—轉(zhuǎn)矩傳感器2021/7/2616不轉(zhuǎn)向時(shí)，助力電動(dòng)機(jī)不工作；二、電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的工作原理圖10.3電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向的控制方法一、電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向的控制原理

電子控制電動(dòng)動(dòng)力轉(zhuǎn)向的控制系統(tǒng)如圖9所示。該系統(tǒng)的核心是一個(gè)有4KBROM和256KBRAM的8位微機(jī)。圖9電子控制電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向的控制系統(tǒng)2021/7/261710.3電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向的控制方法一、電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向的控制原理二、電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向的控制策略

EPS系統(tǒng)可以對(duì)轉(zhuǎn)向過程中的每個(gè)環(huán)節(jié)（轉(zhuǎn)向、回正、中間位置）進(jìn)行精確控制，從而提高汽車轉(zhuǎn)向助力性能。微機(jī)可以根據(jù)各種傳感器的信號(hào)，判斷轉(zhuǎn)向狀態(tài)，選擇執(zhí)行不同控制模式，根據(jù)這些要求，制定EPS的控制策略?！镏刂?/p>

助力控制是在轉(zhuǎn)向過程（轉(zhuǎn)向角增大）中為減輕轉(zhuǎn)向盤的操縱力，通過減速機(jī)構(gòu)把電機(jī)轉(zhuǎn)矩作用到機(jī)械轉(zhuǎn)向系（轉(zhuǎn)向軸、齒輪、齒條）上的一種基本控制模式。助力控制的驅(qū)動(dòng)方式為（參見圖4電動(dòng)機(jī)控制電路圖）：使三極管V1導(dǎo)通，V2、V3管截止，V4管斬波。該控制利用電機(jī)轉(zhuǎn)矩和電機(jī)電流成比例的特性，由轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)矩傳感器檢測的轉(zhuǎn)矩信號(hào)和由車速傳感器檢測的車速信號(hào)輸入控制器單片機(jī)中，根據(jù)預(yù)制的不同車速下“轉(zhuǎn)矩－電機(jī)助力目標(biāo)電流表”，確定出電機(jī)助力的目標(biāo)電流，通過對(duì)反饋電流與電機(jī)目標(biāo)電流相比較，利用PID調(diào)節(jié)器進(jìn)行調(diào)節(jié)，輸出PWM信號(hào)到驅(qū)動(dòng)回路以驅(qū)動(dòng)電機(jī)產(chǎn)生合適的助力?！锘卣刂?/p>

回正控制是為改善轉(zhuǎn)向回正特性的一種控制模式?；卣刂浦饕糜诘退傩旭偅藭r(shí)電動(dòng)機(jī)控制電路實(shí)行斷路，即四個(gè)三極管均處于截止?fàn)顟B(tài)，保持機(jī)械系統(tǒng)原有的回正特性。對(duì)于高速行駛，為防止轉(zhuǎn)向回正超調(diào)，采用阻尼控制方式。2021/7/2618二、電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向的控制策略EPS系統(tǒng)可以對(duì)轉(zhuǎn)★阻尼控制

阻尼控制是汽車運(yùn)行時(shí)為提高高速直線行駛穩(wěn)定性的一種控制模式。汽車高速行駛時(shí)，如果轉(zhuǎn)向過于靈敏，會(huì)影響汽車的行駛穩(wěn)定性，為提高直線行駛的穩(wěn)定性，在死區(qū)范圍內(nèi)進(jìn)行阻尼控制。電機(jī)理想模型的基本方程為：（11）式中u（t）、—分別為電機(jī)的端電壓和電樞電流；ω（t）—電機(jī)轉(zhuǎn)速；Ra、La——分別為電機(jī)等效內(nèi)阻和電感；KE——電動(dòng)勢常數(shù)。EPS系統(tǒng)中所用電機(jī)的電樞電感很小，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢可忽略不計(jì)。若將電機(jī)兩端短路，則有

因此，用一定占空比的PWM信號(hào)在電動(dòng)機(jī)控制電路內(nèi)部使電機(jī)短路，電機(jī)旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的反電動(dòng)勢形成阻礙電機(jī)繼續(xù)旋轉(zhuǎn)的阻尼轉(zhuǎn)矩，改變占空比，即改變了阻尼轉(zhuǎn)矩的大小。（12）2021/7/2619★阻尼控制阻尼控制是汽車運(yùn)行時(shí)為提高高速直線行駛穩(wěn)定三、電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向的控制邏輯

圖10助力電動(dòng)機(jī)控制邏輯

2021/7/2620三、電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向的控制邏輯圖10助力電動(dòng)機(jī)控制邏輯20四、電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向的控制流程

圖11控制軟件流程圖2021/7/2621四、電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向的控制流程圖11控制軟件流程圖2021/10.4電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)實(shí)例一、富士重工電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)

1、系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)圖12控制系統(tǒng)的電路框圖核心是一個(gè)有8k字節(jié)ROM和256字節(jié)RAM的8位單片機(jī)

10位10位2021/7/262210.4電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)實(shí)例一、富士重工電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)12、系統(tǒng)控制過程

系統(tǒng)控制過程一般包括助力轉(zhuǎn)矩控制過程和安全功能有關(guān)的控制過程。

控制過程是：轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)向角信號(hào)經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換器后輸入計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)根據(jù)這些信號(hào)和車速計(jì)算出最優(yōu)化的助力轉(zhuǎn)矩。電子控制器將輸出的數(shù)字量經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為模擬量，再將其輸入電流控制電路。電流控制電路把來自計(jì)算機(jī)的電流指令值同電機(jī)電流實(shí)際值進(jìn)行比較，并產(chǎn)生一個(gè)差值信號(hào)。該差值信號(hào)被送到電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，便向電動(dòng)機(jī)提供控制電流并驅(qū)動(dòng)動(dòng)力裝置。3、控制系統(tǒng)的功能

（1）控制助力轉(zhuǎn)矩的功能

車速感應(yīng)控制型助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是由車速控制助力轉(zhuǎn)矩的系統(tǒng)，在每一種車速下都可以獲得最優(yōu)化的轉(zhuǎn)向助力轉(zhuǎn)矩。

圖13全電子控制的助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)助力轉(zhuǎn)矩特性曲線2021/7/26232、系統(tǒng)控制過程系統(tǒng)控制過程一般包括助力轉(zhuǎn)矩控制過系統(tǒng)還可根據(jù)轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩變化率、轉(zhuǎn)向角速度和轉(zhuǎn)向角進(jìn)行控制，以改善瞬態(tài)轉(zhuǎn)向靈敏度.圖14控制功能框圖該系統(tǒng)具有回正作用裝置，可根據(jù)轉(zhuǎn)角傳感器輸入的信號(hào)，產(chǎn)生回正作用力，使轉(zhuǎn)向輪返回到中間位置。（2）自診斷和安全功能

