第8章-电控动力转向系统(汽车电子控制技术)-课件.ppt

1、 汽车电子控制技术汽车电子控制技术汽车类专业应用型本科示范教材汽车类专业应用型本科示范教材机械工业出版社出版机械工业出版社出版 主编主编 于京诺于京诺1ppt课件第第8 8章章 电控动力转向电控动力转向 学习目标学习目标 了解各种电控动力转向系统的作用和分类。了解各种电控动力转向系统的作用和分类。 掌握各种电控动力转向系统的结构和工作原理。掌握各种电控动力转向系统的结构和工作原理。 掌握四轮转向系统的结构和工作原理。掌握四轮转向系统的结构和工作原理。 了解线控动力转向系统的组成和工作原理。了解线控动力转向系统的组成和工作原理。2ppt课件第第8 8章章 电控动力转向电控动力转向8.1 8.1

2、液压式电控动力转向系统液压式电控动力转向系统 液压式电控动力转向系统是在普通动力转向系统的基础液压式电控动力转向系统是在普通动力转向系统的基础上增设了控制液体流量的电磁阀、检测车辆信息的各种传感上增设了控制液体流量的电磁阀、检测车辆信息的各种传感器以及电控单元（器以及电控单元（ECUECU）。目前液压式）。目前液压式EPSEPS在轿车上应用较多。在轿车上应用较多。 根据控制方式不同，液压式根据控制方式不同，液压式EPSEPS分为流量控制式、反力控分为流量控制式、反力控制式和阀灵敏度控制式三种形式。另外，还有一种由电动机制式和阀灵敏度控制式三种形式。另外，还有一种由电动机驱动液压泵进行转向助力的

3、电动液压动力转向系统。驱动液压泵进行转向助力的电动液压动力转向系统。 8.1.1 8.1.1 流量控制式流量控制式EPSEPS 流量控制式流量控制式EPSEPS是是ECUECU根据车速传感器的信号，控制电磁根据车速传感器的信号，控制电磁阀的开启程度，从而控制转向动力缸活塞两侧油室的旁路液阀的开启程度，从而控制转向动力缸活塞两侧油室的旁路液压油流量，以控制转向力的大小。压油流量，以控制转向力的大小。3ppt课件 1.系统组成系统组成 如图如图8-18-1所示为日产蓝鸟轿车上使用的一种流量控制式所示为日产蓝鸟轿车上使用的一种流量控制式EPSEPS的基本组成。该系统是在一般液压动力转向系统上增加的基

4、本组成。该系统是在一般液压动力转向系统上增加了旁通流量控制电磁阀、车速传感器、转向角速度传感器、了旁通流量控制电磁阀、车速传感器、转向角速度传感器、电控单元和控制开关等元件。电控单元和控制开关等元件。图图8-1 蓝鸟轿车流量蓝鸟轿车流量控制式控制式EPS组成及原理组成及原理a a） 组成结构组成结构 b b）工作原理工作原理1-1-动力转向油罐动力转向油罐 2-2-转向管柱转向管柱 3-3-转向角速转向角速度传感器度传感器 4-ECU 5-4-ECU 5-转向角速度传感器增幅转向角速度传感器增幅器器 6-6-旁通流量控制电旁通流量控制电磁阀磁阀 7-7-电磁线圈电磁线圈 8-8-转向齿轮联动机

5、构转向齿轮联动机构 9-9-动力转向泵动力转向泵4ppt课件 2.工作原理工作原理 （1 1）当车速很低时）当车速很低时 电控单元输出的脉冲控制信号的占电控单元输出的脉冲控制信号的占空比很小，电磁阀开启程度也很小，旁路液压油流量小，液压空比很小，电磁阀开启程度也很小，旁路液压油流量小，液压助力作用大，使低速时转向盘操纵轻便。助力作用大，使低速时转向盘操纵轻便。 （2 2）当车速提高时）当车速提高时 电控单元输出的脉冲控制信号的占电控单元输出的脉冲控制信号的占空比增大，通过旁通流量控制电磁阀线圈的平均电流增大，空比增大，通过旁通流量控制电磁阀线圈的平均电流增大， 旁路液压油流量增大，旁路液压油流

