电子控制动力转向系统

1、电子控制动力转向系统一组；陈长音 何海瑞 段家明 赖德灶 王继鹏 何节简介 电子式动力转向系（EPS）是一种直接依靠电机提供辅助扭矩的电动助力转向系统，使转向系统结构更为紧凑。 (1)转向复位控制。当方向盘从极限位置向回转动时，EPS提供复位助力控制；(2)变压器增压控制。对转向电子控制单元(ECU)的电压进行增压，当驾驶员未对方向盘进行任何操作或车辆保持直线行驶时，该电压保持为零。当驾驶员对方向盘进行操作时，根据负载大小，以27V-34 V的电压对输出助力进行可变控制；(3)系统过热保护控制。根据电流大小及其作用时间估计马达温度，如果温度超出规定范围，系统将对输出电流进行限制，以防马达过热；

2、(4)带有自诊断功能。系统发生故障时，将自动储存故障码，同时故障指示灯(PS警告灯)闪亮；卡罗拉EPS的功能作用一、电动式EPS的特点 能耗低：电动式EPS只有转向时系统才工作，消耗较少的能量。因而与液压式动力转向系统相比，在各种行驶工况下均可节能8090。 轻量化显著：电动式EPS无液压式EPS必须具有的液压缸、油泵、转阀、液压管道等部件，因此其结构紧凑、重量减轻、无油渗漏问题、系统易于布置。 优化助力控制特性：液压助力的增减有一定的滞后性，反应敏感性较差，随动性不够。电动式EPS由于采用电子控制，可以使转向系统的转向性能得到优化，增强随动性。 系统安全可靠：当电动式EPS出现故障时，可立即

3、切断电动机与助力齿轮机构的动力传送，迅速转入人工-机械转向状态。二、电子控制动力转向系统组成 电动式动力转向系统简称EPS，基本组成如图5-1所示，EPS主要由车速传感器、转矩传感器、转向角传感器、电子控制器ECU、电动机、电磁离合器及减速机构等组成。1、转向扭矩传感器 当驾驶员操纵转向盘时，转向扭矩传感器根据输入力的大小，产生相应的电压信号，由此电动转向系就可以检测出操纵力的大小，同时根据车速传感器产生的脉冲信号又可测出车速，再控制电动机的电流，形成适当的转向助力。 转向扭矩传感器具有检测转向盘的操纵方向和操纵力的功能。在任何情况下，利用电位表即可检测出该传感器的信号，转向扭矩传感器如图5-

4、2所示。2、转角传感器 转角传感器G85安装在转向柱上，转向开关与方向盘之间，与安全气囊时钟弹簧集成为一体，其实物如图所示。 转角传感器G85的作用是检测转向盘的转动角度和转动速度，是电动助力的依据之一。3、电动机 电动式转向系所用的电动机是将汽车用电动机加以改进。有的电动机转子外圆表面开有斜槽，有的则改变定子磁铁的中心处或端部的厚度。电动机工作有一定速度范围，若超出规定速度范围，则由离合器使电动机停转并消除电动机惯性的影响。同时，当转向系发生故障时，离合器分离，此时恢复手动控制转向，保证汽车正常行驶。 转子部分由上下两层构成，均装有转矩传感器线圈。输入轴和输出轴由一根细金属销刚性连接成一体，

5、转子轴上方有连接用的销孔。输入轴由汽车方向盘直接驱动，再通过金属销、弹性扭转杆的传递来驱动输出轴；输出轴小齿轮推动齿条平移，驱动转向轮向左或向右转向；a1、a2为电动机正反转信号触发端，当a1端有触发信号输入时，V3导通，V2得到基极电流也导通，电流经V2、电动机M、V3到搭铁，电动机正转。当a2端有触发信号输入时，V4导通，V1得到基极电流也导通，电流经V1、电动机M、V4到搭铁，电动机反转。电动机的电流大小可由触发信号电流的大小控制。4、电磁离合器 图5-4所示是一种电磁离合器的结构示意图，主要由电磁线圈、主动轮、从动轴、压板等组成。 工作时，电流通过滑环进入电磁线圈，主动轮便产生电磁吸力

