大众电子助力转向EPS 双齿轮电动助力转向系统

EPS

Electric

Power

Steering双齿轮电动助力转向系统优点:最大可减少85%的转向力节省燃油没有污染的风险See

Notes

Page方向盘带方向盘转角传感器G85的转向柱控制单元转向柱转向力矩传感器

G269转向齿轮电子机械助力转向电机V187助力转向控制单元

J500没有转向助力油，减少对环境的污染“双齿轮”式电子机械助力转向系统，由两个能够向转向拉杆提供足够转向力的齿轮组成（转向齿轮和驱动齿轮）。根据驾驶员转向意愿要求，调节电机工作，帮助转向。系统通过“主动回正”功能帮助转向轮回到中心位置,使在各种驾驶情况下能获得良好的平衡感觉及精确的直线行驶稳定性。由于有了直线行驶稳定功能，当车辆受到侧向风的作用和行驶在上下颠簸的路面时，驾驶员更容易控制车辆在直线上行驶。Total

rack

force:

Drive

and

servo

total

9000

N.所有黑色的元件可以更换电机和控制单元也可以个别更换，但现在不考虑转向小齿轮转向力矩传感器G269动力转向控制单元J500电子动力转向电机V187驱动小齿轮蠕动齿轮黑色的可以单独更换G28J220/J623（汽油机）/J248

（柴油机）J527转向柱电子控制单元G85J104（带EDS的ABS单元）G44-G47J533数据总线诊断接口J285组合仪表K161故障指示灯J500电子助力转向控制单元G269转向力矩传感器输入信号输出信号CANV187电子助力转向电机15#正电转向助力是通过存储在控制单元中的不变的特性图程序控制的，控制单元中最多可存储16种不同的特性图。特性图是在生产厂根据不同的整车装备分别设置的（如整车重量）。GOLF中放置了8中特性图。如果控制单元或转向系统发生了改变时，可以用VAS5051通过功能“adaption”中的01通道进行匹配。如图所示，在GOLF中八种特性图中的一种，根据车的载荷不同又分轻重两部分特性曲线。每种特性图由五种不同速度的特性曲线组成（如0km/h15km/h、50km/h、100km/h、250km/h）。特性曲线表明：由电机给予的助力转向力矩的总量是由输入的转向力矩和车速来决定的。对于用设备匹配特性曲线，先选定底盘之后，则自动选定了特性曲线方向盘输入的旋转力矩电机的助力力矩有效的输出力矩1、当司机用力旋转方向盘时助力转向系统开始工作。2、作用在方向盘上的力引起了转向小齿轮的旋转，转向力矩传感器G269察觉到旋转并将计算出的转向力传给控制单元J500。3、方向盘转角传感器G85将正确的方向盘转动的角度传给控制单元J500，同时转子转速传感器将正确的转动速度传给控制单元J500。4、根据转向力、发动机转速、车速、方向盘转角、方向盘转速以及存储在控制单元中的特性曲线图，控制单元计算出必要的助力力矩并控制电机开始工作。5、由电机驱动的第二个小齿轮（驱动小齿轮）提供能量产生转向助力，电机是通过一个蜗轮齿轮驱动小齿轮，从而驱动转向齿条产生助力。6、助力转向力矩和施加在方向盘上的力矩的总和是最终驱动转向齿条上的有效力矩。在停车时的转向操纵功能：方向盘输入的旋转力矩电机的助力力矩有效的输出力矩1、当车辆静止时，应保证驾驶员可以迅速的转动方向盘。2、作用在方向盘上的力引起了在转向小齿轮上的转动杆旋转，转向力矩传感器G269察觉的旋转并将计算出的转向力传给控制单元J500，指示出一个大的转向力施加在方向盘上。3、方向盘转角传感器G85将大的方向盘转动角度传给控制单元J500，同时转子传感器将当前的转动速度传给控制单元J500。4、根据大的转向力、大的方向盘转角、车速为0km/h、发动机转速、转动速度以及存储在控制单元中的v=0km/h的特性曲线图，控制单元计算出需要一个“大”的助力力矩并控制电机开始工作。5、这样在静止状态下，由电机驱动的第二个小齿轮（驱动小齿轮）提供能量产生“大”的转向助力，驱动转向齿条。6、施加在方向盘上的力矩和“大”的助力转向力矩的总和是车辆在静止工