6、量增大，从而使液压助力作用从而使液压助力作用减小，以增加高速时减小，以增加高速时转向盘的路感。转向盘的路感。 流量控制式流量控制式EPSEPS的的优点是在原来液压动优点是在原来液压动力转向功能基础上再力转向功能基础上再增加压力流量控制功增加压力流量控制功能，所以结构简单，能，所以结构简单，成本低。其缺点是当成本低。其缺点是当流向动力转向机构的流向动力转向机构的压力油降低到极限值压力油降低到极限值时，对于快速转向会时，对于快速转向会产生压力不足、响应产生压力不足、响应慢等缺点。慢等缺点。图图8-1 蓝鸟轿车流量控制式蓝鸟轿车流量控制式EPS组成及原理组成及原理5ppt课件8.1.2 反力控制式反

7、力控制式EPS 反力控制式反力控制式EPSEPS是根据车速大小，控制液压反力腔油是根据车速大小，控制液压反力腔油压，从而改变输入、输出增益幅度以控制转向力。压，从而改变输入、输出增益幅度以控制转向力。 1.1.系统组成系统组成 反力控制式反力控制式EPSEPS主要由转向控制阀、液流分配阀、电主要由转向控制阀、液流分配阀、电磁阀、转向动力缸、转向油泵、储油罐、车速传感器及电磁阀、转向动力缸、转向油泵、储油罐、车速传感器及电控单元等组成。雷克萨斯控单元等组成。雷克萨斯LS400LS400轿车反力控制式轿车反力控制式EPSEPS结构原结构原理图如图理图如图8-28-2所示。所示。6ppt课件图图8-

8、2雷克萨斯雷克萨斯LS400轿车反力控制式轿车反力控制式EPS结构原理图结构原理图1-1-转向油泵转向油泵2-2-储油罐储油罐3-3-转向器壳体转向器壳体4-4-转向阀阀体转向阀阀体5-5-转阀阀芯转阀阀芯6-6-扭杆扭杆7-7-转向动力缸转向动力缸8-8-液压反力活塞液压反力活塞9-9-控制杆控制杆10-10-液压反力腔液压反力腔11-11-转向器齿轮转向器齿轮12-12-转向器齿条转向器齿条13-13-节流孔节流孔14-14-液流分配阀柱塞液流分配阀柱塞15-15-液流分配阀弹簧液流分配阀弹簧16-16-电磁阀电磁阀线圈线圈17-17-电磁阀滑阀电磁阀滑阀18-18-电磁阀弹簧电磁阀弹簧1

9、9-EPS ECU19-EPS ECU20-20-车速传感器车速传感器7ppt课件 （）转向控制阀（）转向控制阀 转向控制阀是在传统的整体转阀转向控制阀是在传统的整体转阀式动力转向控制阀的基础上增设了液压反应装置而构成。式动力转向控制阀的基础上增设了液压反应装置而构成。扭杆扭杆6 6的下端用销子与转阀阀体的下端用销子与转阀阀体4 4（4 4与转向齿轮与转向齿轮1111一体）一体）相连，上端通过销子与转阀阀芯相连，上端通过销子与转阀阀芯5 5相连，而转阀阀芯又相连，而转阀阀芯又与转向轴的末端固定在一起，因而转向轴可通过扭杆带动与转向轴的末端固定在一起，因而转向轴可通过扭杆带动转向齿轮转动。当转向

10、力增大，扭杆发生扭转变形时，转向齿轮转动。当转向力增大，扭杆发生扭转变形时，转阀阀体和转阀阀芯之间将发生相对转动，于是就改转阀阀体和转阀阀芯之间将发生相对转动，于是就改变了阀体与阀芯之间油道的通、断关系和工作油液的流动变了阀体与阀芯之间油道的通、断关系和工作油液的流动方向，从而实现转向助力作用。方向，从而实现转向助力作用。 （）液压反应装置（）液压反应装置 液压反应装置位于转阀下面液压反应装置位于转阀下面（图中（图中B-BB-B剖面），它由液压反力腔剖面），它由液压反力腔1010、四个液压反力活、四个液压反力活塞塞8 8和控制杆和控制杆9 9等组成。转向盘转动时，与转向轴连接的转等组成。转向盘

