電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)概述

第三章電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)概述1液壓式電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)2電動式電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)3電子式四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)4電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)診療與檢修5電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)概述第1頁3.1電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)概述1.電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)功用

電子控制動力轉(zhuǎn)向（ElectronicControlPowerSteering，簡稱EPS或ECPS）系統(tǒng)是依據(jù)車速、轉(zhuǎn)向情況等對轉(zhuǎn)向助力實施控制，使動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在不一樣行駛條件下都有最正確放大倍率。轉(zhuǎn)向系統(tǒng)普通由轉(zhuǎn)向盤、轉(zhuǎn)向機、轉(zhuǎn)向傳動桿和轉(zhuǎn)向節(jié)等組成。

在低速時有較大放大倍率，能夠減輕轉(zhuǎn)向操縱力，使轉(zhuǎn)向輕便、靈活。在高速時則適當(dāng)減小放大倍率，以穩(wěn)定轉(zhuǎn)向手感，提升高速行駛操縱穩(wěn)定性。電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)概述第2頁A處理轉(zhuǎn)向輕便與轉(zhuǎn)向靈活矛盾。B提升行駛安全性和舒適性。電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)概述第3頁2.電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)組成EPS機械轉(zhuǎn)向機構(gòu)轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)電子控制系統(tǒng)電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)概述第4頁2.電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)分類液壓式增設(shè)了控制液體流量電磁閥、車速傳感器和電子控制單元等，電子控制單元依據(jù)檢測到車速信號，控制電磁閥，使轉(zhuǎn)向動力放大倍率實現(xiàn)連續(xù)可調(diào)，從而滿足高、低速時轉(zhuǎn)向助力要求。

轉(zhuǎn)向動力源電動式利用直流電動機作為動力源，電子控制單元依據(jù)轉(zhuǎn)向參數(shù)和車速等信號，控制電動機轉(zhuǎn)矩大小和轉(zhuǎn)動方向。電動機轉(zhuǎn)矩由電磁離合器經(jīng)過減速機構(gòu)減速增矩后，加在汽車轉(zhuǎn)向機構(gòu)上，使之得到一個與工況相適應(yīng)轉(zhuǎn)向作用力。

電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)概述第5頁3.2液壓式電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)依據(jù)其控制方式不一樣，可分為流量控制式、反作用力控制式和閥靈敏度控制式三種形式。

3.2.1流量控制式EPS系統(tǒng)

動力轉(zhuǎn)向液壓泵電磁閥電磁閥整體式動力轉(zhuǎn)向控制閥EPSECU車速傳感器車速傳感器蓄電池易熔線點火開關(guān)熔絲（ECU-IG）電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)概述第6頁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)電磁閥閥芯完全開啟時，兩油道就被電磁閥旁路。EPSECU依據(jù)車速傳感器信號，控制電磁閥閥芯開啟程度，從而經(jīng)過控制轉(zhuǎn)向動力缸活塞兩側(cè)油室旁路液壓油流量來改變轉(zhuǎn)向助力。當(dāng)車速很低時，EPSECU輸出脈沖控制信號占空比很小，經(jīng)過電磁閥線圈平均電流很小，電磁閥閥芯開啟程度也很小，旁路液壓油流量小，液壓助力作用大，使轉(zhuǎn)向盤操縱輕便。當(dāng)車速提升時，EPSECU輸出脈沖控制信號占空比增大，使電磁閥線圈平均電流增大，電磁閥閥芯開啟程度增大，旁路液壓油流量增大，從而使液壓助力作用減小，以提升操縱穩(wěn)定性。電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)概述第7頁3.2.2反作用力控制式EPS系統(tǒng)轉(zhuǎn)向液壓泵儲油箱分流閥電磁閥扭力桿轉(zhuǎn)向盤銷子轉(zhuǎn)閥閥桿控制閥閥體小齒輪軸活塞轉(zhuǎn)向動力缸齒條小齒輪柱塞油壓反作用力室固定小孔轉(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)了油壓反作用力室而組成。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。電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)概述第8頁小齒輪軸上端部經(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。當(dāng)轉(zhuǎn)向力增大，扭力桿發(fā)生扭轉(zhuǎn)變形時，控制閥閥體和轉(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、斷關(guān)系和工作油液流動方向，從而實現(xiàn)轉(zhuǎn)向助力作用。分流閥作用是未來自轉(zhuǎn)向液壓泵油液向控制閥一側(cè)和電磁閥一側(cè)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)定油液流量。固定小孔作用是把供給轉(zhuǎn)向控制閥一部分流量分配到油壓反作用力室一側(cè)。電磁閥依據(jù)需要開啟適當(dāng)開度，使油壓反作用力室一側(cè)油液流回儲油箱。