6、，花键的压板就被吸引，并与主动轮压紧。于是电动机的输出转矩便经过输出轴主动轮压板花键从动轴传递给执行机构（蜗轮蜗杆减速机构）。 电磁离合器的主要功用是保证电动助力只有在预定的车速范围内作用。5、减速机构 图5-5所示，减速机构主要由蜗轮和蜗杆构成，蜗杆的动力来自于电磁离合器和电动机，经蜗轮减速增扭后，传送给转向轴，然后再通过其他部件传送给转向轮，以实现转向助力。电子控制（ECU） EPS电子控制器（ECU）的基本组成见图5-6。 工作时，转向转矩和转向角信号经过A/D转换器被输入到中央处理器（CPU），中央处理器根据这些信号和车速计算出最优化的助力转矩。三、原理 EPS是由 ECU控制转向电机

7、工作来实现助力的转向系统。驾驶员打方向时，方向盘通过传动轴的花键毂带动转向主轴(输入轴)，转向主轴再通过金属销带动弹性扭转杆；弹性扭转杆下端是小齿轮(输出轴)，小齿轮与转向齿条啮合产生动力输出，驱动车轮向左或向右偏摆而实现转向。（机械转向）与此同时，助力的过程也在进行，当操纵转向盘时，装在转向盘轴上的转角传感器、转矩传感器不断的测出转向轴的转角、转矩信号，并与车速信号同时输入到电子控制单元。电子控制单元根据这些输入信号，确定助力转矩的大小和方向，即选定电动机的电流和转向，调整转向辅助动力的大小。由于弹性扭转杆比较细长，受到来自转向主轴的扭矩时，很容易产生扭转变形，因此，输入轴与输出轴之间产生上

8、下转角差，扭矩越大转角差越大；转矩传感器检测转角差大小并转化为电信号输给ECU； ECU根据转矩大小输出不同驱动电压，以驱动转向助力电动机产生助力，转矩越大输出的驱动电压越高，驱动电压在2734 V变化。但当驾驶员未打方向或车辆直线行驶时，助力电动机不运转，此时助力电动机的电压为零 由于目前汽车蓄电池的电压只有12 V，助力电动机的功率非常有限。为了提高转向助力的力矩，丰田卡罗拉助力电机的电源为2734 V的三相交流电压。其EPS EUC中还专门设置有提升电压的逆变器和电感储能线圈，由类似三相桥式、能将蓄电池的电压转为2734 V的电路完成。驾驶员操纵方向盘时，助力电动机会根据转向阻力大小自动

9、输出2734 V的可变电压。电压变化原理 转向助力电动机的电流由EPS ECU控制，随车速变化而变化，EPS ECU根据转向力矩值及车速大小计算所需输出电流并控制马达运转。如右图，车速越高，转向助力电机的电流越小；车速越低，转向助力电机的电流越大。因此，转向助力的大小由两个因素决定，即方向盘输入扭矩与车辆的行驶速度 电压变化分析 维修过程中，当点火开关在打开状态下时，不要随意断开蓄电池接线，否则会丢失控制模块中存储的信息，也不要拆卸或安装控制模块及其插接器。 确定是悬架没有被改动过，否则会影响转向系统的工作。 轮胎尺寸、气压规格需要与生产厂家的规定相符合。 发动机怠速转速需要达到厂家规定的标准

10、，并且动运转要稳定。 在控制系统的检测中，必须使用生产厂家在维修手册中要求的检测工具，否则可能损坏控制系统的零部件。1、注意事项四、检修图6-44 NISSAN电动转向系统线路图2、检修方法及步骤1）故障警告灯的检查1故障警告灯的检查当点火开关处于ON位置时，故障警告灯应点亮，发动机起动后警告灯熄灭为正常。 警告灯不亮时，应检查灯泡是否损坏，熔断丝和导线是否断路。若发动机起动后，警告灯仍亮时，首先应考虑系统是否处于保险状态（只有常规转向工作，无电动助力），然后进行自诊断操作。2）元件检测1.扭矩传感器的检查 检测扭矩传感器线圈电阻 拔下扭矩传感器插接器，测量扭矩传感器4号与6号端子之间、5号与7号端子之间的电阻，其标准值应为0.60.7k 若不符合要求，则应更换扭矩传感器。2.检测扭矩传感器电压 用万用表直流电压挡测量上述各端子之间的电压，将转向盘置于中间位置，4号与7号、6号与7号端子测得电压约2.5V为良好，4.7V以上为断路，0.3V以下为短路。3.直流电动机的检查 检查电动机电阻 用万用表检查电动机两端子之间的电阻值，应小于0.1，如果阻值很大，则更换电动机总成 检查电动动机运转情况 给电动机加上蓄电池电压时，应听到电动机转动的声音，如果没有声音，应更换电动机总成4.电磁离合器的检查 将蓄电池的正、负极分别接到电磁离合器的两个端子上，在接通与断开的瞬