11、转动时，与转向轴连接的转阀阀芯阀阀芯5 5带动控制杆转动，将推动相应的两个活塞克服反带动控制杆转动，将推动相应的两个活塞克服反力腔中的液压力而移动。力腔中的液压力而移动。8ppt课件 （）液流分配阀（）液流分配阀 主要由分配阀柱塞主要由分配阀柱塞1414和分配阀弹和分配阀弹簧簧1515组成，分配阀柱塞上有承压锥面，壳体上有四个孔，组成，分配阀柱塞上有承压锥面，壳体上有四个孔，分别连通转向油泵分别连通转向油泵1 1、转向控制阀、电磁阀和液压反力腔。、转向控制阀、电磁阀和液压反力腔。其作用是将来自转向油泵的油液向控制阀一侧和电磁阀一其作用是将来自转向油泵的油液向控制阀一侧和电磁阀一侧分流，按照车速

12、和转向要求，改变控制阀一侧与电磁阀侧分流，按照车速和转向要求，改变控制阀一侧与电磁阀一侧的油压，确保电磁阀一侧具有稳定的油液流量。一侧的油压，确保电磁阀一侧具有稳定的油液流量。 （）节流孔（）节流孔 节流孔节流孔1313的作用是把供给转向控制阀的作用是把供给转向控制阀的一部分流量分配到液压反力腔一侧。的一部分流量分配到液压反力腔一侧。 （）电磁阀（）电磁阀 电磁阀装在齿轮齿条转向器的壳体上，电磁阀装在齿轮齿条转向器的壳体上，由电磁线圈由电磁线圈1616、空心滑阀、空心滑阀1717和弹簧和弹簧1818组成。空心滑阀上有组成。空心滑阀上有阀孔和固定小孔（图中未标出），壳体上有两个孔，一个阀孔和固定

13、小孔（图中未标出），壳体上有两个孔，一个通向储油罐，一个通向液流分配阀。通向储油罐，一个通向液流分配阀。 9ppt课件 2. 2.工作原理工作原理 （1 1）直线行驶）直线行驶 当汽车直线行驶时，转阀不工作。此当汽车直线行驶时，转阀不工作。此时管路中的油压很低，液流分配阀柱塞在其弹簧的作用下时管路中的油压很低，液流分配阀柱塞在其弹簧的作用下处于上极限位置（图处于上极限位置（图8-28-2所示位置），分配阀开启。从转所示位置），分配阀开启。从转向油泵输出的油液经液流分配阀流入转阀，并从回油管流向油泵输出的油液经液流分配阀流入转阀，并从回油管流回储油罐，还有一部分油液经液流分配阀和电磁阀流回储回储

14、油罐，还有一部分油液经液流分配阀和电磁阀流回储油罐。整个油路畅通，动力转向系统无助力作用。此时液油罐。整个油路畅通，动力转向系统无助力作用。此时液压反力腔中活塞背面作用的油压力很小。压反力腔中活塞背面作用的油压力很小。 （2 2）汽车转向）汽车转向 当转动转向盘，转向动力缸当转动转向盘，转向动力缸7 7产生辅产生辅助转向力时，转向油泵助转向力时，转向油泵1 1输出的油液压力升高，在液流分输出的油液压力升高，在液流分配阀柱塞配阀柱塞1414承压锥面上产生向下的推力，柱塞下移，关闭承压锥面上产生向下的推力，柱塞下移，关闭分配阀。这样，转向油泵经液流分配阀通向电磁阀和液压分配阀。这样，转向油泵经液流

15、分配阀通向电磁阀和液压反力腔的油路被切断，但这时仍有少量的油液可以通过节反力腔的油路被切断，但这时仍有少量的油液可以通过节流孔流孔1313流进液压反力腔，液压反力腔中的油压不再随转阀流进液压反力腔，液压反力腔中的油压不再随转阀中油压的增大而增大，而是通过电控系统根据车速进行调中油压的增大而增大，而是通过电控系统根据车速进行调节。节。 10ppt课件 动力转向动力转向ECUECU接收车速传感器的信号，并据此控制电磁阀线接收车速传感器的信号，并据此控制电磁阀线圈中的电流。当车速较高时，电磁线圈中的电流较小，空心滑圈中的电流。当车速较高时，电磁线圈中的电流较小，空心滑阀在弹簧的作用下处于上极限位置。