况下最终驱动转向齿条上的有效力矩。方向盘输入的旋转力矩电机的助力力矩有效的输出力矩在城市工况下的转向操纵功能：1、当车辆城市工况下时，驾驶员转动方向盘。2、作用在方向盘上的力引起了在转向小齿轮上的转动杆旋转，转向力矩传感器G269察觉的旋转并将计算出的转向力传给控制单元J500，指示出一个“中等”的转向力施加在方向盘上。3、方向盘转角传感器G85将大的方向盘转动角度传给控制单元J500，同时转子传感器将当前的转动速度传给控制单元J500。4、根据大的转向力、大的方向盘转角、车速为50km/h、发动机转速、转动速度以及存储在控制单元中的v=50km/h的特性曲线图，控制单元计算出需要一个“中等”的助力力矩并控制电机开始工作。5、这样在此种工况下，由电机驱动的第二个小齿轮（驱动小齿轮）提供能量产生“中等”的转向助力，驱动转向齿条。6、施加在方向盘上的力矩和“中等”的助力转向力矩的总和是车辆在城市工况下最终驱动转向齿条上的有效力矩。方向盘输入的旋转力矩电机的助力力矩有效的输出力矩在高速公路工况下的转向操纵功能：1、在变换车道时，驾驶员对方向盘施加一个轻微的力。2、作用在方向盘上的力引起了在转向小齿轮上的转动杆旋转，转向力矩传感器G269察觉的旋转并将计

算出的转向力传给控制单元J500，指示出一个“小”的转向力施加在方向盘上。3、方向盘转角传感器G85将大的方向盘转动角度传给控制单元J500，同时转子传感器将当前的转动速度传给控制单元J500。4、根据大的转向力、大的方向盘转角、车速为100km/h、发动机转速、转动速度以及存储在控制单元中的v=100km/h的特性曲线图，控制单元计算出需要一个“小”的助力力矩并控制电机开始工作。5、这样在高速公路上为实现变换车道，由电机驱动的第二个小齿轮（驱动小齿轮）提供能量产生“小”的转向助力，驱动转向齿条；或者根本就不助力。6、施加在方向盘上的力矩和“最小”的助力转向力矩的总和是在高速公路上变换车道时最终驱动转向齿条上的有效力矩。回转力电机的助力力矩有效的输出力矩主动回正功能：1、如果驾驶员在转弯的过程中减少了施加在方向盘上的力，旋转杆上的扭转也相应减少。2、转向力的减少的同时，包括转向角度和转向的速度都相应的减少，一个精确的回转速度也相应的计算出来。将其和转向角度和速度进行比较，其结果就是需要的回正力。3、作用在方向盘上的转向回正力是由整个运动装置设计的结果，转向回正力经常很微弱，因为转向系

统及悬挂系统的摩擦力就可以使车轮回到中心位置。4、控制单元根据转向力、车速、发动机转速、转向角度、转向速度和存储在控制单元中的特性曲线图评估出电机需要的必要的回正力。5、电机工作促使车轮回到直线向前行驶的方向，回到中心位置。直线行驶功能：直线行驶功能是主动回正功能的一个扩展，当没有力提供时，系统产生一个助力使车轮回到中心位置。为实现功能，又分为长时间法则和短时间法则两种不同的情况。长时间法则：当长时间发生背离中心位置的任何一侧时，起到平衡背离的任务，如：当将夏季轮胎换到冬季轮胎（使用）。短时间法则：负责短时间发生背离。这将使驾驶员更容易驾驶。如：受到侧向风时，会产生必要的阻止转向力。1、当车辆受到持续的侧向力时，如：侧向风。2、驾驶员给方向盘一个力使车辆保持直线行驶状态。3、控制单元根据转向力、车速、发动机转速、转向角度、转向速度和存储在控制单元中的特性曲线图