當(dāng)出現(xiàn)任何一種故障時(shí)，系統(tǒng)均可顯示出相應(yīng)的故障代碼。系統(tǒng)有30多種故障檢查項(xiàng)目，如果同時(shí)出現(xiàn)兩個(gè)或多個(gè)故障時(shí)，系統(tǒng)可依次顯示其故障代碼。2021/7/2624系統(tǒng)還可根據(jù)轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩變化率、轉(zhuǎn)向角速度和轉(zhuǎn)向角進(jìn)行控制，以改4.全電子控制電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的特點(diǎn)全電子控制的動(dòng)力助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的轉(zhuǎn)向作用力控制范圍寬，并能根據(jù)駕駛條件設(shè)置最優(yōu)化的轉(zhuǎn)向作用力特性，其特點(diǎn)主要是：（1）可以十分靈活地修改轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)向角和車速信號(hào)的軟件控制邏輯，并能自由地設(shè)置轉(zhuǎn)向助力特性。（2）根據(jù)轉(zhuǎn)向角進(jìn)行回復(fù)控制和根據(jù)轉(zhuǎn)向角速度進(jìn)行阻尼控制，可提供最優(yōu)化的轉(zhuǎn)向返回特性。（3）由于僅當(dāng)需要時(shí)電機(jī)才運(yùn)行，所以動(dòng)力損耗和燃料消耗均可降到最低。（4）利用電機(jī)慣性的質(zhì)量阻尼效應(yīng)可以使轉(zhuǎn)向軸的顫動(dòng)降到最小。2021/7/26254.全電子控制電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的特點(diǎn)全電子控制的動(dòng)力助力轉(zhuǎn)1－車速傳感器2－速度表引出電纜的部位3－傳動(dòng)軸4－車速信號(hào)（主）5－車速宿號(hào)（副）6－ECPS電子控制器7－副駕駛員腳下部位8－電動(dòng)機(jī)9－扭桿10－齒條11－點(diǎn)火電源12－蕾電池13—發(fā)電信號(hào)14－指示燈電流15－提高怠速電流16－電動(dòng)機(jī)電流17－離合器電流18－轉(zhuǎn)矩信號(hào)（主）19－轉(zhuǎn)矩信號(hào)（副）20－離合器21－電動(dòng)機(jī)齒輪22－傳動(dòng)齒輪23－小齒輪24－點(diǎn)火開關(guān)25－熔斷絲26－轉(zhuǎn)矩傳感器27－轉(zhuǎn)向器齒輪總成28－交流發(fā)電機(jī)（L端子）29－指示燈30－怠速提高電閥31－發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制器32－電動(dòng)機(jī)與離合器圖15三菱“米尼卡”車ECPS的結(jié)構(gòu)原理

二、三菱“米尼卡”車電子控制電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)

(ECPS)

2021/7/26261－車速傳感器2－速度表引出電纜的部位3－傳動(dòng)軸圖16電子控制器電路示意圖1－點(diǎn)火開關(guān)（IGI）2－交流發(fā)電機(jī)（L端子）3－易熔線4－電動(dòng)機(jī)與離合器4.1－電動(dòng)機(jī)4.2－離合器5－轉(zhuǎn)矩傳感器5.1－副傳感器5.2－主傳感器6－自我修正控制7－發(fā)電檢測8－電源電路9－電流極性控制10－驅(qū)動(dòng)電路11－中間、轉(zhuǎn)向、操縱力的檢測，主、副轉(zhuǎn)矩傳感器之差12－8位單片機(jī)13－傳感器、執(zhí)行部件故障檢測14－電動(dòng)機(jī)工作檢測15－車速、加減速基準(zhǔn)車速的對(duì)比，主副車速傳感器之差16－自診斷測用端子17－二極管18－車速傳感器2021/7/2627圖16電子控制器電路示意圖1－點(diǎn)火開關(guān)（IGI）2－圖17ECPS的控制方框圖a.在發(fā)動(dòng)機(jī)已被起動(dòng)時(shí)，交流發(fā)電機(jī)L端子的電壓加到電子控制器上。當(dāng)檢測到發(fā)動(dòng)機(jī)處于起動(dòng)姿態(tài)時(shí)，動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)轉(zhuǎn)為工作狀態(tài)。b.行車時(shí)車速高于30km/h時(shí)，轉(zhuǎn)換成普通的轉(zhuǎn)向控制，離合器處于分離狀態(tài)。車速低于27km/h時(shí)，ECPS的電子控制器又輸出離合器信號(hào)和電動(dòng)機(jī)電流，普通轉(zhuǎn)向控制又轉(zhuǎn)換為動(dòng)力轉(zhuǎn)向的工作方式。2021/7/2628圖17ECPS的控制方框圖a.在發(fā)動(dòng)機(jī)已被起動(dòng)時(shí)，交流發(fā)10.5電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)性能臺(tái)架試驗(yàn)

進(jìn)行電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)性能臺(tái)架試驗(yàn)的目的是求出在變負(fù)載條件下描述電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)性能的主要特性曲線，即表征電機(jī)轉(zhuǎn)矩（電流）、轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)矩和車速三者之間的關(guān)系曲線。在進(jìn)行電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)性能試驗(yàn)之前，需要對(duì)電機(jī)電流傳感器、轉(zhuǎn)矩傳感器進(jìn)行標(biāo)定。1.電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)性能試驗(yàn)臺(tái)

圖17電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)性能試驗(yàn)臺(tái)試驗(yàn)對(duì)象:電機(jī)為直流永磁式的轉(zhuǎn)向軸助力式的EPS.額定功率180w，額定電壓12v，額定電流30A，額定轉(zhuǎn)矩1.1Nm，額定轉(zhuǎn)速1200r/min，用蝸輪蝸桿減速器速比15：l。2021/7/262910.5電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)性能臺(tái)架試驗(yàn)進(jìn)行電動(dòng)助力轉(zhuǎn)圖18控制器信號(hào)接口圖1—點(diǎn)火信號(hào)2—車速3—轉(zhuǎn)矩傳感器電源正4—未用5—故障指示燈6—離合器正7—發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速8—轉(zhuǎn)矩主信號(hào)9—轉(zhuǎn)矩傳感器電源負(fù)10—轉(zhuǎn)矩故障判斷11—離合器負(fù)12—故障碼接口13—電視正14—電視負(fù)15—電池正16—電池負(fù)

按接口定義，正確地接入有關(guān)信號(hào)，當(dāng)控制器檢測到發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火信號(hào)后，便進(jìn)行自檢，包括對(duì)轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)矩、車速、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速以及蓄電池電壓等信號(hào)進(jìn)行檢測。如果上述信號(hào)正常，控制程序開始運(yùn)行，安全繼電器及電磁離合器吸合，控制器進(jìn)入工作狀態(tài)。

當(dāng)駕駛員轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤時(shí)，轉(zhuǎn)矩傳感器將轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)矩信號(hào)送到控制器，控制器根據(jù)轉(zhuǎn)矩、車速信號(hào)和反饋電流信號(hào)進(jìn)行處理運(yùn)算后，將控制信號(hào)輸出到驅(qū)動(dòng)單元，驅(qū)動(dòng)電機(jī)產(chǎn)生合適的助力轉(zhuǎn)矩，輔助駕駛員完成轉(zhuǎn)向操作。2021/7/2630圖18控制器信號(hào)接口圖按接口定義，正確地接2、電機(jī)電流傳感器的標(biāo)定

圖19反饋精密電阻標(biāo)定曲線

助力電流是表征電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)助力特性的重要參數(shù)之一。被試電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的ECU，在其與電機(jī)電樞連接的回路中串聯(lián)一精密電阻，通過運(yùn)放電路測量該電阻兩端電壓即得到參與控制計(jì)算的反饋電流值。該精密電阻R的標(biāo)定曲線如圖19所示，通過線性擬合可得該電阻的阻值約為4.5mΩ。2021/7/26312、電機(jī)電流傳感器的標(biāo)定圖19反饋精密電阻標(biāo)定曲線3、