電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)概述第9頁反作用力控制式EPS系統(tǒng)含有三種控制形態(tài)停車與低速狀態(tài)

中高速直線行駛狀態(tài)

中高速轉(zhuǎn)向行駛

電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)概述第10頁3.2.3閥靈敏度控制式EPS系統(tǒng)閥靈敏度控制式EPS系統(tǒng)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。

優(yōu)點結(jié)構(gòu)簡單部件少價格廉價含有較大選擇轉(zhuǎn)向力自由度能夠取得自然轉(zhuǎn)向手感和良好轉(zhuǎn)向特征電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)概述第11頁經(jīng)典閥靈敏度控制式EPS系統(tǒng)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，在高速專用小孔下邊設(shè)有旁通電磁閥回路。發(fā)動機前輪轉(zhuǎn)向油泵轉(zhuǎn)向動力缸儲油箱電磁閥EPSECU車速傳感器車燈開關(guān)擋位開關(guān)蓄電池外體內(nèi)體電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)概述第12頁閥部等效液壓回路分析車輛停頓時，電磁閥完全關(guān)閉……

伴隨車輛行駛速度提升，EPSECU輸出控制信號使電磁閥開度線性增加……電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)概述第13頁3.3電動式電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)電動式EPS系統(tǒng)是一個直接依靠電動機提供輔助轉(zhuǎn)矩電動助力式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。該系統(tǒng)僅需要控制電動機電流方向和幅值，不需要復(fù)雜控制機構(gòu)。另外，該系統(tǒng)因為利用微機控制，所以，為轉(zhuǎn)向特征設(shè)置提供了較高自由度，同時還降低了成本和重量。

特點電動機、減速機、轉(zhuǎn)向柱和轉(zhuǎn)向齒輪箱能夠制成一個整體，管道、液壓泵等不需單獨占據(jù)空間，易于裝車。增加了電動機和減速機，取消了液壓管道等部件，使整個系統(tǒng)趨于小型輕量化。液壓泵僅在必要時用來使電動機運轉(zhuǎn)，故能夠節(jié)能。因為零件數(shù)目少，不需要加油和抽閑氣，所以在生產(chǎn)線上裝配性好。由此，從發(fā)展角度看，電動式動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)將成為標(biāo)準件裝備在汽車上。

電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)概述第14頁1.電動式EPS系統(tǒng)組成電動式EPS系統(tǒng)是在機械轉(zhuǎn)向機構(gòu)基礎(chǔ)上，增加了電動式助力機構(gòu)、轉(zhuǎn)向助力控制系統(tǒng)后形成。它是由轉(zhuǎn)矩傳感器、直流電動機、電磁離合器、減速機構(gòu)和車速傳感器、EPSECU組成。轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)向軸EPSECU直流電動機電磁離合器轉(zhuǎn)向齒條橫拉桿轉(zhuǎn)向輪輸出軸扭力桿轉(zhuǎn)矩傳感器轉(zhuǎn)向齒輪電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)概述第15頁轉(zhuǎn)矩傳感器轉(zhuǎn)矩傳感器用于測定轉(zhuǎn)向盤與轉(zhuǎn)向器之間轉(zhuǎn)向力矩。在輸出軸極靴上分別繞有A，B，C，D四個線圈，連接成一個橋式回路。