16、此时阀孔关闭，而固定小阀在弹簧的作用下处于上极限位置。此时阀孔关闭，而固定小孔开启，通道截面很小，从液压反力腔经液流分配阀和电磁阀孔开启，通道截面很小，从液压反力腔经液流分配阀和电磁阀流回储油罐的油液流量很小，使液压反力腔中保持很高的油压。流回储油罐的油液流量很小，使液压反力腔中保持很高的油压。因此转动转向盘时转阀阀芯受到的来自于液压反力活塞的液压因此转动转向盘时转阀阀芯受到的来自于液压反力活塞的液压阻力很大，增加了驾驶员的转向操纵力，使其手感增强，获得阻力很大，增加了驾驶员的转向操纵力，使其手感增强，获得良好的转向路感，有效地克服了高速转向良好的转向路感，有效地克服了高速转向“发飘发飘”和不

17、易掌握和不易掌握的缺陷，提高了高速行驶稳定性和安全性。的缺陷，提高了高速行驶稳定性和安全性。 汽车低速转向时，动力转向汽车低速转向时，动力转向ECUECU使通过电磁线圈中的电流变使通过电磁线圈中的电流变大，线圈中产生的电磁吸力克服弹簧力使空心滑阀逐渐下移大，线圈中产生的电磁吸力克服弹簧力使空心滑阀逐渐下移（图（图8-28-2所示位置）。阀孔的开启截面逐渐增大，液压反力腔中所示位置）。阀孔的开启截面逐渐增大，液压反力腔中的油液经液流分配阀和电磁阀流回储液罐的流量增大，腔内油的油液经液流分配阀和电磁阀流回储液罐的流量增大，腔内油压逐渐减小，作用在转阀阀芯上的液压反力减小，使扭杆能够压逐渐减小，作用

18、在转阀阀芯上的液压反力减小，使扭杆能够产生较大的扭转变形，转阀开启程度加大，转向助力效果增大，产生较大的扭转变形，转阀开启程度加大，转向助力效果增大，保证低速时转向轻便。保证低速时转向轻便。 反力控制式反力控制式EPSEPS的优点是具有较大的选择转向力的自由度，的优点是具有较大的选择转向力的自由度，转向刚度大，驾驶员能感受到路面情况，可以获得稳定的操作转向刚度大，驾驶员能感受到路面情况，可以获得稳定的操作手感等。其缺点是结构复杂，且价格高。手感等。其缺点是结构复杂，且价格高。 11ppt课件8.1.3阀灵敏度控制式阀灵敏度控制式EPS .系统组成系统组成 根据车速信号控制电磁阀，直接改变动力转

19、向控制阀的油压根据车速信号控制电磁阀，直接改变动力转向控制阀的油压增益（阀灵敏度）来控制系统油压，进而控制转向助力的大小。增益（阀灵敏度）来控制系统油压，进而控制转向助力的大小。阀灵敏度控制式阀灵敏度控制式EPSEPS主要由动力转向油泵、动力转向电磁阀、转主要由动力转向油泵、动力转向电磁阀、转向动力缸、储油箱、车速传感器和动力转向电控单元等组成。向动力缸、储油箱、车速传感器和动力转向电控单元等组成。图图8-3地平线轿车所采用的阀灵敏度控制式地平线轿车所采用的阀灵敏度控制式EPSa) 系统示意图系统示意图 b) 转子阀转子阀 12ppt课件 （1 1）转子阀）转子阀 如图如图8-3b8-3b）所

20、示，在控制阀阀套圆周上）所示，在控制阀阀套圆周上有有6 6条或条或8 8条沟槽，各沟槽利用阀外体与动力转向油泵、动条沟槽，各沟槽利用阀外体与动力转向油泵、动力缸、电磁阀及储油箱连接。转子阀的可变小孔分为低速力缸、电磁阀及储油箱连接。转子阀的可变小孔分为低速专用小孔（专用小孔（1R1R、1L1L、2R2R、2L2L）和高速专用小孔（）和高速专用小孔（3R3R、3L3L）两种，当作用于转向盘上的转矩变化时，会引起转子阀内、两种，当作用于转向盘上的转矩变化时，会引起转子阀内、外体之间的相对转动，从而使转子阀可变小孔的流通截面外体之间的相对转动，从而使转子阀可变小孔的流通截面发生变化。转向盘向右转动时