轉(zhuǎn)矩傳感器輸出特性

電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)根據(jù)作用在轉(zhuǎn)向盤上的轉(zhuǎn)矩信號(hào)和車速信號(hào)控制電機(jī)產(chǎn)生相應(yīng)的助力轉(zhuǎn)矩，因此轉(zhuǎn)矩傳感器的輸出特性（轉(zhuǎn)向盤輸入轉(zhuǎn)矩Ts與輸出電壓U0的關(guān)系）對(duì)電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)性能至關(guān)重要，進(jìn)行轉(zhuǎn)矩傳感器輸出特性試驗(yàn)時(shí)，固定轉(zhuǎn)向管柱下端，將轉(zhuǎn)矩標(biāo)定盤固定在轉(zhuǎn)向盤上，左右連續(xù)加載和卸載，測得該系統(tǒng)轉(zhuǎn)矩傳感器輸出電壓與加載轉(zhuǎn)矩Ts的關(guān)系。圖20轉(zhuǎn)矩傳感器輸出特性輸出特性呈良好的線性關(guān)系2021/7/26323、轉(zhuǎn)矩傳感器輸出特性電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)根據(jù)4、電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)助力特性

圖21無助力狀態(tài)下電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)機(jī)械特性

轉(zhuǎn)向和回正曲線不重合是由于彈簧負(fù)載箱滑動(dòng)端的運(yùn)動(dòng)摩擦及轉(zhuǎn)向系內(nèi)摩擦而造成的；左右兩端的尖峰是齒條運(yùn)動(dòng)到極限位置時(shí)轉(zhuǎn)向盤上仍施加轉(zhuǎn)矩而形成的。2021/7/26334、電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)助力特性圖21無助力狀態(tài)下電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向圖22不同車速下的轉(zhuǎn)向助力特性曲線

有助力狀態(tài)下的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的主要性能，可用某一負(fù)載下不同車速va時(shí)的電機(jī)轉(zhuǎn)矩Tm（或電流I）隨轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)矩Ts變化的曲線簇（助力特性曲線）來表示。在試驗(yàn)臺(tái)上，為了便于進(jìn)行性能的比較，試驗(yàn)取常用負(fù)載1000N，車速為0～80km/h作為試驗(yàn)的條件。2021/7/2634圖22不同車速下的轉(zhuǎn)向助力特性曲線有助力狀態(tài)下圖10-25零車速時(shí)的轉(zhuǎn)向助力特性曲線圖10-26轉(zhuǎn)向助力曲線斜率與車速關(guān)系2)該系統(tǒng)各特性曲線最大值點(diǎn)的助力電流隨車速的增大而減小。1)所有的助力曲線基本上均從死區(qū)端點(diǎn)開始隨轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)矩的增大，近似線性增加，直至達(dá)到試驗(yàn)載荷下的最大值點(diǎn)或飽和點(diǎn)。2021/7/2635圖10-25零車速時(shí)的轉(zhuǎn)向助力特性曲線圖10-26轉(zhuǎn)通過對(duì)該電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)進(jìn)行臺(tái)架試驗(yàn)，得到如下結(jié)論：（l）相同車速下，電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)助力值從死區(qū)至飽和點(diǎn)隨轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)矩的增加基本呈線性增大。（2）相同負(fù)載下，電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的助力曲線斜率隨車速的增大而減小，當(dāng)車速超過80km/h時(shí)，電機(jī)助力很小，且?guī)缀醪浑S車速而變化。（3）電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)轉(zhuǎn)矩傳感器以2.5V作為輸出零點(diǎn)，左、右呈線性變化，轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)到左、右極限位置時(shí)，輸出電壓分別為1.1V和3.9V。（4）為提高轉(zhuǎn)向盤中間位置時(shí)的路感，電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)定轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)矩死區(qū)范圍為±1Nm，即在此轉(zhuǎn)矩范圍內(nèi)，電機(jī)不提供助力。2021/7/2636通過對(duì)該電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)進(jìn)行臺(tái)架試驗(yàn)，得到如下結(jié)論：202110.6電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)檢測試驗(yàn)一、試驗(yàn)?zāi)康呐c要求

1)進(jìn)一步了解汽車電子控制動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、原理。

2)掌握電子控制動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)部件、總成的檢測方法。

3)掌握汽車電子控制動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的常見故障類型及檢

測診斷方法。

4)掌握電子控制動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)故障碼的讀取方法。

二、試驗(yàn)用品

1)三菱“米尼卡”試驗(yàn)用車。

2)數(shù)字萬用表、舉升機(jī)。

3)相關(guān)維修手冊(cè)、常用工具。

2021/7/263710.6電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)檢測試驗(yàn)一、試驗(yàn)?zāi)康呐c要求

1)三、試驗(yàn)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范

1)GB/T15746—1995《汽車修理質(zhì)量檢查評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》。

2)GB7258—2004《機(jī)動(dòng)車運(yùn)行安全技術(shù)條件》。

3)GB/T3798—2005《汽車大修竣工出廠技術(shù)條件》。

4)三菱汽車維修手冊(cè)。

2021/7/2638三、試驗(yàn)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范

1)GB/T15746—199圖10-25EPS各部件插接器端子排列

a)電動(dòng)機(jī)插接器b)轉(zhuǎn)矩傳感器和電磁離合器插接器c)車速傳感器插接器四、試驗(yàn)內(nèi)容與方法

1.電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的檢測

(1)轉(zhuǎn)矩傳感器的檢測

1)從轉(zhuǎn)向機(jī)總成上拔開轉(zhuǎn)矩傳感器插接器，其端子排列如圖10-25b所示，測量轉(zhuǎn)矩傳感器3號(hào)與5號(hào)端子之間、8號(hào)與10號(hào)端子之間的電阻，標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)為(2.18±0.66)kΩ。2021/7/2639圖10-25EPS各部件插接器端子排列

a)電動(dòng)機(jī)插接器表10-1轉(zhuǎn)矩傳感器端子電壓測量標(biāo)準(zhǔn)序號(hào)測量部分測量值傳感器狀態(tài)13號(hào)與5號(hào)端子之間，8號(hào)與10號(hào)端子之間=2．5V良好23號(hào)與5號(hào)端子之間，8號(hào)與10號(hào)端子之間>4．7V斷路33號(hào)與5號(hào)端子之間，8號(hào)與10號(hào)端子之間<0．3V短路2)用萬用表直流電壓擋測量上述各端子之間的電壓，用以判定轉(zhuǎn)矩傳感器是否良好。2021/7/2640表10-1轉(zhuǎn)矩傳感器端子電壓測量標(biāo)準(zhǔn)序號(hào)測量部分(2)電磁離合器的檢測

斷開電磁離合器插接器，其端子排列如圖10-25b所示。

(3)直流電動(dòng)機(jī)的檢測電動(dòng)機(jī)插接器的端子排列如圖10-25a所示。

(4)車速傳感器的檢測

1)從變速器上拆下車速傳感器，用手轉(zhuǎn)動(dòng)車速傳感器的轉(zhuǎn)子，檢查其能否順利運(yùn)轉(zhuǎn)，若有卡滯應(yīng)予更換。

2)拔開車速傳感器插接器，其端子排列如圖10-25c所示。

2021/7/2641(2)電磁離合器的檢測斷開電磁離合器插接器，其端子排列如圖10-26自診斷操作

a)自診斷插接器b)故障碼輸出波形

1—多點(diǎn)燃油噴射2—電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向A—連接片2.電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)故障碼的讀取