電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)概述第16頁轉(zhuǎn)矩傳感器應(yīng)用于EPS系統(tǒng)另一個轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)矩傳感器，它將負載力矩所引發(fā)扭力桿扭轉(zhuǎn)角位移轉(zhuǎn)換為電位計電阻改變，并經(jīng)過滑環(huán)將信號輸出。

電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)概述第17頁直流電動機電動機輸出轉(zhuǎn)矩控制是經(jīng)過控制其輸入電流來實現(xiàn)，而電動機正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)則是由EPSECU輸出正、反轉(zhuǎn)觸發(fā)脈沖控制。電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)概述第18頁電磁離合器

安裝在電動機輸出軸上主動輪內(nèi)裝有電磁線圈，經(jīng)過滑環(huán)引入電流。當(dāng)離合器通電時，電磁線圈產(chǎn)生電磁力使壓板與主動輪端面壓緊。于是，電動機動力經(jīng)主動輪、壓板、花鍵、從動軸傳遞給減速機構(gòu)?；h(huán)電磁線圈壓板花鍵從動軸主動輪球軸承電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)概述第19頁減速機構(gòu)電動式EPS系統(tǒng)減速機構(gòu)組合方式：蝸輪-蝸桿傳動與轉(zhuǎn)向軸驅(qū)動兩級行星齒輪傳動與傳動齒輪驅(qū)動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)概述第20頁2.電動式EPS系統(tǒng)工作原理電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)概述第21頁3.4電子式四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（4WS）作用

在汽車低速行駛時，依靠逆向轉(zhuǎn)向（前、后車輪轉(zhuǎn)角方向相反），取得較小轉(zhuǎn)向半徑，改進汽車操縱便捷性；在汽車中、高速行駛時，依靠同向轉(zhuǎn)向（前、后車輪轉(zhuǎn)角方向相同），減小汽車橫擺運動，使汽車能夠利用高速變換行進路線，提升轉(zhuǎn)向時操縱穩(wěn)定性。

轉(zhuǎn)向角百分比控制式橫擺角速度百分比控制式

分類電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)概述第22頁3.4.1轉(zhuǎn)向角百分比控制式4WS系統(tǒng)所謂轉(zhuǎn)向角百分比控制，就是使后輪轉(zhuǎn)角與轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角成百分比改變，并使后輪在汽車低速行駛時相對于前輪反向轉(zhuǎn)向;在汽車中、高速行駛時，相對于前輪同向轉(zhuǎn)向。

1.系統(tǒng)組成

車速傳感器前轉(zhuǎn)向橫拉桿輸出小齒輪轉(zhuǎn)向盤連接軸轉(zhuǎn)角比傳感器扇形齒輪輸入小齒輪從動桿后轉(zhuǎn)向橫拉桿轉(zhuǎn)向樞軸輔助電動機4WS轉(zhuǎn)換器主電動機電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)概述第23頁車速傳感器前轉(zhuǎn)向橫拉桿輸出小齒輪轉(zhuǎn)向盤連接軸轉(zhuǎn)角比傳感器扇形齒輪輸入小齒輪從動桿后轉(zhuǎn)向橫拉桿轉(zhuǎn)向樞軸輔助電動機4WS轉(zhuǎn)換器主電動機電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)概述第24頁偏置軸與轉(zhuǎn)向樞軸結(jié)構(gòu)從動桿回轉(zhuǎn)中心偏置軸運動軌跡偏置軸連接座扇形齒輪轉(zhuǎn)向樞軸從動桿轉(zhuǎn)向樞軸左右回轉(zhuǎn)中心外套內(nèi)套電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)概述第25頁偏置軸與轉(zhuǎn)向樞軸工作原理轉(zhuǎn)向樞軸從動桿扇形齒輪偏置軸轉(zhuǎn)向樞軸從動桿電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)概述第26頁

