電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)課件

電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)課件第1頁電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)課件第2頁電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)課件第3頁作用：

電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(EPS)能夠在低速時減輕轉(zhuǎn)向力，以提升轉(zhuǎn)向系統(tǒng)操縱穩(wěn)定性；在高速時則可適當(dāng)加重轉(zhuǎn)向力，以提升操縱穩(wěn)定性。液壓式電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是在傳統(tǒng)液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)基礎(chǔ)上增設(shè)電子控制裝置而組成。依據(jù)控制方式不一樣，液壓式電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)又可分為流量控制式、反力控制式和閥靈敏度控制式三種形式。電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)課件第4頁流量控制式動力轉(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；4—ECU；5—車速傳感器

流量控制式EPS

電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)課件第5頁

如圖所表示為凌志轎車采取流量控制式動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。由圖可見，該系統(tǒng)主要由車速傳感器、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。電磁閥安裝在通向轉(zhuǎn)向動力缸活塞兩側(cè)油室油道之間，當(dāng)電磁閥閥針完全開啟時，兩油道就被電磁閥旁通。流量控制式動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)就是依據(jù)車速傳感器信號，控制電磁閥閥針開啟程度。

電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)課件第6頁

而控制轉(zhuǎn)向動力缸活塞兩側(cè)油室旁路液壓油流量，來改變轉(zhuǎn)向盤上轉(zhuǎn)向力。車速越高，流過電磁閥電磁線圈平均電流值越大，電磁閥閥針開啟程度越大，旁路液壓油流量越大，而液壓助力作用越小，使轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向盤力也隨之增加。

電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)課件第7頁電磁閥結(jié)構(gòu)電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)課件第8頁電磁閥驅(qū)動信號

脈沖電流信號占空比將逐步增大，使流過電磁線圈平均電流值隨車速升高而增大。

電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)課件第9頁

流量控制式EPS特點是在普通液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)上再增加旁通流量控制閥、車速傳感器、轉(zhuǎn)向角速度傳感器、ECU和控制開關(guān)等。電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)課件第10頁日產(chǎn)藍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；4—ECU；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—油泵電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)課件第11頁

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。依據(jù)車速傳感器、轉(zhuǎn)向角速度傳感器和控制開關(guān)等信號，ECU向旁通流量控制閥按照汽車行駛狀態(tài)發(fā)出控制信號，控制旁通流量，從而調(diào)整向轉(zhuǎn)向器供油流量，如圖所表示。當(dāng)向轉(zhuǎn)向器供油流量降低時，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。電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)課件第12頁

流量控制式動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)組成

電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)課件第13頁三種適應(yīng)不一樣行駛條件轉(zhuǎn)向力特征曲線

電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)課件第14頁汽車急轉(zhuǎn)彎時轉(zhuǎn)向力特征曲線電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)課件第15頁系統(tǒng)中ECU基本功效是接收車速傳感器、轉(zhuǎn)向角速度傳感器及變換開關(guān)信號，以控制旁通流量控制閥電流，并含有故障自診療功效。當(dāng)控制單元、傳感器、開關(guān)等電控系統(tǒng)發(fā)生故障時，安全保險裝置能夠確保與普通動力轉(zhuǎn)向裝置功效相同。

電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)課件第16頁

流量控制式電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是一個經(jīng)過車速傳感器信號調(diào)整向動力轉(zhuǎn)向裝置供給壓力油，改變壓力油輸入。輸出流量，以控制轉(zhuǎn)向力大小。這種方法優(yōu)點是在原來液壓動力轉(zhuǎn)向功效上再增加壓力油流量控制功效，所以結(jié)構(gòu)簡單，成本較低。不過，當(dāng)流向動力轉(zhuǎn)向機構(gòu)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、響應(yīng)較慢等缺點，故使它推廣應(yīng)用受到限制。

電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)課件第17頁反力控制式動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)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；12—活塞；13—動力缸；14—齒條；15—小齒輪；16—柱塞；17—油壓反力室；18—電磁閥反力控制式EPS電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)課件第18頁

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、車速傳感器(圖中未畫出)及電子控制單元(ECU)等組成。轉(zhuǎn)向控制閥是在傳統(tǒng)整體轉(zhuǎn)閥式動力轉(zhuǎn)向控制閥基礎(chǔ)上增設(shè)了油壓反力室而組成。扭力桿上端經(jīng)過銷子與轉(zhuǎn)閥閥桿相連，下端與小齒輪軸用銷子連接。小齒輪軸上端經(jīng)過銷子與控制閥閥體相連。轉(zhuǎn)向時，轉(zhuǎn)向盤上轉(zhuǎn)向力經(jīng)過扭力桿傳遞給小齒輪軸。電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)課件第19頁