(1)自診斷操作自診斷操作如圖10-26所示。2021/7/2642圖10-26自診斷操作

a)自診斷插接器b)故障碼輸出表10-2三菱微型汽車ES系統(tǒng)故障碼及含義表故障碼檢查診斷項(xiàng)目故障碼檢查診斷項(xiàng)目0正常41直流電動(dòng)機(jī)11轉(zhuǎn)向力矩傳感器（主）42直流電動(dòng)機(jī)電流12轉(zhuǎn)向力矩傳感器（副）43直流電動(dòng)機(jī)過電流13轉(zhuǎn)向力矩傳感器（主、副側(cè)壓差過大）44直流電動(dòng)機(jī)鎖止21車速傳感器（主）51電磁離合器22車速傳感器（主、副壓差過大）54ESP控制裝置23車速傳感器（主）電壓急減55轉(zhuǎn)向力矩傳感器E/F回路不良31交流發(fā)電機(jī)L端子—ESP控制裝置（微機(jī)）不良2021/7/2643表10-2三菱微型汽車ES系統(tǒng)故障碼及含義表故障碼檢查(2)故障檢測實(shí)例某三菱微型汽車轉(zhuǎn)向裝置時(shí)常失效而停駛。

1)進(jìn)行自診斷操作。2)再現(xiàn)試驗(yàn)。

3)故障碼41的檢查。4)故障碼42的檢查。

5)故障碼43的檢查。6)故障碼44的檢查。3)故障碼41的檢查。

①拆下電動(dòng)機(jī)導(dǎo)線插接器，用萬用表電阻擋檢查電動(dòng)機(jī)的兩接線端子之間、端子與接地(外殼)之間的導(dǎo)通狀態(tài)。電動(dòng)機(jī)兩接線端子之間應(yīng)為導(dǎo)通狀態(tài)，若不通，則表明內(nèi)部斷路；電動(dòng)機(jī)接線端子與接地(外殼)之間應(yīng)不通，若導(dǎo)通，則表明兩接線端子與外殼之間有短路故障。

②若電動(dòng)機(jī)及其接線端子均正常，應(yīng)檢查轉(zhuǎn)向機(jī)總成到ECU之間的導(dǎo)線是否良好(用手晃動(dòng)導(dǎo)線插接器固定是否松動(dòng))，若導(dǎo)線正常，則表明ECU不良。③檢查導(dǎo)線無異常時(shí)，再進(jìn)行行駛試驗(yàn)，若故障碼不再出現(xiàn)，轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤，檢查電動(dòng)機(jī)的工作狀態(tài)。2021/7/2644(2)故障檢測實(shí)例某三菱微型汽車轉(zhuǎn)向裝置時(shí)常失效而停駛。五、試驗(yàn)注意事項(xiàng)

1)試驗(yàn)時(shí)嚴(yán)格按照操作規(guī)程進(jìn)行，注意用電安全。

2)在使用萬用表時(shí)，注意擋位的選擇。

3)在測量電壓時(shí)，點(diǎn)火開關(guān)應(yīng)處于“ON”位置，蓄電池電壓應(yīng)不小于11V。

4)測量電阻時(shí)要在垂直和水平方向輕輕搖動(dòng)導(dǎo)線，以提高準(zhǔn)確性。5)檢查線路斷路故障時(shí)，應(yīng)先脫開ECU和相應(yīng)傳感器的連接器，然后測量連接器相應(yīng)端子間的電阻，以確定是否有斷路或接觸不良。

6)在拆卸發(fā)動(dòng)機(jī)微機(jī)控制系統(tǒng)線路之前，應(yīng)首先切斷電源，即將點(diǎn)火開關(guān)斷開(OFF)，拆下蓄電池負(fù)極搭鐵線。

7)測量兩個(gè)端子間或兩條線路間的電壓時(shí)，應(yīng)將萬用表的兩個(gè)表筆與被測的兩個(gè)端子或兩根導(dǎo)線接觸；測量某個(gè)端子或某條線路的電壓時(shí)，應(yīng)采用將萬用表的正表筆與被測的端子或線路接觸，而將萬用表的負(fù)表筆與地線接觸正確的方法查找電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)傳感器及執(zhí)行元件的故障。

2021/7/2645五、試驗(yàn)注意事項(xiàng)

1)試驗(yàn)時(shí)嚴(yán)格按照操作規(guī)程進(jìn)行，注意用電思考題與習(xí)題

1.簡述對(duì)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的基本要求。2.電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)具有哪些特點(diǎn)?3.試分析電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的工作原理。4.簡述電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的控制原理及控制策略。2021/7/2646思考題與習(xí)題

1.簡述對(duì)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的基本要求。2021/2021/7/26472021/7/2647(最新整理)第十章汽車電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)2021/7/2648(最新整理)第十章汽車電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)2021/7/261第十章

汽車電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)

1.概述2.電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和工作原理3.電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向的控制方法4.電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)實(shí)例5.電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)性能臺(tái)架試驗(yàn)

6.電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)檢測試驗(yàn)2021/7/2649第十章汽車電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)1.概述2021/7/2

傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)不能很好的解決轉(zhuǎn)向時(shí)“輕”與“靈”的矛盾。即高的轉(zhuǎn)向靈敏性和好的操縱輕便性不可兼得。為解決這一矛盾，除采取盡量減輕自重、選擇最佳軸荷分配、提高轉(zhuǎn)向系統(tǒng)傳動(dòng)效率、減小主銷后傾角、選擇最佳轉(zhuǎn)向器速比曲線等措施外，通常都采用助力轉(zhuǎn)向方式。

一、對(duì)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的要求10.1概述2021/7/2650傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)不能很好的解決轉(zhuǎn)向時(shí)“輕”

助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)應(yīng)達(dá)到如下要求：（1）能有效減小操縱力，特別是停車轉(zhuǎn)向操縱力。而行車轉(zhuǎn)向的操縱力應(yīng)不大于250N。（2）轉(zhuǎn)向靈敏性好。助力轉(zhuǎn)向的靈敏度是指在轉(zhuǎn)向器操縱下，轉(zhuǎn)向助力器產(chǎn)生助力作用的快慢程度。助力作用快，轉(zhuǎn)向就靈敏。（3）具有直線行駛的穩(wěn)定性，轉(zhuǎn)向結(jié)束時(shí)轉(zhuǎn)向盤應(yīng)可自動(dòng)回正；駕駛員應(yīng)有良好的“路感”。（4）要有隨動(dòng)作用。轉(zhuǎn)向車輪的偏轉(zhuǎn)角和駕駛員轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)角保持一定的關(guān)系，并能使轉(zhuǎn)向車輪保持在任意偏轉(zhuǎn)角位置上。（5）工作可靠。當(dāng)助力轉(zhuǎn)向失效或發(fā)生故障時(shí)，應(yīng)能保證通過人力進(jìn)行轉(zhuǎn)向操縱。2021/7/2651 助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)應(yīng)達(dá)到如下要求：2021/7/264圖1助力轉(zhuǎn)向雙動(dòng)伺服機(jī)構(gòu)

助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是指在駕駛員的控制下，借助于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)通過液壓泵產(chǎn)生的液體壓力或電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)力來實(shí)現(xiàn)車輪轉(zhuǎn)向。是一種以駕駛員操縱方向盤（轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)角）為輸入信號(hào)，以轉(zhuǎn)向車輪的角位移為輸出信號(hào)的伺服機(jī)構(gòu)。

二、助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的功用2021/7/2652圖1助力轉(zhuǎn)向雙動(dòng)伺服機(jī)構(gòu)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是指1.傳統(tǒng)液壓式助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（HPS）2.電子控制式液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(EHPS)3.電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(EPS)三、助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的類型

圖10-2電子控制式液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)