21、，小孔发生变化。转向盘向右转动时，小孔1R1R、2R2R、3R3R关小，关小，1L1L、2L2L、3L3L开大；转向盘向左转动时，小孔开大；转向盘向左转动时，小孔1L1L、2L2L、3L3L关小，关小，1R1R、2R2R、3R3R开大。开大。 （）电磁阀（）电磁阀 电磁阀与转子阀连接在动力转向油路电磁阀与转子阀连接在动力转向油路中，电磁阀油路构成可变小孔中，电磁阀油路构成可变小孔2R2R、2L2L的旁通油路。的旁通油路。ECUECU通通过控制电磁阀的电流，可以控制旁通油路的流量。车速低过控制电磁阀的电流，可以控制旁通油路的流量。车速低时，时，ECUECU对电磁阀通以大电流，电磁阀关闭，旁通油路

22、流对电磁阀通以大电流，电磁阀关闭，旁通油路流量变小；车速升高时，量变小；车速升高时，ECUECU对电磁阀的通电电流逐渐减小，对电磁阀的通电电流逐渐减小，电磁阀开度增大，旁通油路流量变大。电磁阀开度增大，旁通油路流量变大。13ppt课件 2.工作原理工作原理 图图8-48-4所示为控制阀等液压回路图，其工作过程如下：所示为控制阀等液压回路图，其工作过程如下： （1 1）车辆停止时）车辆停止时 如图如图8-4b8-4b）所示，电磁阀完全关闭，）所示，电磁阀完全关闭，如果此时向右转动转向盘，则高灵敏度低速专用小孔如果此时向右转动转向盘，则高灵敏度低速专用小孔1R1R及及2R2R在较小的转向力矩作用下

23、即可关闭。转向液压泵的高压油液在较小的转向力矩作用下即可关闭。转向液压泵的高压油液经经1L1L流向转向动力缸右腔室，其左腔室的油液经流向转向动力缸右腔室，其左腔室的油液经3L3L、2L2L流回流回储油箱，所以此时具有轻便的转向特性。而且施加在转向盘储油箱，所以此时具有轻便的转向特性。而且施加在转向盘上的转向力矩越大，可变小孔上的转向力矩越大，可变小孔1L1L、2L2L的开度越大，节流作用的开度越大，节流作用就越小，转向助力作用越明显。就越小，转向助力作用越明显。 图图8-4 控制阀等效液压回路图控制阀等效液压回路图 a a）等效液压回路）等效液压回路 b b）助力作用增大）助力作用增大 c c

24、）助力作用减小）助力作用减小14ppt课件 2.工作原理工作原理 图图8-48-4所示为控制阀等液压回路图，其工作过程如下：所示为控制阀等液压回路图，其工作过程如下： （1 1）车辆停止时）车辆停止时 如图如图8-4b8-4b）所示，电磁阀完全）所示，电磁阀完全关闭，如果此时向右转动转向盘，则高灵敏度低速专用小关闭，如果此时向右转动转向盘，则高灵敏度低速专用小孔孔1R1R及及2R2R在较小的转向力矩作用下即可关闭。转向液压泵在较小的转向力矩作用下即可关闭。转向液压泵的高压油液经的高压油液经1L1L流向转向动力缸右腔室，其左腔室的油液流向转向动力缸右腔室，其左腔室的油液经经3L3L、2L2L流回

25、储油箱，所以此时具有轻便的转向特性。而流回储油箱，所以此时具有轻便的转向特性。而且施加在转向盘上的转向力矩越大，可变小孔且施加在转向盘上的转向力矩越大，可变小孔1L1L、2L2L的开的开度越大，节流作用就越小，转向助力作用越明显。度越大，节流作用就越小，转向助力作用越明显。 （2 2）车速提高时）车速提高时 如图如图8-4c8-4c）所示，随着车速的提）所示，随着车速的提高，在电控单元的作用下，电磁阀的开度线性增加，如果高，在电控单元的作用下，电磁阀的开度线性增加，如果向右转动转向盘，则转向液压泵的高压油液不仅经向右转动转向盘，则转向液压泵的高压油液不仅经1L1L进入进入动力缸右腔室，而且部分

26、油液经动力缸右腔室，而且部分油液经3R3R以及电磁阀旁通油路流以及电磁阀旁通油路流回储油箱。此时，转向动力缸右腔室的转向助力油压就取回储油箱。此时，转向动力缸右腔室的转向助力油压就取决于旁通电磁阀的开度（由车速决定）和可变小孔决于旁通电磁阀的开度（由车速决定）和可变小孔3R3R的开的开度（由转向盘转矩决定）。车速越高，在度（由转向盘转矩决定）。车速越高，在ECUECU的控制下，的控制下，电磁阀的开度越大，旁路流量越大，转向助力作用越小；电磁阀的开度越大，旁路流量越大，转向助力作用越小；在车速不变的情况下，施加在转向盘上的转矩越小，高速在车速不变的情况下，施加在转向盘上的转矩越小，高速专用小孔专