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，于是就改變了閥體和閥桿之間油道通、斷和工作油液流動方向，從而實現(xiàn)轉(zhuǎn)向助力作用。分流閥作用把來自轉(zhuǎn)向油泵液壓油向控制閥一側(cè)和電磁閥一側(cè)進行分流。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)油壓，確保電磁閥一側(cè)含有穩(wěn)定液壓油流量。

電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)課件第20頁

電磁閥作用是依據(jù)需要，將油壓反力室一側(cè)液壓油流回儲油箱。

ECU依據(jù)車速高低線性控制電磁閥開口面積。

電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)課件第21頁

當(dāng)車輛停駛或速度較低時，ECU使電磁線圈通電電流增大，電磁閥開口面積增大，經(jīng)分流閥分流液壓油，經(jīng)過電磁閥重新回流到儲油箱中，所以作用于柱塞背壓(油壓反力室壓力)降低。于是柱塞推進控制閥轉(zhuǎn)閥閥桿力(反力)較小，所以只需要較小轉(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)向助力作用。

電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)課件第22頁

當(dāng)車輛在中、高速區(qū)域轉(zhuǎn)向時，ECU使電磁線圈通電電流減小，電磁閥開口面積減小。所以，油壓反力室油壓升高，作用于柱塞背壓增大，于是柱塞推進轉(zhuǎn)閥閥桿力增大。此時需要較大轉(zhuǎn)向力才能使閥體與閥桿之間作相對轉(zhuǎn)動(相當(dāng)于增加了扭力桿扭轉(zhuǎn)剛度)，而實現(xiàn)轉(zhuǎn)向助力作用。所以在中、高速時可使駕駛員取得良好轉(zhuǎn)向手感和轉(zhuǎn)向特征。

電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)課件第23頁

輸入到電磁閥中信號是通、斷脈沖信號，改變信號占空比(信號導(dǎo)通時間所占百分比)就能夠控制流過電磁閥線圈平均電流值大小。

當(dāng)車速升高時，受輸出電流特征限制，輸入到電磁閥線圈平均電流值減小，所以電磁閥開度也減小。電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)課件第24頁圖6.12豐田“馬克Ⅱ”型反力控制式動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)課件第25頁圖6.13反力控制式轉(zhuǎn)向控制閥結(jié)構(gòu)1—扭桿；2—回轉(zhuǎn)閥；3—油壓反力室；4—柱塞；5—控制閥軸電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)課件第26頁(a)(b)圖6.14電磁閥結(jié)構(gòu)及其特征曲線

電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)課件第27頁圖6.15兩種動力轉(zhuǎn)向特征比較電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)課件第28頁

這么，依據(jù)車速高、低就能夠調(diào)整油壓室反力，從而得到最正確轉(zhuǎn)向操縱力。

圖6.15所表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)向特征對比。電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)課件第29頁

從圖中能夠看出，反力控制式動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)轉(zhuǎn)向還是比較理想。

停車擺放及車輛低速時轉(zhuǎn)向操縱力比較小，而中、高速時又含有轉(zhuǎn)向力手感適宜特征。

反力控制式動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)依據(jù)車速大小，控制反力室油壓，從而改變輸入、輸出增益幅電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)課件第30頁度以控制轉(zhuǎn)向力。

其優(yōu)點表現(xiàn)在，含有較大選擇轉(zhuǎn)向力自由度，轉(zhuǎn)向剛度大，駕駛員能感受到路面情況，能夠取得穩(wěn)定操作手感等。

其缺點是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且價格較高。電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)課件第31頁

閥靈敏度控制式EPS是依據(jù)車速控制電磁閥，直接改變動力轉(zhuǎn)向控制閥油壓增益(閥靈敏度)來控制油壓。

這種轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、部件少、價格廉價，而且含有較大選擇轉(zhuǎn)向力自由度。閥靈敏度控制式EPS電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)課件第32頁

這么，依據(jù)車速高、低就能夠調(diào)整油壓室反力，從而得到最正確轉(zhuǎn)向操縱力。

圖6.15所表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)向特征對比。

從圖中能夠看出，反力控制式動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)轉(zhuǎn)向還是比較理想。電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)課件第33頁