1—鎖銷2—小齒輪軸3—左腔4—右腔5—活塞6—?jiǎng)恿Ω?—橫拉桿8—齒條

9—小齒輪10—轉(zhuǎn)向齒輪箱11—柱塞12—油壓反力室13—電磁閥14—油泵15—儲(chǔ)油罐

16—分流閥17—阻尼孔18—旋轉(zhuǎn)閥19—扭桿20—控制閥軸2021/7/26531.傳統(tǒng)液壓式助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（HPS）三、助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的類型3.電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（EPS）

EPS是利用電動(dòng)機(jī)作為助力源，根據(jù)車速和轉(zhuǎn)向參數(shù)等，由電子控制單元（ECU）完成助力控制。圖2電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖1－轉(zhuǎn)向盤2－轉(zhuǎn)向軸3－電動(dòng)機(jī)4－離合器5－齒條6－小齒輪7－橫拉桿8－輸出軸9－減速機(jī)構(gòu)10－轉(zhuǎn)矩傳感器2021/7/26543.電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（EPS）EPS是利用四、電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的特點(diǎn)

電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（EPS）與液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（HPS）相比，優(yōu)點(diǎn)：

(1)助力性能優(yōu)EPS能在各種行駛工況下提供最佳助力，減小由路面不平所引起的對(duì)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的擾動(dòng)，改善汽車的轉(zhuǎn)向特性，減輕汽車低速行駛時(shí)的轉(zhuǎn)向操縱力，提高汽車高速行駛時(shí)的轉(zhuǎn)向穩(wěn)定性，進(jìn)而提高汽車的主動(dòng)安全性；并且可通過設(shè)置不同的轉(zhuǎn)向手力特性來滿足不同使用對(duì)象的需要。

(2)效率高

HPS為機(jī)械和液壓連接，效率較低，一般為60%～70%；而EPS為機(jī)械與電動(dòng)機(jī)直接連接，效率高，有的可高達(dá)90%以上。

(3)耗能少汽車在實(shí)際行駛過程中，處于轉(zhuǎn)向的時(shí)間約占行駛時(shí)間的5%。(4)“路感”好由于EPS內(nèi)部采用剛性連接，系統(tǒng)的滯后特性可以通過軟件加以控制，且可以根據(jù)駕駛員的操作習(xí)慣進(jìn)行調(diào)整。2021/7/2655四、電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的特點(diǎn)2021/7/268

(5)回正性好

EPS結(jié)構(gòu)簡單，內(nèi)部阻力小，回正性好，從而可得到最佳的轉(zhuǎn)向回正特性，改善汽車操縱穩(wěn)定性。

(6)對(duì)環(huán)境污染少

HPS液壓回路中有液壓軟管和接頭，存在油液泄漏問題，而且液壓軟管不可回收，對(duì)環(huán)境有一定污染；而EPS對(duì)環(huán)境幾乎沒有污染。

(7)可以獨(dú)立于發(fā)動(dòng)機(jī)工作

EPS以電池為能源，以電動(dòng)機(jī)為動(dòng)力元件，只要電池電量充足，不論發(fā)動(dòng)機(jī)處于何種工作狀態(tài)，都可以產(chǎn)生助力作用。(8)應(yīng)用范圍廣

EPS可用于各種汽車，目前主要用于轎車和輕型載貨汽車上；而對(duì)于環(huán)保型純電動(dòng)汽車，由于沒有發(fā)動(dòng)機(jī)，EPS為最佳選擇。

(9)裝配性好且易于布置因?yàn)镋PS系統(tǒng)零部件數(shù)目少，主要部件均可以組合在一起，所以整體外形尺寸比HPS小，這為整車布置帶來方便，且易于在裝配線上安裝。2021/7/2656

(5)回正性好EPS結(jié)構(gòu)簡單，內(nèi)部阻力小，回正性好，從而10.2電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作原理一、電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

圖10-3電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)

結(jié)構(gòu)示意圖

1—轉(zhuǎn)向盤2—轉(zhuǎn)向軸3—電動(dòng)機(jī)

4—離合器5—齒條6—小齒輪

7—橫拉桿8—輸出軸

9—減速機(jī)構(gòu)10—轉(zhuǎn)矩傳感器2021/7/265710.2電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作原理一、電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結(jié)圖3轉(zhuǎn)矩傳感器基本原理圖轉(zhuǎn)矩傳感器用于檢測作用于轉(zhuǎn)向盤上的轉(zhuǎn)矩信號(hào)的大小與方向。在線圈的U、T兩端施加連續(xù)的脈沖電壓信號(hào)Ui，當(dāng)轉(zhuǎn)向桿上的轉(zhuǎn)矩為零時(shí)，在V、W兩端的電位差Uo＝0。如果轉(zhuǎn)向桿上存在轉(zhuǎn)矩時(shí)，定子與轉(zhuǎn)子的相對(duì)轉(zhuǎn)角不為零，此時(shí)轉(zhuǎn)子與定子間產(chǎn)生角位移θ。各個(gè)極靴的磁通產(chǎn)生差別，電橋失去平衡，在V、W之間出現(xiàn)電位差。這個(gè)電位差與桿的扭轉(zhuǎn)角θ和輸入電壓Ui成比例。若比例系數(shù)為k則有由V、W兩端的電位差Uo就可以知道轉(zhuǎn)向盤桿的扭轉(zhuǎn)角，從而便可以知道轉(zhuǎn)向盤桿的轉(zhuǎn)矩。扭桿式電位計(jì)轉(zhuǎn)矩傳感器基本原理1、轉(zhuǎn)矩傳感器：2021/7/2658圖3轉(zhuǎn)矩傳感器基本原理圖轉(zhuǎn)矩傳感器用于檢測作用于轉(zhuǎn)向盤上圖10-5非接觸式轉(zhuǎn)矩傳感器

1—檢測環(huán)2—輸入軸

3—檢測線圈4—輸出軸2021/7/2659圖10-5非接觸式轉(zhuǎn)矩傳感器

1—檢測環(huán)2—輸入軸

3—2、車速傳感器:車速傳感器常采用電磁感應(yīng)式傳感器，安裝在變速箱上。該傳感器根據(jù)車速的變化，把主副兩個(gè)系統(tǒng)的脈沖信號(hào)傳送給ECU，由于是兩個(gè)系統(tǒng)，因此信號(hào)的可靠性提高了。3、電動(dòng)機(jī):

EPS的動(dòng)力源是電動(dòng)機(jī)，通常采用無刷永磁式直流電動(dòng)機(jī)，其功能是根據(jù)ECU的指令產(chǎn)生相應(yīng)的輸出轉(zhuǎn)矩。轉(zhuǎn)向助力用的電動(dòng)機(jī)需要正反轉(zhuǎn)控制。一種比較簡單適用的轉(zhuǎn)向助力電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制電路如圖4所示。