27、用小孔3R3R的开度越大，转向助力作用越小。当转向力增的开度越大，转向助力作用越小。当转向力增大时，大时，3R3R的开度逐渐减小，转向助力作用也随之增大。的开度逐渐减小，转向助力作用也随之增大。15ppt课件8.1.4 电动液压动力转向系统电动液压动力转向系统 1. 系统组成系统组成 主要由动力转主要由动力转向器、电动液压泵向器、电动液压泵总成和各种传感器总成和各种传感器组成。电动液压泵组成。电动液压泵总成是由动力转向总成是由动力转向ECUECU、电动液压泵、电动液压泵（电动机和液压（电动机和液压泵）、储油罐、限泵）、储油罐、限压阀等集成在一起压阀等集成在一起形成的，用一个消形成的，用一个消音

28、罩包封，利用橡音罩包封，利用橡胶支承弹性地悬挂胶支承弹性地悬挂在支架上，而支架在支架上，而支架安装在发动机舱左安装在发动机舱左侧的车架纵梁上。侧的车架纵梁上。图图8-5波罗（波罗（Polo）轿车电动液压助力转向系统示意图）轿车电动液压助力转向系统示意图 16ppt课件 2. 工作原理工作原理 （1 1）汽车直线行驶时）汽车直线行驶时 转向控制阀的阀芯处于中间位置，转向控制阀的阀芯处于中间位置，转向助力传感器检测不到转向盘的转动。这时，动力转向转向助力传感器检测不到转向盘的转动。这时，动力转向ECUECU控制电动液压泵，使输出的油液极少，几乎是无压力地通过控制电动液压泵，使输出的油液极少，几乎是

29、无压力地通过动力转向器经回油道流回储油罐，动力转向系统不工作。动力转向器经回油道流回储油罐，动力转向系统不工作。 （2 2）汽车转向时）汽车转向时 扭杆变形，转阀开始工作，使动力缸扭杆变形，转阀开始工作，使动力缸的一个油腔接通油泵，而另一个油腔则经回油道通向储油罐。的一个油腔接通油泵，而另一个油腔则经回油道通向储油罐。同时，转向助力传感器检测到转向盘的转角变化，将信号传同时，转向助力传感器检测到转向盘的转角变化，将信号传送给动力转向送给动力转向ECUECU。ECUECU根据转向盘转动和车速等信息确定并根据转向盘转动和车速等信息确定并提高电动机的转速和液压泵的供油量，使油路中的油压升高，提高电动

30、机的转速和液压泵的供油量，使油路中的油压升高，推动动力缸活塞移动实现转向助力。推动动力缸活塞移动实现转向助力。 3. 特点特点 因为电动液压动力转向系统的液压泵供油量主要是由转因为电动液压动力转向系统的液压泵供油量主要是由转向盘转角变化量和车速决定的，其供油特性更符合转向系统向盘转角变化量和车速决定的，其供油特性更符合转向系统对助力作用的实际要求。因此节省能量，并且能够获得更加对助力作用的实际要求。因此节省能量，并且能够获得更加理想的转向助力特性。但它在不转向时仍然存在能量损失，理想的转向助力特性。但它在不转向时仍然存在能量损失，而且液压系统的固有缺陷仍然存在。而且液压系统的固有缺陷仍然存在。

31、17ppt课件8.2 8.2 电动式电控动力转向系统电动式电控动力转向系统 液压式电控动力转向系统由于工作压力和工作灵敏度高，液压式电控动力转向系统由于工作压力和工作灵敏度高，外廓尺寸较小，因此获得了广泛应用。在采用气压制动或空外廓尺寸较小，因此获得了广泛应用。在采用气压制动或空气悬架的大型车辆上，也有采用气压制动转向的，但这类转气悬架的大型车辆上，也有采用气压制动转向的，但这类转向系统的共同缺点是结构复杂、消耗功率大，容易产生泄漏，向系统的共同缺点是结构复杂、消耗功率大，容易产生泄漏，转向力不易有效控制等。转向力不易有效控制等。 随着电子技术的进一步发展，越来越多的轿车上采用了随着电子技术的