停車擺放及車輛低速時轉(zhuǎn)向操縱力比較小，而中、高速時又含有轉(zhuǎn)向力手感適宜特征。

反力控制式動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)依據(jù)車速大小，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，但能夠最大程度提升原來彈性剛度來加以克服，從而取得自然轉(zhuǎn)向手感和良好轉(zhuǎn)向特征。電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)課件第34頁

圖6.16所表示為89型地平線牌轎車所采取閥靈敏度可變控制式動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。

該系統(tǒng)對轉(zhuǎn)向控制閥轉(zhuǎn)子閥做了局部改進，并增加了電磁閥、車速傳感器和電子控制單元等。(1)轉(zhuǎn)子閥普通在圓周上形成6條或8條溝糟，各溝槽利用閥部外體，與泵、動力缸、電磁閥及油箱連接。電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)課件第35頁(a)系統(tǒng)示意圖(b)轉(zhuǎn)子閥圖6.16地平線牌轎車采取閥靈敏度可變控制式動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)

電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)課件第36頁

圖6.17所表示為實際轉(zhuǎn)子閥結(jié)構(gòu)斷面圖。

圖6.18所表示為閥部等液壓回路圖，轉(zhuǎn)子閥可變小孔分為低速專用小孔(1R、1L、2R、2L)和高速專用小孔(3R、3L)兩種，在高速專用可變孔下邊設(shè)有旁通電磁閥回路，其工作過程以下：

當(dāng)車輛停頓時，電磁閥完全關(guān)閉。電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)課件第37頁

假如此時向右轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向盤，則高靈敏度低速專用小孔1R及2R在較小轉(zhuǎn)向扭矩作用下即可關(guān)閉，轉(zhuǎn)向液壓泵高壓油液經(jīng)1L流向轉(zhuǎn)向動力缸右腔室，其左腔室油液經(jīng)3L、2L流回儲油箱。電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)課件第38頁

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—泵電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)課件第39頁圖6.18閥部等效液壓回路圖電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)課件第40頁

所以，此時含有輕便轉(zhuǎn)向特征。

而且施加在轉(zhuǎn)向盤上轉(zhuǎn)向力矩越大，可變小孔1L、2L開口面積越大，節(jié)流作用就越小，轉(zhuǎn)向助力作用越顯著。

伴隨車輛行駛速度提升，在電子控制單元作用下，電磁閥開度也線性增加。電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)課件第41頁

假如向右轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向盤，則轉(zhuǎn)向液壓泵高壓油液經(jīng)1L、3R旁通電磁閥流回儲油箱。

此時，轉(zhuǎn)向動力缸右腔室轉(zhuǎn)向助力油壓就取決于旁通電磁閥和靈敏度低高速專用可變孔3R開度。

車速越高，在電子控制單元控制下，電磁閥開度越大，旁路流量越大，轉(zhuǎn)向助力作用越?。浑娮涌刂苿恿D(zhuǎn)向系統(tǒng)課件第42頁

當(dāng)轉(zhuǎn)向力增大時，3R開度逐步減小，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)向系統(tǒng)可使駕駛員取得非常自然轉(zhuǎn)向手感和良好速度轉(zhuǎn)向特征。

所以含有多工況轉(zhuǎn)向特征如圖6.18(c)所表示。

在車速不變情況下，施加在轉(zhuǎn)向盤上轉(zhuǎn)向力越小，高速專用小孔3R開度越大，轉(zhuǎn)向助力作用也越??；電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)課件第43頁圖6.18閥部等效液壓回路圖電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)課件第44頁

從低速到高速過渡區(qū)間，因為電磁閥作用，按照車速控制可變小孔油量，因而能夠按次序改變特征。(2)電磁閥如圖6.17所表示電磁閥結(jié)構(gòu)圖，該閥設(shè)有按控制上下流量旁通油道，是可變節(jié)流閥。

在低速時向電磁線圈通以最大電流，使可變孔關(guān)閉，伴隨車速升高，依次減小通電電流，可變孔開啟；電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)課件第45頁

在高速時，開啟面積到達最大值。

該閥在左右轉(zhuǎn)向時，油液流動方向能夠逆轉(zhuǎn)，所以在上下流動方向中，可變小孔必須含有相同特征。電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)課件第46頁

為了確保高壓時流體有效作用于閥，必須提供穩(wěn)定油壓控制。(3)電子控制單元接收來自車速傳感器信號，控制向電磁閥和電磁線圈輸出電流。

如圖6.19所表示為控制系統(tǒng)回路圖。電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)課件第47頁