评估出要保持直线行驶状态电机需要提供的必要力。4、电机工作，车辆回到直线行驶状态，驾驶员不需要在用力保持方向盘了。回转力电机的助力力矩有效的输出力矩核心是带有双齿的转向齿条。方向盘和转向齿条直接是机械连接，就是说如果电机有故障，机械部分依然可以工作。转向力矩传感器电机控制单元驱动小齿轮转向小齿轮转向齿条转向柱方向盘转角传感器在带双小齿轮的电动机械转向助力器上，需要的转向力是通过转向小齿轮和驱动小齿轮传送到齿条中。转向小齿轮负责传送驾驶员施加的转向力矩，驱动小齿轮则通过一只蜗轮传动装置传送由电动机械转向助力器马达提供的助力扭矩。转向器由一只转向力矩传感器、一根扭转棒、一只转向和驱动小齿轮、一只蜗轮传动装置以及一只带控制单元的电动马达组成。电动机械转向助力器的核心部件是一根齿条，它有两只花键啮合在转向器中。带外壳的异步伺服电机系统电动助力转向系统Electric

Power

SteeringDuringaverage

use,

the

power

draw

is

2.5

A,

max.

80

A

(100

A

can

also

be

achieved

for

short

periods).无电刷电机无扭矩波动低噪音无磁性材料抗泥污无额外摩擦宽的转速范围宽的温度范围平均工作电流2.5

A最大电流80A异步电机Torque扭矩4.1NmSee

Notes

Page电动助力转向系统Electric

Power

Steering异步马达结构简单（无碳刷），因此运行非常安全。异步马达的优点在于，它可以在无电压状态下通过转向器运转。它的响应性能非常短，所以也适用于最快的转向运动。电动马达安装在铝合金壳体内。它通过蜗轮传动和驱动小齿轮作用在齿条上，从而传送助力转向力。控制侧的轴端部有一块磁铁，控制单元用它来探测转子转速。控制单元利用该信号计算转向速度。Efficient

cooling

is

achieved

due

to

the

closely

connected

control

unit

and

servo.However,

if

the

temperature

at

the

end

stages

exceeds

100

°C,

the

factor

continuously

reduces!

Indicator

lamp

K161

comes

on

froma

factor

of60

%!F317_080控制单元控制单元中集成了一只温度传感器探测转向装置

的温度。当温度上升到

100°C以上时，将持续降低转向助力。当转向助力低于60%以下时，电动机械转向助力器指示灯K161亮起黄灯，并在故障存储器中留下记录。当转向辅助控制单元J500损坏时应整套更换。控制单元永久程序存储器中相关的特性曲线组必须用汽车诊断、测量和信息系统

VAS5051激活。Operating

diagramcan

be

adapted

to

the

vehicle

(depending

on

engine

or

weight).F317_022Operating

diagram

forheavyweight

vehicle2

Examples

of

operating

diagramsSee

Notes

PageElectric

power

steeringOperating

diagramsOperating

diagramfor

lightweight

vehic

lSeupport

torque

(Nm)Steeringmoment(Nm)如果更换G85或ESP控制单元J104,G85进行零点平衡，J104必需重新编码。(See

“Guided

Trouble

Shooting“)方向盘转角传感器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。通过

CAN总线将方向盘转角信号传递给转向柱

电控单元J527。J527分析转角信号。输入信号：－方向盘转角－转角速度转向柱电控单元G85信号失效：应急运转模式起动，由替代值代替，电子助力转向依然起作用，只不过故障指示灯K161常亮。最大旋转1044°，转向小齿轮最多可转2.76圈转向角传感器的基本组成部件有：带有两只密码环的密码盘；各有一只光源和一只光学传感器的光栅对。密码盘由两只环组成，外面的一只叫做绝对环，里面的一只叫做增量环。增量环被分为5个扇区，每个扇区

