《新能源汽車(chē)底盤(pán)檢測(cè)與維修》 課件 模塊四 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的檢修

模塊四轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的檢修214課題一轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成與拆裝課題二電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的檢修課題一轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成與拆裝215學(xué)習(xí)目標(biāo)1.掌握電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)。2.掌握電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成。3.掌握電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的工作原理。4.能夠進(jìn)行電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的拆裝。任務(wù)描述某比亞迪新能源汽車(chē)底盤(pán)在高低不平的路面磕到底盤(pán)，出現(xiàn)轉(zhuǎn)向異響，經(jīng)維修技師檢測(cè)后，發(fā)現(xiàn)電動(dòng)轉(zhuǎn)向器內(nèi)部出現(xiàn)異響，應(yīng)更換轉(zhuǎn)向器。該如何進(jìn)行拆卸呢？216任務(wù)分析電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在低速行駛時(shí)可使轉(zhuǎn)向輕便、靈活；當(dāng)汽車(chē)在中高速行駛轉(zhuǎn)向時(shí)，又能保證提供最優(yōu)的動(dòng)力放大倍率和穩(wěn)定的轉(zhuǎn)向手感，從而提高高速行駛的操縱穩(wěn)定性。電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)與傳統(tǒng)的液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)最大的區(qū)別是以轉(zhuǎn)向助力電動(dòng)機(jī)取代了液壓助力元件，電子控制單元通過(guò)轉(zhuǎn)向助力電動(dòng)機(jī)對(duì)車(chē)輛轉(zhuǎn)向器進(jìn)行控制，結(jié)構(gòu)更加緊湊，更易于拆裝和維護(hù)。217相關(guān)理論一、電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（electricpowersteering，EPS）由轉(zhuǎn)矩傳感器、減速機(jī)構(gòu)、助力電動(dòng)機(jī)、齒輪齒條轉(zhuǎn)向器、電動(dòng)轉(zhuǎn)向控制器等組成，如圖所示。218電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)1.轉(zhuǎn)矩傳感器轉(zhuǎn)矩傳感器用來(lái)檢測(cè)轉(zhuǎn)向盤(pán)轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)角的大小和方向，它是EPS的控制信號(hào)之一。轉(zhuǎn)矩傳感器主要有接觸式和非接觸式兩種，常用的接觸式轉(zhuǎn)矩傳感器有擺臂式、雙排行星齒輪式和扭桿式；非接觸式轉(zhuǎn)矩傳感器主要有光電式和磁電式。轉(zhuǎn)矩傳感器由兩個(gè)帶孔圓環(huán)、線圈、線圈盒及電路板組成，兩個(gè)帶孔圓環(huán)一個(gè)安裝在輸出軸上，一個(gè)安裝在輸入軸上，如圖所示。轉(zhuǎn)矩傳感器將轉(zhuǎn)向盤(pán)上操作力大小和方向信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，傳遞到電動(dòng)轉(zhuǎn)向控制器。219220轉(zhuǎn)矩傳感器2.減速機(jī)構(gòu)電動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中的減速機(jī)構(gòu)通常由減速齒輪、輸出軸和軸承等組成。減速齒輪與助力電動(dòng)機(jī)的輸出軸嚙合，將助力電動(dòng)機(jī)輸出的高速低轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)換為低速高轉(zhuǎn)矩，提供足夠的轉(zhuǎn)向力矩。減速機(jī)構(gòu)的輸出軸將轉(zhuǎn)向力矩傳遞到電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向器中，實(shí)現(xiàn)車(chē)輛的轉(zhuǎn)向。同時(shí)，減速機(jī)構(gòu)還起到增大輸出轉(zhuǎn)矩、降低電動(dòng)機(jī)負(fù)載和降低噪聲等作用，如圖所示。221減速機(jī)構(gòu)3.助力電動(dòng)機(jī)助力電動(dòng)機(jī)根據(jù)電子控制單元的指令輸出適宜的助力轉(zhuǎn)矩，是電動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的動(dòng)力源，多采用無(wú)刷永磁式直流電動(dòng)機(jī)。助力電動(dòng)機(jī)對(duì)EPS的性能有很大影響，是EPS的關(guān)鍵部件之一，因此其要具有低轉(zhuǎn)速、大轉(zhuǎn)矩、波動(dòng)小、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小、尺寸小、質(zhì)量小等特點(diǎn)，而且要求可靠性高、易控制。4.齒輪齒條轉(zhuǎn)向器與傳統(tǒng)汽車(chē)齒輪齒條轉(zhuǎn)向器的結(jié)構(gòu)形式及工作原理相同。5.電動(dòng)轉(zhuǎn)向控制器（EPSECU）電動(dòng)轉(zhuǎn)向控制器主要由硬件電路和軟件程序組成，在電源、電動(dòng)機(jī)等其他部件正常工作時(shí)，其本身的可靠性應(yīng)比較高，硬件本身不易出現(xiàn)故障。222二、電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的分類(lèi)電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)按照輔助電動(dòng)機(jī)的布置方式，可分為轉(zhuǎn)向柱助力式、齒輪助力式、齒條助力式三種。1.轉(zhuǎn)向柱助力式轉(zhuǎn)向柱助力式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩傳感器、電動(dòng)機(jī)、離合器和轉(zhuǎn)向助力機(jī)構(gòu)組成一體，安裝在轉(zhuǎn)向柱上，如圖所示。223轉(zhuǎn)向柱助力式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)2.齒輪助力式齒輪助力式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩傳感器、電動(dòng)機(jī)、離合器和轉(zhuǎn)向助力機(jī)構(gòu)組成一體，如圖所示，整體安裝在小齒輪處，直接給小齒輪助力，能夠獲得較大的轉(zhuǎn)向力。