汽车底盘电控技术（第二版）课件：电控动力转向系统

◆了解动力转向系统的定义与类型。◆熟悉电控动力转向系统的组成及工作原理。◆能对电控动力转向系统各部件进行检测。开过老式汽车或卡车的驾驶员们可能有体会:在转向时需要驾驶员使出很大的力气才能完成汽车转向的动作。

这是因为机械转向系统是依靠驾驶员操纵转向盘的转向力来实现车轮转向的,在一定程度上增加了驾驶员的劳动强度。电控动力转向系统与机械转向系统对比而现代大部分汽车转向则不需要驾驶员使出很大的力气。这是因为现代汽车都使用了动力转向系统，即借助发动机产生的液体压力或电动机驱动力来实现车轮转向。你知道电控动力转向系统的组成和工作原理吗?一、动力转向系统的定义与类型1．动力转向系统的定义汽车配置的动力转向系统又称为助力转向系统。助力转向，顾名思义，是协助驾驶员做汽车方向调整，为驾驶员减轻打转向盘的用力强度，当然，动力转向在汽车行驶的安全性、经济性上也有一定的作用。2．动力转向系统的优点（1）减小转向时的操纵力。（2）根据车速的高低和行驶条件的变化，提供合适的转向助力，它不仅使操纵省力，还提高了汽车行驶的安全性、操纵性和稳定性。（3）当遇到巨大的单边冲击或爆胎时，转向轮会猛然向一方偏转，因动力转向系统具有“正向传动、正向导通助力；反向传动、反向导通助力”的特点，它会反向接通动力缸，阻止车轮偏转，从而提高了汽车行驶的安全性。3．动力转向系统的类型（1）机械式液压动力转向系统（2）电控液压式动力转向系统（3）电控电动式动力转向系统（EPS）1）能耗降低。2）轻量化显著。3）优化助力控制特性。4）系统安全保护。5）变传动比转向。二、电控电动式动力转向系统（EPS）组成及工作原理1．电控电动式动力转向系统的组成电控电动式动力转向系统在车上的实际安装位置大众速腾电控动力转向系统的组成（1）转角传感器G85转角传感器G85实物转角传感器工作原理a）光敏元件导通b）光敏元件截止c）信号盘连续转动（2）转向力矩传感器G269转向力矩传感器G269实物转向力矩传感器G269的结构转向电动机V187实物（3）转向电动机V187转向电动机V187控制电路电控电动式动力转向系统的特性曲线2．电控电动式动力转向系统的工作原理（1）电控电动式动力转向系统的特性曲线EPS的工作原理（2）工作原理大众速腾电控动力转向的传动原理三、电控动力转向系统的检测与保养1．转角传感器G85的检测转角传感器G85电路接线（1）打开点火开关，用万用表20V电压挡测量电源线与接地线之间电压，应与标准值对应，否则电控单元J527故障或传感器与J527之间导线故障。（2）将诊断连线一端与安装有VAS－5051b软件的计算机连接，转动转向盘，读取转向传感器信号值，应与标准值对应，否则为传感器损坏。2．转向力矩传感器G269的检测转向力矩传感器G269电路接线（1）打开点火开关，用万用表20V电压挡测量电源线与接地线之间电压，应与标准值对应，否则电控单元J197故障或传感器与J500之间导线故障。（2）转动转向盘，用万用表20V电压挡测量信号线1与信号线2之间电压，应与标准值对应，否则为传感器损坏。3．转向电动机V187的检测转向电动机V187电路接线（1）用万用表20V电压挡测量电源线与搭铁部位之间的电压，应与标准值对应，否则为蓄电池与J500之间导线故障。（2）转动转向盘，将万用表串联在蓄电池与J500之间或J500与接地线之间，用电流挡测量电源线、接地线之间的通过电流，应与标准值对应，否则为V187或J500损坏。4．动力转向系统的保养（1）机械液压式动力转向系统平时的检查一定要多注意储液罐中的助力油是否缺失；转弯时转向盘打死的时间尽量不要太长。（2）电控液压式动力转向系统平时也要注意助力油的多少，当警告灯亮时，一定要检查。（3）电控电动式动力转向系统结构相对简单，但保养起来不是肉眼就能看透的，如果出现方向沉、方向发飘等转向故障时，需尽快进行检测修理。四、电控动力转向系统的控制功能1．随速功能随速功能（1）当驾驶员用力旋转转向盘时，助力转向系统开始工作。（2）作用在转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）转向盘转角传感器G85将正确的转向盘转动的角度传给控制单元J500，同时转子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、转向盘转角、转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动机开始工作。（5）由电动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，电动机是通过一个蠕动齿轮驱动小齿轮，从而驱动转向齿条产生助力。（6）助力转向力矩和施加在转向盘上的力矩的总和是最终驱动转向齿条上的有效力矩。2．在停车时的转向操纵功能随速功能（1）当车辆静止时，应保证驾驶员可以迅速地转动转向盘。（2）作用在转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察觉到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转向盘上。（3）转向盘转角传感器G85将大的转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、大的转向盘转角、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动机开始工作。（5）这样在静止状态下，由电动机驱动的第二个小齿轮提供能量产生“大”的转向助力，驱动转向齿条。（6）施加在转向盘上的力矩和“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。3．在城市工况下的转向操纵功能在城市工况下的转向操纵功能（1）当车辆行驶在城市工况下时，驾驶员转动转向盘。（2）作用在转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察觉到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”的转向力施加在转向盘上。（3）转向盘转角传感器G85将大的转向盘转动角度传给控制单元J500，同时转子感器将当前的转动速度传给控制单元J500。（4）根据“中等”的转向力、大的转向盘转角、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动机开始工作。（5）这样在此种工况下，由电动机驱动的第二个小齿轮提供能量产生“中等”的转向助力，驱动转向齿条。（6）施加在转向盘上的力矩和“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。4．在高速公路工况下的转向操纵功能在高速公路工况下的转向操纵功能（1）在变换车道时，驾驶员对转向盘施加一个轻微的力。（2）作用在转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察觉到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）转向盘转角传感器G85将大的转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“小”的转向力、大的转向盘转角、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动机开始工作。（5）这样在高速公路上为实现变换车道，由电动机驱动的第二个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）施加在转向盘上的力矩和“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。5．主动回正功能主动回正时转向操纵机构的原理（1）如果驾驶员在转弯的过程中减少了施加在转向盘上的力，旋转杆上的转矩也相应减少。（2）转向力减少的同时，包括转向角度和转向的速度都相应减少，一个精确的回转速度也相应计算出来。将其和转向角度及速度进行比较，其结果就是需要的回正力。（3）作用在转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动机需要的必要的回正力。（5）电动机工作促使车轮回到直线向前行驶的方向，回到中心位置。6．直线行驶功能直线行驶功能（1）当车辆受到持续的侧向力时，如侧向风，能保持直线行驶。（2）驾驶员给转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动机需要提供的必要力。（4）电动机工作，车辆回到直线行驶状态，驾驶员不需要再用力保持转向盘。五、电控动力转向系统的故障现象及排除方法为了缩小故障范围，尽可能快速准确地找到故障点，可以通过读取故障代码的方法来辅助排除故障。以大众速腾轿车为例，其故障代码读取步骤如下：1．关闭点火开关，将诊断连线一端与安装有VAS-5051b软件的计算机连接，另一端与车辆诊断接口连接（位于变速杆附近的防尘罩下）。2．启动计算机，打开