圖4電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制電路a1端得到輸入信號(hào)時(shí)電動(dòng)機(jī)有電流通過而正轉(zhuǎn)a2端得到輸入信號(hào)時(shí)電動(dòng)機(jī)有電流通過而反轉(zhuǎn)控制三極管基極電流信號(hào)觸發(fā)端2021/7/26602、車速傳感器:車速傳感器常采用電磁感應(yīng)式傳感器，安裝在變速4、離合器：離合器采用干式電磁式離合器，其功能是保證EPS在預(yù)先設(shè)定的車速范圍內(nèi)閉合。當(dāng)車速超出設(shè)定車速范圍時(shí)，離合器斷開，電動(dòng)機(jī)不再提供助力，轉(zhuǎn)入手動(dòng)轉(zhuǎn)向狀態(tài)。另外，當(dāng)電動(dòng)機(jī)發(fā)生故障時(shí)，離合器將自動(dòng)斷開。圖5電磁離合器工作原理圖1－滑環(huán)2－線圈3－壓板4－花鍵5－從動(dòng)軸6－主動(dòng)輪7－滾珠軸承工作原理:當(dāng)電流通過滑環(huán)進(jìn)入離合器線圈時(shí)，主動(dòng)輪產(chǎn)生電磁吸力，帶花鍵的壓板被吸引與主動(dòng)輪壓緊，電動(dòng)機(jī)的動(dòng)力經(jīng)過電機(jī)軸、主動(dòng)輪、壓板、花鍵、從動(dòng)軸傳給執(zhí)行機(jī)構(gòu)。2021/7/26614、離合器：離合器采用干式電磁式離合器，其功能是保證EPS在5、減速機(jī)構(gòu):減速機(jī)構(gòu)是用來增大電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩。

6、電子控制單元（ECU）：EPS的電子控制單元通常是一個(gè)8位單片機(jī)系統(tǒng)，是由一個(gè)8位單片機(jī)，另加一個(gè)256字節(jié)的RAM、4KRAM及一個(gè)D/A轉(zhuǎn)換器組成。其工作過程是當(dāng)轉(zhuǎn)矩信號(hào)和車速信號(hào)輸入單片機(jī)后，單片機(jī)根據(jù)這些信號(hào)計(jì)算出最優(yōu)化助力轉(zhuǎn)矩，然后輸出此值給D/A轉(zhuǎn)換器，輸出電流指令信號(hào)給電機(jī)控制電路，由控制電路以決定電動(dòng)機(jī)作用的大小和方向。ECU還具有安全保護(hù)和故障診斷功能。

2021/7/26625、減速機(jī)構(gòu):減速機(jī)構(gòu)是用來增大電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩。6、電子不轉(zhuǎn)向時(shí)，助力電動(dòng)機(jī)不工作；當(dāng)方向盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，與轉(zhuǎn)向軸相連的轉(zhuǎn)矩傳感器不斷地測出作用于轉(zhuǎn)向軸上的轉(zhuǎn)矩，并由此產(chǎn)生一個(gè)電壓信號(hào)；同時(shí)，由車速傳感器測出的汽車車速，也產(chǎn)生一個(gè)電壓信號(hào)。這兩路信號(hào)均被傳輸?shù)诫娮涌刂茊卧‥CU），經(jīng)過其運(yùn)算處理后，由ECU向電動(dòng)機(jī)和離合器發(fā)出控制指令，即向其輸出一個(gè)適合的電流，在離合器結(jié)合的同時(shí)使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生一個(gè)轉(zhuǎn)矩，該轉(zhuǎn)矩經(jīng)與電動(dòng)機(jī)連在一起的離合器、減速機(jī)構(gòu)減速增矩后，施加在輸出軸上，輸出軸的下端與齒輪齒條轉(zhuǎn)向器總成中的小齒輪相連，于是由電動(dòng)機(jī)發(fā)出的轉(zhuǎn)矩最后通過齒輪齒條轉(zhuǎn)向器施加到汽車的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)上，使之得到一個(gè)與工況相適應(yīng)的轉(zhuǎn)向助力。二、電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的工作原理圖10-3電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)

結(jié)構(gòu)示意圖

1—轉(zhuǎn)向盤2—轉(zhuǎn)向軸3—電動(dòng)機(jī)

4—離合器5—齒條6—小齒輪

7—橫拉桿8—輸出軸

9—減速機(jī)構(gòu)10—轉(zhuǎn)矩傳感器2021/7/2663不轉(zhuǎn)向時(shí)，助力電動(dòng)機(jī)不工作；二、電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的工作原理圖10.3電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向的控制方法一、電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向的控制原理

電子控制電動(dòng)動(dòng)力轉(zhuǎn)向的控制系統(tǒng)如圖9所示。該系統(tǒng)的核心是一個(gè)有4KBROM和256KBRAM的8位微機(jī)。圖9電子控制電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向的控制系統(tǒng)2021/7/266410.3電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向的控制方法一、電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向的控制原理二、電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向的控制策略

EPS系統(tǒng)可以對(duì)轉(zhuǎn)向過程中的每個(gè)環(huán)節(jié)（轉(zhuǎn)向、回正、中間位置）進(jìn)行精確控制，從而提高汽車轉(zhuǎn)向助力性能。微機(jī)可以根據(jù)各種傳感器的信號(hào)，判斷轉(zhuǎn)向狀態(tài)，選擇執(zhí)行不同控制模式，根據(jù)這些要求，制定EPS的控制策略?！镏刂?/p>

助力控制是在轉(zhuǎn)向過程（轉(zhuǎn)向角增大）中為減輕轉(zhuǎn)向盤的操縱力，通過減速機(jī)構(gòu)把電機(jī)轉(zhuǎn)矩作用到機(jī)械轉(zhuǎn)向系（轉(zhuǎn)向軸、齒輪、齒條）上的一種基本控制模式。助力控制的驅(qū)動(dòng)方式為（參見圖4電動(dòng)機(jī)控制電路圖）：使三極管V1導(dǎo)通，V2、V3管截止，V4管斬波。該控制利用電機(jī)轉(zhuǎn)矩和電機(jī)電流成比例的特性，由轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)矩傳感器檢測的轉(zhuǎn)矩信號(hào)和由車速傳感器檢測的車速信號(hào)輸入控制器單片機(jī)中，根據(jù)預(yù)制的不同車速下“轉(zhuǎn)矩－電機(jī)助力目標(biāo)電流表”，確定出電機(jī)助力的目標(biāo)電流，通過對(duì)反饋電流與電機(jī)目標(biāo)電流相比較，利用PID調(diào)節(jié)器進(jìn)行調(diào)節(jié)，輸出PWM信號(hào)到驅(qū)動(dòng)回路以驅(qū)動(dòng)電機(jī)產(chǎn)生合適的助力?！锘卣刂?/p>

回正控制是為改善轉(zhuǎn)向回正特性的一種控制模式?；卣刂浦饕糜诘退傩旭偅藭r(shí)電動(dòng)機(jī)控制電路實(shí)行斷路，即四個(gè)三極管均處于截止?fàn)顟B(tài)，保持機(jī)械系統(tǒng)原有的回正特性。對(duì)于高速行駛，為防止轉(zhuǎn)向回正超調(diào)，采用阻尼控制方式。2021/7/2665二、電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向的控制策略EPS系統(tǒng)可以對(duì)轉(zhuǎn)★阻尼控制

阻尼控制是汽車運(yùn)行時(shí)為提高高速直線行駛穩(wěn)定性的一種控制模式。汽車高速行駛時(shí)，如果轉(zhuǎn)向過于靈敏，會(huì)影響汽車的行駛穩(wěn)定性，為提高直線行駛的穩(wěn)定性，在死區(qū)范圍內(nèi)進(jìn)行阻尼控制。電機(jī)理想模型的基本方程為：（11）式中u（t）、—分別為電機(jī)的端電壓和電樞電流；ω（t）—電機(jī)轉(zhuǎn)速；Ra、La——分別為電機(jī)等效內(nèi)阻和電感；KE——電動(dòng)勢常數(shù)。EPS系統(tǒng)中所用電機(jī)的電樞電感很小，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢可忽略不計(jì)。若將電機(jī)兩端短路，則有