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—泵電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)課件第48頁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)因為工作壓力和工作靈敏度較高，外廓尺寸較小，因而取得了廣泛應(yīng)用。

在采取氣壓制動或空氣懸架大型車輛上，也有采取氣壓動力轉(zhuǎn)向。

但這類動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)共同缺點是結(jié)構(gòu)復(fù)雜、消耗功率大、輕易產(chǎn)生泄漏、轉(zhuǎn)向力不易有效控制等。近年來伴隨微機在汽車上廣泛應(yīng)用，出現(xiàn)了電動式電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，簡稱電動式EPS。電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)課件第49頁

電動式EPS通常由轉(zhuǎn)矩傳感器、車速傳感器、電子控制單元(ECU)、電動機和電磁離合器等組成，如圖所表示。電動式EPS組成、原理與特點電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)課件第50頁電動式EPS組成1—轉(zhuǎn)向盤；2—輸入軸；3—ECU；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

電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)課件第51頁控制系統(tǒng)電路圖電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)課件第52頁項目規(guī)格電動機勵磁方式額定電壓/V額定轉(zhuǎn)矩/(N·m)額定電流A永磁鐵勵磁式DC0.9830電磁離合器形式額定電壓/V額定電阻/Ω額定傳遞轉(zhuǎn)矩/(N·m)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/Ω52.5(中立時)2.18±0.66車速傳感器輸出特征/V內(nèi)阻/Ω9.5(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6-1EPS系統(tǒng)主要參數(shù)(Minica)

電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)課件第53頁(2)在奧拓(Alto)牌車上，轉(zhuǎn)矩傳感器、電動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輸出端旁，控制件裝在司機座位下。(3)Minica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)動傳動軸，控制件裝在司機助手側(cè)機罩下。Mira車上，轉(zhuǎn)矩傳感器與傳動齒輪是分開。電動機和減速機合為一體，安裝在與傳動齒輪相正確齒條箱上，電動機驅(qū)動力直接傳給齒條軸，控制件安裝在司機助手側(cè)儀表盤。電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)課件第54頁Mira車上EPS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

電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)課件第55頁

電動式EPS是利用電動機作為助力源，依據(jù)車速和轉(zhuǎn)向參數(shù)等，由ECU完成助力控制，其原理可概括以下：

當(dāng)操縱轉(zhuǎn)向盤時，裝在轉(zhuǎn)向盤軸上轉(zhuǎn)矩傳感器不停地測出轉(zhuǎn)向軸上轉(zhuǎn)矩信號，該信號與車速信號同時輸入到ECU。ECU依據(jù)這些輸入信號，確定助力轉(zhuǎn)矩大小和方向，即選定電動機電流和轉(zhuǎn)向，調(diào)整轉(zhuǎn)向輔助動力大小。電動機轉(zhuǎn)矩由電磁離合器經(jīng)過減速機構(gòu)減速增扭后，加在汽車轉(zhuǎn)向機構(gòu)上，得到一個與汽車工況相適應(yīng)轉(zhuǎn)向作用力。電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)課件第56頁

電動式EPS有許多液壓式動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)所不具備優(yōu)點：(1)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，使其結(jié)構(gòu)緊湊、質(zhì)量減輕，普通電動式EPS質(zhì)量比液壓式EPS質(zhì)量輕25%左右。電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)課件第57頁(2)沒有液壓式動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)所必須常運轉(zhuǎn)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最低。(3)省去了油壓系統(tǒng)，所以不需要給轉(zhuǎn)向液壓泵補充油，也無須擔(dān)心漏油。(4)能夠比較輕易地按照汽車性能需要設(shè)置、修改轉(zhuǎn)向助力特征。電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)課件第58頁轉(zhuǎn)矩傳感器

轉(zhuǎn)矩傳感器作用是測量轉(zhuǎn)向盤與轉(zhuǎn)向器之間相對轉(zhuǎn)矩，以作為電動助力依據(jù)之一。電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)課件第59頁

在輸出軸極靴上分別繞有A、B、C、D四個線圈，轉(zhuǎn)向盤處于中間位置(直駛)時，扭力桿縱向?qū)ΨQ面恰好處于圖示輸出軸極靴AC、BD對稱面上。

當(dāng)在U、T兩端加上連續(xù)輸入脈沖電壓信號Ui時因為經(jīng)過每個極靴磁通量相等，所以在V、W兩端檢測到輸出電壓信號Uo=0。電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)課件第60頁(a)(b)

無觸點式轉(zhuǎn)矩傳感器結(jié)構(gòu)及工作原理圖電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)課件第61頁