72°，它由一对光栅对读取。该环在扇区内有开口。同一扇区内的开

口顺序是相同的，但不同扇区之间

的开口顺序则不同。从而实现了各

扇区之间的设码。绝对环确定角度。它被6只光栅对读取。转向角传感

器可以识别1044°的转向角。它对角度进行累加。由此当超出360°标记时，能够识别方向盘完全转动了一圈。转向器的这种设计结构可以使方向盘转动2.76圈。F317_092FunctionElectric

power

steeringSteering

angle

sensor对信号进行比较后系统可以计算出这两只环移动了多少距离。此时将确定绝对环的移动起始点。宝来ESP内圈等分60份，因此不能识别出转过整圈之后的差别，所以需要整圈计数器，速腾的传感器内圈分为五块，但每块间距不同，所以可以快速识别出转角变化以及可以记忆转过的圈数。另外配合上外圈不仅可以识别出转动的角度，而且可以识别出转动的速度，另外还可以记忆初始位置。宝来车的方向盘转角传感器G85结构原理利用光栅原理测量角度。传感器构成如下：-a光源；-b编码盘；-c+d光学传感器；-e整圈计数器我们将结构简化一下，如左图：带孔模板1和模板2，光源在两板之间，光学传感器在两板之外。光束通过孔隙照到传感器上，产生电压信号。如果光线被挡住，电压消失。移动模板产生2个不同的电压序列。其中一个模板因孔隙间隔一致，产生的电压信号也是规则信号。另一块模板因不规则间隙生成不规则信号。比较2个信号，系统可以计算出模板移动的距离。由不规则板确定运动的起始点。Steering

torque

sensor

G269

records

the

twist

and

communicates

the

determined

steering

torque

to

controlunit

J500.The

return

torque

is

not

sufficient

duringdriving

operation

to

turn

the

wheels

back

to

the

straight-ahead

position.This

situation

is

detected

by

the

J500

via

the

G85.By

evaluating

steering

torque,

vehicle

speed,

engine

speed,

steering

angle

and

the

characteristic

curve

stored

in

the

control

unit,

the

control

unitcalculates

the

torque

of

the

motor

required

for

resetting.The

maximumsupport,

however,

is

limited

to

25

Nm.转向力矩传感器G269磁性转子转向柱连接块磁阻传感元件扭转杆转向小齿轮连接块利用转向力矩传感器G269直接在转向小齿轮上计算方向盘扭矩。该传感器以磁阻功能原理工作。它被设计成双保险（备用），以保证最高的安全性。Steering

torque

sensor

G269

records

the

twist

and

communicates

the

determined

steering

torque

to

controlunit

J500.The

return

torque

is

not

sufficient

duringdriving

operation

to

turn

the

wheels

back

to

the

straight-ahead

position.This

situation

is

detected

by

the

J500

via

the

G85.By

evaluating

steering

torque,

vehicle

speed,

engine

speed,

steering

angle

and

the

characteristic

curve

stored

in

the

control

unit,

the

control

unitcalculates

the

torque

of

the

motor

required

for

resetting.The

maximumsupport,

however,

is

limited

to

25

Nm.转向力矩传感器G269磁性转子转向柱连接块磁阻传感元件扭转杆转向小齿轮连接块在扭矩传感器上，转向柱和转向器通过一根扭转棒相互连接。连接转向柱的连接件上有一只磁性极性轮，上面被交替划分出24个不同的极性区。每次分析扭矩时使用两根磁极。Steering