4WS轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu)偏置軸輔助電動機4WS轉(zhuǎn)換器主電動機4WS轉(zhuǎn)換器輸出軸從動桿蝸輪-蝸桿機構(gòu)轉(zhuǎn)角比傳感器電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)概述第27頁轉(zhuǎn)角比傳感器結(jié)構(gòu)原理圖利用滑動電阻器把反應(yīng)后轉(zhuǎn)向齒輪箱中從動桿回轉(zhuǎn)角度改變模擬信號電壓輸入ECU，作為ECU進行轉(zhuǎn)向角百分比控制基本信號。電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)概述第28頁2.轉(zhuǎn)向角百分比控制式4WS系統(tǒng)控制原理電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)概述第29頁轉(zhuǎn)角比控制ECU依據(jù)車速傳感器和轉(zhuǎn)角比傳感器輸入信號，計算出車速與轉(zhuǎn)向角實際數(shù)值，然后把它們實際數(shù)值與標(biāo)準數(shù)據(jù)作比較，向主電動機發(fā)出控制指令，控制主電動機驅(qū)動從動桿轉(zhuǎn)動。在此過程中，駕駛員可使用4WS模式切換開關(guān)，選擇“NORMAL”或“SPORT”模式。電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)概述第30頁2WS選擇控制當(dāng)2WS選擇開關(guān)被設(shè)定在ON（導(dǎo)通）位置，且變速器被掛入倒擋位置時，ECU就設(shè)定后輪轉(zhuǎn)向角轉(zhuǎn)向量為零。這項控制是為那些習(xí)慣于使用2WS轉(zhuǎn)向系統(tǒng)倒車駕駛員設(shè)置。安全保障控制

若主電動機異常，則ECU僅利用“NORMAL”模式同向轉(zhuǎn)向部分驅(qū)動輔助電動機，進行與車速相對應(yīng)轉(zhuǎn)角比控制。若車速傳感器異常，則ECU會以SP1與SP2輸入較高車速值為依據(jù)，控制主電動機僅進行同向轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)角比控制。若轉(zhuǎn)角比傳感器異常，則ECU驅(qū)動輔助電動機同向運動到最大值后，中止控制。若此時輔助電動機異常，則用主電動機完成以上工作。若ECU異常，則ECU會驅(qū)動輔助電動機同向運動到最大值后，中止控制。此時要防止出現(xiàn)反向轉(zhuǎn)向。

電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)概述第31頁3.4.2橫擺角速度百分比控制式4WS系統(tǒng)橫擺角速度百分比控制，是一個依據(jù)檢測出車身橫擺角速度來控制后輪轉(zhuǎn)向量控制方法。它與轉(zhuǎn)向角百分比控制相比，含有兩方面優(yōu)點。

優(yōu)點能夠使汽車車身方向從轉(zhuǎn)向早期開始就與其行進方向保持高度一致（只有極小偏差）；能夠經(jīng)過檢測車身橫擺角速度感知車身自轉(zhuǎn)運動，所以，即使有轉(zhuǎn)向以外力（如橫向風(fēng)等）引發(fā)車身自轉(zhuǎn)，也能馬上感知到，并可快速經(jīng)過對后輪轉(zhuǎn)向控制來抑制自轉(zhuǎn)運動。電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)概述第32頁1.系統(tǒng)組成電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)概述第33頁（1）前輪轉(zhuǎn)向機構(gòu)轉(zhuǎn)向盤齒輪-齒條副轉(zhuǎn)向齒輪液壓油缸齒條端部控制齒條前帶輪轉(zhuǎn)角傳動拉索彈簧帶輪傳動組件電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)概述第34頁（2）后輪轉(zhuǎn)向機構(gòu)后帶輪凸輪推桿襯套滑閥主動齒輪脈動電動機從動齒輪閥控制桿液壓缸右室功率活塞功率活塞液壓缸軸液壓缸左室彈簧閥套筒控制凸輪電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)概述第35頁2.控制原理后輪轉(zhuǎn)角控制

轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角與后輪轉(zhuǎn)角之間關(guān)系轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角在左、右約200°以上反向區(qū)域內(nèi)，實際上表現(xiàn)是汽車在低速時大轉(zhuǎn)角與停車時轉(zhuǎn)向切換操作。而在中、高速內(nèi)轉(zhuǎn)向就變成了僅在電動轉(zhuǎn)向范圍內(nèi)后輪轉(zhuǎn)向。ECU隨時讀取來自車速傳感器信號，然后計算出與車輛狀態(tài)相適應(yīng)后輪目標(biāo)轉(zhuǎn)向角，再驅(qū)動脈動電動機，完成后輪轉(zhuǎn)向操作。電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)概述第36頁大轉(zhuǎn)角控制（機械式轉(zhuǎn)向）前帶輪滑閥支點A閥控制桿液壓缸軸功率活塞閥套筒控制凸輪

電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)概述第37頁小轉(zhuǎn)角控制（同向轉(zhuǎn)向）閥套筒滑閥支點A從動齒輪閥控制桿滑閥閥控制桿電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)概述第38頁使汽車滑移角為零控制

使汽車滑移角為零控制是抑制4WS汽車在轉(zhuǎn)向早期過渡階段出現(xiàn)車身向轉(zhuǎn)向內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)動滯后一個控制方法。這種控制方法可在轉(zhuǎn)向開始瞬間，控制后輪反向轉(zhuǎn)動，使車身產(chǎn)生自轉(zhuǎn)運動，抑制公轉(zhuǎn)運動，預(yù)防車身向轉(zhuǎn)向外側(cè)轉(zhuǎn)動。此時，橫擺角速度傳感器會檢測出自轉(zhuǎn)運動增大，并反饋給控制系統(tǒng)，控制后輪產(chǎn)生一個同向轉(zhuǎn)向，取得自轉(zhuǎn)與公轉(zhuǎn)運動平衡。這么就能確保從轉(zhuǎn)向早期到轉(zhuǎn)向結(jié)束汽車滑移角一直為零。

電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)概述第39頁受到橫向風(fēng)作用時控制

在突然受到橫向風(fēng)作用，車輛將要偏向時，橫擺角速度傳感器會馬上感知到這一偏轉(zhuǎn)傾向，控制系統(tǒng)就會操縱后輪向消除將要發(fā)生橫擺運動方向轉(zhuǎn)動。因為后輪轉(zhuǎn)動，在車身上會產(chǎn)生一力矩，它會降低由橫向風(fēng)產(chǎn)生自轉(zhuǎn)運動，使車身偏差減低到最小。電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)概述第40頁ABS作用控制

普通情況下，因為比較重視中、低速域轉(zhuǎn)向響應(yīng)性，所以其橫擺角速度增益會比高速域有所降低，但在ABS作用時，更重視是制動車輛穩(wěn)定性。所以，將把ABS開始起作用時橫擺角速度增益一直保持到制動結(jié)束。電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)概述第41頁3.5電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)診療與檢修

3.5.1三菱電控動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)檢修

EPS警示燈檢驗

當(dāng)點火開關(guān)處于ON位置時，EPS警示燈應(yīng)點亮，發(fā)動機開啟后警示燈熄滅為正常。警示燈不亮?xí)r，應(yīng)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，警示燈仍點亮?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)向機構(gòu)工作，無電動助力），然后進行自診療操作。

電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)概述第42頁3.5.1三菱電控動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)檢修自診療操作

將萬用表直流電壓擋正表筆接在診療插座2號端子上，負表筆搭鐵。接通點