轉(zhuǎn)向時，因為扭力桿和輸出軸極靴之間發(fā)生相對扭轉(zhuǎn)變形，極靴A、D之間磁阻增加，B、C之間磁阻降低，各個極靴磁通量發(fā)生改變，于是在V、W之間就出現(xiàn)了電位差。

其電位差與扭力桿扭轉(zhuǎn)角和輸入電壓Ui成正比。

所以，經(jīng)過測量V、W兩端電位差就能夠測量出扭力桿扭轉(zhuǎn)角，于是也就知道了轉(zhuǎn)向盤施加轉(zhuǎn)矩。電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)課件第62頁滑動可變電阻式轉(zhuǎn)矩傳感器1—小齒輪；2—滑環(huán)；3—軸；4—扭矩；5—輸出端；6—外殼；7—電位計

它是將負載力矩引發(fā)扭力桿角位移轉(zhuǎn)換為電位器電阻改變，并經(jīng)滑環(huán)傳遞出來作為轉(zhuǎn)矩信號。

電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)課件第63頁電動機

電動式EPS用電動機與開啟用直流電動機原理上基本相同，但普通采取永久磁場。

最大電流普通為30A，電壓為DC12V，額定轉(zhuǎn)矩為10N·m左右。電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)課件第64頁

轉(zhuǎn)向助力用直流電動機需要正、反轉(zhuǎn)控制。a1、a2為觸發(fā)信號端。

當(dāng)a1端得到輸入信號時，晶體管VT3導(dǎo)通，VT2得到基極電流而導(dǎo)通，電流經(jīng)VT2、電動機M、VT3、搭鐵而組成回路，于是電動機正轉(zhuǎn)。當(dāng)a2端得到輸入信號時，電流則經(jīng)VT1、M、VT4、搭鐵而組成回路，電動機因電流方向相反而反轉(zhuǎn)?？刂朴|發(fā)信號端電流大小，就能夠控制經(jīng)過電動機電流大小。電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)課件第65頁直流電動機正反轉(zhuǎn)控制電路電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)課件第66頁電磁離合器

當(dāng)電流經(jīng)過滑環(huán)進入電磁離合器線圈時，電動機動力經(jīng)過軸、主動輪、壓板、花鍵、從動軸傳遞給執(zhí)行機構(gòu)。電動式EPS普通都設(shè)定一個工作范圍。如當(dāng)車速到達45km/h時，就不需要輔助動力轉(zhuǎn)向，這時電動機就停頓工作。為了不使電動機和電磁離合器慣性影響轉(zhuǎn)向系統(tǒng)工作，離合器應(yīng)及時分離，以切斷輔助動力。

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。電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)課件第67頁

單片干式電磁離合器工作原理圖1—滑環(huán)；2—線圈；3—壓板；4—花鍵；5—從動軸；6—主動輪；7—滾動軸承電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)課件第68頁減速機構(gòu)

減速機構(gòu)是電動式EPS不可缺乏部件。

當(dāng)前，實用減速機構(gòu)有各種組合方式，普通采取蝸輪蝸桿與轉(zhuǎn)向軸驅(qū)動組合式，也有采取兩級行星齒輪與傳動齒輪組合式。為了抑制噪聲和提升耐久性，減速機構(gòu)中齒輪有采取特殊齒形，有采取樹脂材料制成。電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)課件第69頁

電動式EPS實例

如圖6.26所表示為奧拓(Alto)牌汽車電動式EPS配件布置圖。電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)課件第70頁

該系統(tǒng)由轉(zhuǎn)矩傳感器、車速傳感器、ECU、電動機和減速機構(gòu)組成。

轉(zhuǎn)矩傳感器(滑動可變電阻型)、電動機和

減速機構(gòu)制成一個整體，如圖6.27所表示，安裝在轉(zhuǎn)向柱上。

電磁離合器安裝在電動機輸出端旁，ECU安裝在司機座位下面。電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)課件第71頁圖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；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；9—ECU電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)課件第72頁

圖6.28所表示為奧拓(Alto)牌汽車用轉(zhuǎn)矩傳感器結(jié)構(gòu)。

當(dāng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)工作時，施加在轉(zhuǎn)向盤上轉(zhuǎn)向力經(jīng)輸入軸、扭桿傳遞給輸出軸，扭桿扭曲變形使輸入軸與輸出軸之間發(fā)生相對扭轉(zhuǎn)。