torque

sensor

G269

records

the

twist

and

communicates

the

determined

steering

torque

to

controlunit

J500.The

return

torque

is

not

sufficient

duringdriving

operation

to

turn

the

wheels

back

to

the

straight-ahead

position.This

situation

is

detected

by

the

J500

via

the

G85.By

evaluating

steering

torque,

vehicle

speed,

engine

speed,

steering

angle

and

the

characteristic

curve

stored

in

the

control

unit,

the

control

unitcalculates

the

torque

of

the

motor

required

for

resetting.The

maximumsupport,

however,

is

limited

to

25

Nm.转向力矩传感器G269磁性转子转向柱连接块磁阻传感元件扭转杆转向小齿轮连接块辅助配合件是一只磁阻传感器元件，它固定在连接转向器的连接件上。当操作方向盘时，两只连接件根据施加的扭矩作相对转动。由于此时磁性极性轮也相对于传感器元件旋转，因此可以测量施加的转向力矩，并将信号发送给控制单元。Steering

torque

sensor

G269

records

the

twist

and

communicates

the

determined

steering

torque

to

controlunit

J500.The

return

torque

is

not

sufficient

duringdriving

operation

to

turn

the

wheels

back

to

the

straight-ahead

position.This

situation

is

detected

by

the

J500

via

the

G85.By

evaluating

steering

torque,

vehicle

speed,

engine

speed,

steering

angle

and

the

characteristic

curve

stored

in

the

control

unit,

the

control

unitcalculates

the

torque

of

the

motor

required

for

resetting.The

maximumsupport,

however,

is

limited

to

25

Nm.转向力矩传感器G269磁性转子转向柱连接块磁阻传感元件扭转杆转向小齿轮连接块原理：磁性转子和转向柱连接块为一体，磁阻传感元件和转向小齿轮连接块为一体，当转动方向盘时，转向柱连接块和转向小齿轮连接块反向运动，即磁性转子和磁阻传感元件反向运动，因此转向力（矩）的大小可以被测量出来并传递给控制单元。信号失效：如果信号失效，转向助力系统将关闭，但并不是马上关闭，而是一个柔软的逐步的过程。在此过程中，助力转向力的大小是由控制单元通过电机转子角度和方向盘转角等信号计算出的值所代替。故障警报灯K161亮起。转向力矩传感器G269输入信号方向盘转角方向盘转动速度车速电机转动速度转向力矩内部外部主动回正功能助力力矩控制单元电子助力转向功能列表转向助力功能直线行驶功能Indicator

lamp

K161

switches

at

steering

support

<

60

%!Soft

switch-off:Reduced

steering

ratio

does

not

switch

off

abruptly.

Switch-off

is

effected

inramp

form,

so

as

not

to

confuse

the

driver.故障警报灯K16144-10-02改变警报灯颜色在电瓶电压低的情况下，车载能量管理控制单元为保证给电机提供足够的能量，会根据需要关闭相应的具有较低优先权的电器元件In

the

event

of

a

low

battery

voltage,

the

onboard

power

supply

control

unit

ensures

there

is

sufficient

power

available

for

electro-mechanicalsteeringwhen

the

engine

is

running.

To

do

this,

certain

lower

priority

electrical

consumers

are

switched

off

as

required.如果由于系统错误整个系统关闭时，仍然要保证法规的要求If

the

system

is

shut

downcompletely

due

to

a

system

fault,

the

legal

requirements

are

still

met.转向助力在电压低的情况下会减弱(<11.6

V).低于9

V

时失去助力功能助力参与低于60%时，报警灯会亮Steering

support

is

graduallyreduced

in

the

eventof

low

voltage

(<

11.6

V).After<9V

there

is

no

more

steering

support.After

<

60%

steering

support,

the

warning

light

is

actuated.再紧急情况下的系统反应System

response

in

emergency

situations转转速速信信号号：：检检测测运运行行中中的的发发动动机机Rotationspeed

signal:to

detect

running

engine,两个情况Two

conditions:1.能量提升：发动机转速低于1200转power

up:engine

running,n<1200

rpm2.驱动：转速一旦超过1200

drive:n

was

once>1200

rpm根据不同的情况执行不同的控制程序Control

follows

different

con