32、进一步发展，越来越多的轿车上采用了电动式电动式EPSEPS它是一种直接依靠电动机提供辅助转矩的电控动力它是一种直接依靠电动机提供辅助转矩的电控动力转向系统。转向系统。 8.2.1 8.2.1 电动式电动式EPSEPS的结构和工作原理的结构和工作原理 1. 1. 电动式电动式EPSEPS的结构的结构 电动式电动式EPSEPS主要包括机械式转向器、转矩传感器、减速机主要包括机械式转向器、转矩传感器、减速机构、离合器、电动机、电控单元（构、离合器、电动机、电控单元（ECUECU）和车速传感器等，其）和车速传感器等，其结构如图结构如图8-68-6所示。所示。18ppt课件图图8-6 电动式电动式EPS

33、的结构示意图的结构示意图1-1-转矩传感器转矩传感器 2-2-转向轴转向轴 3-3-减速机构减速机构 4-4-齿轮齿条式转向器齿轮齿条式转向器 5-5-离合器离合器 6-6-电动机电动机 7-7-电控单元（电控单元（ECUECU）19ppt课件 2. 电动式电动式EPS的工作原理的工作原理 当操纵转向盘时，装在转向轴上的转矩传感当操纵转向盘时，装在转向轴上的转矩传感器器1 1不断地测出转向轴上的转矩信号，该信号与车不断地测出转向轴上的转矩信号，该信号与车速传感器同时输入到电控单元速传感器同时输入到电控单元7 7，电控单元根据这，电控单元根据这些信号，确定助力转矩的大小和方向，即选定电些信号，确

34、定助力转矩的大小和方向，即选定电动机动机6 6的电流大小和方向，调整转向辅助动力的大的电流大小和方向，调整转向辅助动力的大小。电动机的转矩由电磁离合器小。电动机的转矩由电磁离合器5 5通过减速机构通过减速机构3 3减速增矩后，加在汽车的转向机构上，使之得到减速增矩后，加在汽车的转向机构上，使之得到一个与汽车工况相适应的转向作用力。这种控制一个与汽车工况相适应的转向作用力。这种控制可以方便地实现在不同车速下提供不同的助力效可以方便地实现在不同车速下提供不同的助力效果，保证汽车在低速转向行驶时轻便灵活，高速果，保证汽车在低速转向行驶时轻便灵活，高速行驶时稳定可靠。行驶时稳定可靠。20ppt课件8.

35、2.2 电动式电动式EPS的类型的类型 上述电动式上述电动式EPSEPS的电动机和减速器安装在转向轴上，实际的电动机和减速器安装在转向轴上，实际上电动机和减速器还可以安装在其他部位。根据电动机和减上电动机和减速器还可以安装在其他部位。根据电动机和减速器安装位置的不同，电动式速器安装位置的不同，电动式EPSEPS分为转向轴助力式、齿轮分为转向轴助力式、齿轮助力式、齿条助力式助力式、齿条助力式3 3种类型，如图种类型，如图8-78-7所示。所示。图图8-7 EPS的类型的类型 a)a)转向轴助力式转向轴助力式 b)b)齿轮助力式齿轮助力式 c)c)齿条助力式齿条助力式 1-1-电动机电动机 2-2

36、-转向轴转向轴 3-3-转向齿轮转向齿轮 4-4-转向齿条转向齿条21ppt课件 1.转向轴助力式转向轴助力式 这种转向助力系统的电动机安装在转向轴侧面，通过这种转向助力系统的电动机安装在转向轴侧面，通过电磁离合器和减速机构与转向轴相连，直接驱动转向轴实电磁离合器和减速机构与转向轴相连，直接驱动转向轴实施转向助力。如图施转向助力。如图8-7 a8-7 a）所示。）所示。 特点：特点：1 1）转向系统的重量轻，占用的空间最小。）转向系统的重量轻，占用的空间最小。2 2）助力要通过输入轴传递到转向器上，输入轴需要承受助力，助力要通过输入轴传递到转向器上，输入轴需要承受助力，降低了安全性；电动机距离