因此，用一定占空比的PWM信號(hào)在電動(dòng)機(jī)控制電路內(nèi)部使電機(jī)短路，電機(jī)旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的反電動(dòng)勢形成阻礙電機(jī)繼續(xù)旋轉(zhuǎn)的阻尼轉(zhuǎn)矩，改變占空比，即改變了阻尼轉(zhuǎn)矩的大小。（12）2021/7/2666★阻尼控制阻尼控制是汽車運(yùn)行時(shí)為提高高速直線行駛穩(wěn)定三、電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向的控制邏輯

圖10助力電動(dòng)機(jī)控制邏輯

2021/7/2667三、電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向的控制邏輯圖10助力電動(dòng)機(jī)控制邏輯20四、電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向的控制流程

圖11控制軟件流程圖2021/7/2668四、電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向的控制流程圖11控制軟件流程圖2021/10.4電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)實(shí)例一、富士重工電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)

1、系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)圖12控制系統(tǒng)的電路框圖核心是一個(gè)有8k字節(jié)ROM和256字節(jié)RAM的8位單片機(jī)

10位10位2021/7/266910.4電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)實(shí)例一、富士重工電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)12、系統(tǒng)控制過程

系統(tǒng)控制過程一般包括助力轉(zhuǎn)矩控制過程和安全功能有關(guān)的控制過程。

控制過程是：轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)向角信號(hào)經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換器后輸入計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)根據(jù)這些信號(hào)和車速計(jì)算出最優(yōu)化的助力轉(zhuǎn)矩。電子控制器將輸出的數(shù)字量經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為模擬量，再將其輸入電流控制電路。電流控制電路把來自計(jì)算機(jī)的電流指令值同電機(jī)電流實(shí)際值進(jìn)行比較，并產(chǎn)生一個(gè)差值信號(hào)。該差值信號(hào)被送到電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，便向電動(dòng)機(jī)提供控制電流并驅(qū)動(dòng)動(dòng)力裝置。3、控制系統(tǒng)的功能

（1）控制助力轉(zhuǎn)矩的功能

車速感應(yīng)控制型助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是由車速控制助力轉(zhuǎn)矩的系統(tǒng)，在每一種車速下都可以獲得最優(yōu)化的轉(zhuǎn)向助力轉(zhuǎn)矩。

圖13全電子控制的助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)助力轉(zhuǎn)矩特性曲線2021/7/26702、系統(tǒng)控制過程系統(tǒng)控制過程一般包括助力轉(zhuǎn)矩控制過系統(tǒng)還可根據(jù)轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩變化率、轉(zhuǎn)向角速度和轉(zhuǎn)向角進(jìn)行控制，以改善瞬態(tài)轉(zhuǎn)向靈敏度.圖14控制功能框圖該系統(tǒng)具有回正作用裝置，可根據(jù)轉(zhuǎn)角傳感器輸入的信號(hào)，產(chǎn)生回正作用力，使轉(zhuǎn)向輪返回到中間位置。（2）自診斷和安全功能

當(dāng)出現(xiàn)任何一種故障時(shí)，系統(tǒng)均可顯示出相應(yīng)的故障代碼。系統(tǒng)有30多種故障檢查項(xiàng)目，如果同時(shí)出現(xiàn)兩個(gè)或多個(gè)故障時(shí)，系統(tǒng)可依次顯示其故障代碼。2021/7/2671系統(tǒng)還可根據(jù)轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩變化率、轉(zhuǎn)向角速度和轉(zhuǎn)向角進(jìn)行控制，以改4.全電子控制電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的特點(diǎn)全電子控制的動(dòng)力助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的轉(zhuǎn)向作用力控制范圍寬，并能根據(jù)駕駛條件設(shè)置最優(yōu)化的轉(zhuǎn)向作用力特性，其特點(diǎn)主要是：（1）可以十分靈活地修改轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)向角和車速信號(hào)的軟件控制邏輯，并能自由地設(shè)置轉(zhuǎn)向助力特性。（2）根據(jù)轉(zhuǎn)向角進(jìn)行回復(fù)控制和根據(jù)轉(zhuǎn)向角速度進(jìn)行阻尼控制，可提供最優(yōu)化的轉(zhuǎn)向返回特性。（3）由于僅當(dāng)需要時(shí)電機(jī)才運(yùn)行，所以動(dòng)力損耗和燃料消耗均可降到最低。（4）利用電機(jī)慣性的質(zhì)量阻尼效應(yīng)可以使轉(zhuǎn)向軸的顫動(dòng)降到最小。2021/7/26724.全電子控制電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的特點(diǎn)全電子控制的動(dòng)力助力轉(zhuǎn)1－車速傳感器2－速度表引出電纜的部位3－傳動(dòng)軸4－車速信號(hào)（主）5－車速宿號(hào)（副）6－ECPS電子控制器7－副駕駛員腳下部位8－電動(dòng)機(jī)9－扭桿10－齒條11－點(diǎn)火電源12－蕾電池13—發(fā)電信號(hào)14－指示燈電流15－提高怠速電流16－電動(dòng)機(jī)電流17－離合器電流18－轉(zhuǎn)矩信號(hào)（主）19－轉(zhuǎn)矩信號(hào)（副）20－離合器21－電動(dòng)機(jī)齒輪22－傳動(dòng)齒輪23－小齒輪24－點(diǎn)火開關(guān)25－熔斷絲26－轉(zhuǎn)矩傳感器27－轉(zhuǎn)向器齒輪總成28－交流發(fā)電機(jī)（L端子）29－指示燈30－怠速提高電閥31－發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制器32－電動(dòng)機(jī)與離合器圖15三菱“米尼卡”車ECPS的結(jié)構(gòu)原理

二、三菱“米尼卡”車電子控制電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)

(ECPS)

2021/7/26731－車速傳感器2－速度表引出電纜的部位3－傳動(dòng)軸圖16電子控制器電路示意圖1－點(diǎn)火開關(guān)（IGI）2－交流發(fā)電機(jī)（L端子）3－易熔線4－電動(dòng)機(jī)與離合器4.1－電動(dòng)機(jī)4.2－離合器5－轉(zhuǎn)矩傳感器5.1－副傳感器5.2－主傳感器6－自我修正控制7－發(fā)電檢測8－電源電路9－電流極性控制10－驅(qū)動(dòng)電路11－中間、轉(zhuǎn)向、操縱力的檢測，主、副轉(zhuǎn)矩傳感器之差12－8位單片機(jī)13－傳感器、執(zhí)行部件故障檢測14－電動(dòng)機(jī)工作檢測15－車速、加減速基準(zhǔn)車速的對(duì)比，主副車速傳感器之差16－自診斷測用端子17－二極管18－車速傳感器2021/7/2674圖16電子控制器電路示意圖1－點(diǎn)火開關(guān)（IGI）2－圖17ECPS的控制方框圖a.在發(fā)動(dòng)機(jī)已被起動(dòng)時(shí)，交流發(fā)電機(jī)L端子的電壓加到電子控制器上。當(dāng)檢測到發(fā)動(dòng)機(jī)處于起動(dòng)姿態(tài)時(shí)，動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)轉(zhuǎn)為工作狀態(tài)。b.行車時(shí)車速高于30km/h時(shí)，轉(zhuǎn)換成普通的轉(zhuǎn)向控制，離合器處于分離狀態(tài)。車速低于27km/h時(shí)，ECPS的電子控制器又輸出離合器信號(hào)和電動(dòng)機(jī)電流，普通轉(zhuǎn)向控制又轉(zhuǎn)換為動(dòng)力轉(zhuǎn)向的工作方式。2021/7/2675圖17ECPS的控制方框圖a.在發(fā)動(dòng)機(jī)已被起動(dòng)時(shí)，交流發(fā)10.5電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)性能臺(tái)架試驗(yàn)