與此同時滑塊沿軸向移動，控制臂將滑塊軸向移動變換成電位器旋轉(zhuǎn)角度，即將轉(zhuǎn)矩值變換成電壓量，并輸入到電子控制單元。電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)課件第73頁圖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—電動機電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)課件第74頁(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

電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)課件第75頁

當(dāng)轉(zhuǎn)向盤處于中間位置時，傳感器輸出電壓為2.5V；

當(dāng)轉(zhuǎn)向盤向右旋轉(zhuǎn)時，傳感器輸出電壓大于2.5V；

轉(zhuǎn)矩傳感器輸出特征曲線如圖6.29所表示。

當(dāng)轉(zhuǎn)向盤向左旋轉(zhuǎn)時，傳感器輸出電壓小于2.5V。電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)課件第76頁

所以，ECU依據(jù)傳感器輸出電壓高低，就能夠判定轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動方向和轉(zhuǎn)動角度。

圖所表示為奧拓(Alto)牌汽車電動式EPS控制框圖，其控制內(nèi)容以下所述：電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)課件第77頁

轉(zhuǎn)矩傳感器輸出特征曲線電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)課件第78頁

奧拓(Alto)汽車電動式EPS控制框圖電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)課件第79頁1.電動機電流控制ECU依據(jù)轉(zhuǎn)向力矩和車速信號確定并控制電動機驅(qū)動電流方向和大小，使其在每一個車速下都能夠得到最優(yōu)化轉(zhuǎn)向助力轉(zhuǎn)矩。2.速度控制

當(dāng)車速高于43km/h到52km/h時，停頓對電動機供電同時，使電動機內(nèi)電磁離合器分離，按普通轉(zhuǎn)向控制方式工作，以確保行車安全。電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)課件第80頁3.臨界控制

這是為了保護系統(tǒng)中電動機及控制組件而設(shè)控制項目。

在轉(zhuǎn)向器偏轉(zhuǎn)至最大(即臨界狀態(tài))時，因為此時電動機不能轉(zhuǎn)動，所以流入電動機電流達最大值。電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)課件第81頁

為了防止連續(xù)大電流使電動機及控制組件發(fā)燒損壞，每當(dāng)較大電流連續(xù)經(jīng)過30s后，系統(tǒng)就會控制電流使之逐步減小。

當(dāng)臨界控制狀態(tài)解除后，控制系統(tǒng)就會再逐步增大電流，一直到達正常工作電流值為止。4.自診療和安全控制電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)課件第82頁

該系統(tǒng)電子控制單元含有故障自診療功效，當(dāng)電子控制單元檢測到系統(tǒng)存在故障時即會顯示出對應(yīng)故障碼，方便采取對應(yīng)辦法。

當(dāng)檢測出系統(tǒng)基本部件如轉(zhuǎn)矩傳感器、電動機、車速傳感器等出現(xiàn)故障而造成系統(tǒng)處于嚴重故障情況下，系統(tǒng)就會使電磁離合器斷開，停頓轉(zhuǎn)向助力控制，確保系統(tǒng)安全、可靠。電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)課件第83頁6.3電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)故障診療和檢修

電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)普通都含有故障自診療功效，以監(jiān)測、診療系統(tǒng)工作情況。

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，以使維修人員快速、準(zhǔn)確地判斷出故障類型及故障部位。電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)課件第84頁

下面以米拉(Mira)轎車電動式EPS系統(tǒng)為例介紹電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)故障自診療測試方法。1.警告燈檢驗

當(dāng)點火開關(guān)處于ON位時，警告燈應(yīng)點亮，發(fā)動機開啟后警告燈熄滅為正常。電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)課件第85頁

警告燈不亮?xí)r，檢驗燈泡是否損壞，熔絲和導(dǎo)線是否斷路。

若發(fā)動機開啟后，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)(只有常規(guī)轉(zhuǎn)向工作，無電動助力)，并經(jīng)過其自診療系統(tǒng)進行必要檢驗。電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)課件第86頁發(fā)動機開啟后警告燈熄滅為正常。

警告燈不亮?xí)r，檢驗燈泡是否損壞，熔絲和導(dǎo)線是否斷路。

若發(fā)動機開啟后，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)(只有常規(guī)轉(zhuǎn)向工作，無電動助力)，并經(jīng)過其自診療系統(tǒng)進行必要檢驗。電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)課件第87頁2.自診療檢驗操作

將萬用表直流電壓擋正測試棒接在自診療連接器2號接柱上，負測試棒接搭鐵，接通點火開關(guān)ON擋，故