224齒輪助力式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)3.齒條助力式齒條助力式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩傳感器單獨(dú)安裝在小齒輪處，電動(dòng)機(jī)與轉(zhuǎn)向助力機(jī)構(gòu)一起安裝在小齒輪另一端的齒條處，用以給齒條助力，如圖所示。225齒條助力式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)三、電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)將電力電子技術(shù)和高性能的電動(dòng)機(jī)控制技術(shù)應(yīng)用于汽車(chē)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，能明顯改善車(chē)輛的靜態(tài)性能和動(dòng)態(tài)性能，有效提高駕駛的輕便性和安全性，同時(shí)也更加節(jié)能和環(huán)保。與其他助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)相比，電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的突出優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)。1.降低燃油消耗傳統(tǒng)的液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)由發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)轉(zhuǎn)向油泵，不管轉(zhuǎn)向或者不轉(zhuǎn)向都要消耗發(fā)動(dòng)機(jī)部分動(dòng)力，而電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)只在轉(zhuǎn)向時(shí)才由電動(dòng)機(jī)提供助力，不轉(zhuǎn)向時(shí)不消耗能量。因此，電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)可以降低車(chē)輛的燃油消耗。2262.增強(qiáng)轉(zhuǎn)向跟隨性助力電動(dòng)機(jī)與轉(zhuǎn)向助力機(jī)構(gòu)相連將能量直接用于車(chē)輪的轉(zhuǎn)向，利用慣性減振器的作用，使車(chē)輪的反轉(zhuǎn)和轉(zhuǎn)向前輪擺振大大減小。因此，電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的抗擾動(dòng)能力增強(qiáng)。與液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)相比，電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)增強(qiáng)了轉(zhuǎn)向車(chē)輪對(duì)轉(zhuǎn)向盤(pán)的跟隨性。3.改善轉(zhuǎn)向回正特性電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)可以對(duì)轉(zhuǎn)向回正過(guò)程進(jìn)行控制，利用軟件在最大限度內(nèi)調(diào)整設(shè)計(jì)參數(shù)使車(chē)輛獲得最佳的回正特性。2274.提高操縱穩(wěn)定性電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)可以針對(duì)車(chē)輛行駛的各種工況，通過(guò)優(yōu)化助力特性曲線，使得助力更加精確，助力效果更加理想。5.提供可變轉(zhuǎn)向助力電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的轉(zhuǎn)向力來(lái)自電動(dòng)機(jī)，通過(guò)軟件編程和硬件控制，可得到覆蓋整個(gè)車(chē)速的可變轉(zhuǎn)向力。在低速時(shí)，電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)可以提供較大的轉(zhuǎn)向助力，提高車(chē)輛的轉(zhuǎn)向輕便性；隨著車(chē)速的提高，電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)提供的轉(zhuǎn)向助力可逐漸減小，轉(zhuǎn)向時(shí)駕駛?cè)怂杼峁┑霓D(zhuǎn)向力將逐漸增大，提高車(chē)輛穩(wěn)定性。6.節(jié)能與環(huán)保電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)應(yīng)用電力作為能源，完全取代了液壓裝置，不存在傳統(tǒng)液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中液壓油泄漏的問(wèn)題，避免了環(huán)境污染。228四、電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的缺點(diǎn)由于車(chē)載電源的電壓一般較低，電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)所能提供的助力轉(zhuǎn)矩也不會(huì)太大，因此不適用于大型車(chē)輛。229五、電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的拆裝1.準(zhǔn)備工作（1）做好車(chē)輛安全防護(hù)與隔離。（2）準(zhǔn)備常用工具套裝、絕緣工具套裝、轉(zhuǎn)向球頭專(zhuān)用拆裝工具、內(nèi)飾板拆裝工具等。2.電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的拆裝以比亞迪車(chē)型為例，電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的拆裝見(jiàn)下表。230231電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的拆裝步驟232電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的拆裝步驟233電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的拆裝步驟234電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的拆裝步驟235電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的拆裝步驟236電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的拆裝步驟237電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的拆裝步驟238電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的拆裝步驟239電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的拆裝步驟240電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的拆裝步驟241電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的拆裝步驟242電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的拆裝步驟243電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的拆裝步驟課題二電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的檢修244學(xué)習(xí)目標(biāo)1.