進(jìn)行電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)性能臺(tái)架試驗(yàn)的目的是求出在變負(fù)載條件下描述電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)性能的主要特性曲線，即表征電機(jī)轉(zhuǎn)矩（電流）、轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)矩和車速三者之間的關(guān)系曲線。在進(jìn)行電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)性能試驗(yàn)之前，需要對(duì)電機(jī)電流傳感器、轉(zhuǎn)矩傳感器進(jìn)行標(biāo)定。1.電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)性能試驗(yàn)臺(tái)

圖17電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)性能試驗(yàn)臺(tái)試驗(yàn)對(duì)象:電機(jī)為直流永磁式的轉(zhuǎn)向軸助力式的EPS.額定功率180w，額定電壓12v，額定電流30A，額定轉(zhuǎn)矩1.1Nm，額定轉(zhuǎn)速1200r/min，用蝸輪蝸桿減速器速比15：l。2021/7/267610.5電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)性能臺(tái)架試驗(yàn)進(jìn)行電動(dòng)助力轉(zhuǎn)圖18控制器信號(hào)接口圖1—點(diǎn)火信號(hào)2—車速3—轉(zhuǎn)矩傳感器電源正4—未用5—故障指示燈6—離合器正7—發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速8—轉(zhuǎn)矩主信號(hào)9—轉(zhuǎn)矩傳感器電源負(fù)10—轉(zhuǎn)矩故障判斷11—離合器負(fù)12—故障碼接口13—電視正14—電視負(fù)15—電池正16—電池負(fù)

按接口定義，正確地接入有關(guān)信號(hào)，當(dāng)控制器檢測到發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火信號(hào)后，便進(jìn)行自檢，包括對(duì)轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)矩、車速、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速以及蓄電池電壓等信號(hào)進(jìn)行檢測。如果上述信號(hào)正常，控制程序開始運(yùn)行，安全繼電器及電磁離合器吸合，控制器進(jìn)入工作狀態(tài)。

當(dāng)駕駛員轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤時(shí)，轉(zhuǎn)矩傳感器將轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)矩信號(hào)送到控制器，控制器根據(jù)轉(zhuǎn)矩、車速信號(hào)和反饋電流信號(hào)進(jìn)行處理運(yùn)算后，將控制信號(hào)輸出到驅(qū)動(dòng)單元，驅(qū)動(dòng)電機(jī)產(chǎn)生合適的助力轉(zhuǎn)矩，輔助駕駛員完成轉(zhuǎn)向操作。2021/7/2677圖18控制器信號(hào)接口圖按接口定義，正確地接2、電機(jī)電流傳感器的標(biāo)定

圖19反饋精密電阻標(biāo)定曲線

助力電流是表征電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)助力特性的重要參數(shù)之一。被試電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的ECU，在其與電機(jī)電樞連接的回路中串聯(lián)一精密電阻，通過運(yùn)放電路測量該電阻兩端電壓即得到參與控制計(jì)算的反饋電流值。該精密電阻R的標(biāo)定曲線如圖19所示，通過線性擬合可得該電阻的阻值約為4.5mΩ。2021/7/26782、電機(jī)電流傳感器的標(biāo)定圖19反饋精密電阻標(biāo)定曲線3、

轉(zhuǎn)矩傳感器輸出特性

電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)根據(jù)作用在轉(zhuǎn)向盤上的轉(zhuǎn)矩信號(hào)和車速信號(hào)控制電機(jī)產(chǎn)生相應(yīng)的助力轉(zhuǎn)矩，因此轉(zhuǎn)矩傳感器的輸出特性（轉(zhuǎn)向盤輸入轉(zhuǎn)矩Ts與輸出電壓U0的關(guān)系）對(duì)電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)性能至關(guān)重要，進(jìn)行轉(zhuǎn)矩傳感器輸出特性試驗(yàn)時(shí)，固定轉(zhuǎn)向管柱下端，將轉(zhuǎn)矩標(biāo)定盤固定在轉(zhuǎn)向盤上，左右連續(xù)加載和卸載，測得該系統(tǒng)轉(zhuǎn)矩傳感器輸出電壓與加載轉(zhuǎn)矩Ts的關(guān)系。圖20轉(zhuǎn)矩傳感器輸出特性輸出特性呈良好的線性關(guān)系2021/7/26793、轉(zhuǎn)矩傳感器輸出特性電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)根據(jù)4、電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)助力特性

圖21無助力狀態(tài)下電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)機(jī)械特性

轉(zhuǎn)向和回正曲線不重合是由于彈簧負(fù)載箱滑動(dòng)端的運(yùn)動(dòng)摩擦及轉(zhuǎn)向系內(nèi)摩擦而造成的；左右兩端的尖峰是齒條運(yùn)動(dòng)到極限位置時(shí)轉(zhuǎn)向盤上仍施加轉(zhuǎn)矩而形成的。2021/7/26804、電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)助力特性圖21無助力狀態(tài)下電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向圖22不同車速下的轉(zhuǎn)向助力特性曲線

有助力狀態(tài)下的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的主要性能，可用某一負(fù)載下不同車速va時(shí)的電機(jī)轉(zhuǎn)矩Tm（或電流I）隨轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)矩Ts變化的曲線簇（助力特性曲線）來表示。在試驗(yàn)臺(tái)上，為了便于進(jìn)行性能的比較，試驗(yàn)取常用負(fù)載1000N，車速為0～80km/h作為試驗(yàn)的條件。2021/7/2681圖22不同車速下的轉(zhuǎn)向助力特性曲線有助力狀態(tài)下圖10-25零車速時(shí)的轉(zhuǎn)向助力特性曲線圖10-26轉(zhuǎn)向助力曲線斜率與車速關(guān)系2)該系統(tǒng)各特性曲線最大值點(diǎn)的助力電流隨車速的增大而減小。1)所有的助力曲線基本上均從死區(qū)端點(diǎn)開始隨轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)矩的增大，近似線性增加，直至達(dá)到試驗(yàn)載荷下的最大值點(diǎn)或飽和點(diǎn)。2021/7/2682圖10-25零車速時(shí)的轉(zhuǎn)向助力特性曲線圖10-26轉(zhuǎn)通過對(duì)該電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)進(jìn)行臺(tái)架試驗(yàn)，得到如下結(jié)論：（l）相同車速下，電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)助力值從死區(qū)至飽和點(diǎn)隨轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)矩的增加基本呈線性增大。（2）相同負(fù)載下，電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的助力曲線斜率隨車速的增大而減小，當(dāng)車速超過80km/h時(shí)，電機(jī)助力很小，且?guī)缀醪浑S車速而變化。（3）電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)轉(zhuǎn)矩傳感器以2.5V作為輸出零點(diǎn)，左、右呈線性變化，轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)到左、右極限位置時(shí)，輸出電壓分別為1.1V和3.9V。（4）為提高轉(zhuǎn)向盤中間位置時(shí)的路感，電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)定轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)矩死區(qū)范圍為±1Nm，即在此轉(zhuǎn)矩范圍內(nèi)，電機(jī)不提供助力。2021/7/2683通過對(duì)該電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)進(jìn)行臺(tái)架試驗(yàn)，得到如下結(jié)論：202110.6電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)檢測試驗(yàn)一、試驗(yàn)?zāi)康呐c要求

1)進(jìn)一步了解汽車電子控制動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、原理。

2)掌握電子控制動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)部件、總成的檢測方法。

3)掌