掌握電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的工作原理。2.能識(shí)讀電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)電路圖。3.能夠?qū)﹄妱?dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)進(jìn)行檢修。任務(wù)描述某比亞迪新能源汽車(chē)轉(zhuǎn)向沉重，儀表提示轉(zhuǎn)向系統(tǒng)故障。該如何進(jìn)行檢測(cè)與維修呢？245任務(wù)分析由電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成分析，汽車(chē)在行駛中轉(zhuǎn)向系統(tǒng)各傳感器發(fā)送運(yùn)行狀態(tài)信號(hào)到電子控制單元，然后經(jīng)電子控制單元計(jì)算出控制信號(hào)，從而使助力電動(dòng)機(jī)的方向和轉(zhuǎn)矩發(fā)生改變，幫助駕駛?cè)丝刂妻D(zhuǎn)向。因此，通過(guò)分析電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)電路的組成及工作原理，結(jié)合故障碼，檢查電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的各線路、傳感器及控制單元，判斷可能的故障原因并排除故障。246相關(guān)理論一、電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的工作原理電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在不同車(chē)型上的結(jié)構(gòu)有所不同，但是基本原理是相同的。1.基本工作原理當(dāng)汽車(chē)點(diǎn)火開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，ECU開(kāi)始對(duì)EPS系統(tǒng)進(jìn)行自檢，自檢通過(guò)后，閉合繼電器和離合器，EPS系統(tǒng)開(kāi)始工作。當(dāng)轉(zhuǎn)向盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，位于轉(zhuǎn)向軸上的轉(zhuǎn)角傳感器和轉(zhuǎn)矩傳感器把測(cè)得的轉(zhuǎn)向盤(pán)上的角位移和作用于其上的力矩傳遞給ECU，ECU根據(jù)這兩個(gè)信號(hào)并結(jié)合車(chē)速等信息，控制助力電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生相應(yīng)的助力，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向力矩的最佳控制。在低速行駛時(shí)，減輕轉(zhuǎn)向力，保證汽車(chē)轉(zhuǎn)向靈活、輕便；在高速行駛時(shí)，適當(dāng)增加阻尼控制，保證轉(zhuǎn)向盤(pán)操作穩(wěn)重、可靠，如圖所示。247248電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)基本工作原理圖2.電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的控制電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的控制如圖所示，包括助力基本控制、助力修正控制、電動(dòng)機(jī)電流控制、失效保護(hù)處理。249電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的控制（1）助力基本控制為了補(bǔ)償EPS系統(tǒng)對(duì)轉(zhuǎn)矩傳感器信號(hào)的響應(yīng)延遲量，應(yīng)實(shí)施相位補(bǔ)償。根據(jù)相位補(bǔ)償后的值，確定助力量。（2）助力修正控制轉(zhuǎn)向盤(pán)不僅受駕駛?cè)说霓D(zhuǎn)向操作支配，當(dāng)路面對(duì)輪胎施加轉(zhuǎn)矩時(shí)，也會(huì)出現(xiàn)轉(zhuǎn)向盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)的狀況。因此，除了常規(guī)的助力基本控制，還應(yīng)實(shí)施助力修正控制，包括慣性補(bǔ)償、回位修正、阻尼修正和摩擦修正。（3）電動(dòng)機(jī)電流控制為了使電動(dòng)機(jī)實(shí)時(shí)跟蹤電流指令值，就需要控制電動(dòng)機(jī)的電流。通常是在檢測(cè)出電動(dòng)機(jī)電流之后，修正與指令值所對(duì)應(yīng)的差值，即反饋控制。250（4）失效保護(hù)處理EPS系統(tǒng)為了提供約10倍于駕駛?cè)宿D(zhuǎn)向操作力的助力，需要在助力出現(xiàn)異常時(shí)迅速進(jìn)行檢測(cè)，并采取應(yīng)對(duì)措施。電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的失效保護(hù)措施見(jiàn)下表。251電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的失效保護(hù)措施二、電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的電路圖下圖所示為電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)電路圖。1.電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)ECU工作電源：IG1→F2/15R-EPSECU10A→G2L/10→GJB04/14→B22/5→B22/4。2.助力電動(dòng)機(jī)工作電源：常電→F5/2R-EPS100A→B44（C）/4→B23/2。3.助力電動(dòng)機(jī)/ECU搭鐵線路：B23/1→Eb04（4#搭鐵）。252253電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)電路圖三、電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的檢修1.準(zhǔn)備工作（1）做好車(chē)輛安全防護(hù)與隔離。（2）準(zhǔn)備常