37、驾驶员较近，产生的振动、噪降低了安全性；电动机距离驾驶员较近，产生的振动、噪声通过转向操纵机构和仪表板向外辐射，影响舒适性。声通过转向操纵机构和仪表板向外辐射，影响舒适性。 应用：因为这种转向系统的助力功率较小，只能运用应用：因为这种转向系统的助力功率较小，只能运用在轻型车上。在轻型车上。 2 齿轮助力式齿轮助力式 这种转向助力系统的转矩传感器、电动机和减速机构这种转向助力系统的转矩传感器、电动机和减速机构以及离合器集成在一起，安装在转向器齿轮处。电动机的以及离合器集成在一起，安装在转向器齿轮处。电动机的输出力矩经离合器、蜗轮蜗杆减速机构直接作用在小齿轮输出力矩经离合器、蜗轮蜗杆减速机构直接作

38、用在小齿轮上。如图上。如图8-7 b8-7 b）所示。）所示。22ppt课件 特点：特点：1 1）助力直接作用在转向齿轮上，转向管柱、）助力直接作用在转向齿轮上，转向管柱、输入轴和万向节上只承受驾驶员施加在转向盘上的转向力输入轴和万向节上只承受驾驶员施加在转向盘上的转向力矩，提高了转向器安全性。矩，提高了转向器安全性。2 2）与液压助力转向器相比，）与液压助力转向器相比，它提供了更高的转向器精确性，更高的安全性，和更高的它提供了更高的转向器精确性，更高的安全性，和更高的行驶舒适性。行驶舒适性。 应用：与转向轴助力式相比，齿轮助力式可以提供更应用：与转向轴助力式相比，齿轮助力式可以提供更高的助力

39、，适用于中型车。高的助力，适用于中型车。 .齿条助力式齿条助力式 转矩传感器单独安装在转向小齿轮附近，电动机和减转矩传感器单独安装在转向小齿轮附近，电动机和减速机构集成在一起安装在齿条上。电动机的输出力矩通过速机构集成在一起安装在齿条上。电动机的输出力矩通过循环球减速传动机构传递到齿条上。如图循环球减速传动机构传递到齿条上。如图8-7 c8-7 c）所示。）所示。 特点：助力机构的位置可以在齿条的周向和轴向上任特点：助力机构的位置可以在齿条的周向和轴向上任意选择，保证了转向器空间布置的弹性。意选择，保证了转向器空间布置的弹性。 应用：该方案的系统刚度好，传动能力大，适用于前应用：该方案的系统刚

40、度好，传动能力大，适用于前轴负荷较大的汽车，如越野车和箱式货车。轴负荷较大的汽车，如越野车和箱式货车。23ppt课件8.2.3 电动式电动式EPS的特点的特点1.优点优点与传统的液压动力转向系统相比，电动式与传统的液压动力转向系统相比，电动式EPSEPS在多个方面具在多个方面具有明显的优势。有明显的优势。（1 1）技术的复杂程度低）技术的复杂程度低 不论是控制系统还是助力系统都不论是控制系统还是助力系统都是通过一个简单的，易于控制的动力源是通过一个简单的，易于控制的动力源电流来实现，电流来实现，这大大降低了技术的复杂程度。这大大降低了技术的复杂程度。（2 2）高效率、低能消）高效率、低能消 液

41、压助力转向系统，即使在不转向液压助力转向系统，即使在不转向的时候也需要不停地提供液压油，因为转向泵在不停地转的时候也需要不停地提供液压油，因为转向泵在不停地转动，最高可以消耗发动机动，最高可以消耗发动机5 5的功率。与之相比，电动式的功率。与之相比，电动式系统只在汽车转向的时候，电动机才开始工作，因此可以系统只在汽车转向的时候，电动机才开始工作，因此可以节能节能808090%90%（每百公里可以减少汽油的消耗量约（每百公里可以减少汽油的消耗量约0.20.20.3L0.3L）。另外，由于电动式）。另外，由于电动式EPSEPS系统省略了液压系统的一系统省略了液压系统的一些附件，如转向泵、储油灌、高

42、压油管和回油管，减轻了些附件，如转向泵、储油灌、高压油管和回油管，减轻了整车的重量。整车的重量。（3 3）通用性好）通用性好 电动式电动式EPSEPS可以通过设置不同的程序，能快可以通过设置不同的程序，能快速地与不同车型匹配，因而能缩短生产和开发周期。速地与不同车型匹配，因而能缩短生产和开发周期。24ppt课件（4 4）安装方便、使用可靠）安装方便、使用可靠 与液压助力转向系统相比，电与液压助力转向系统相比，电动式动式EPSEPS取消了油泵、皮带、皮带轮、液压软管、控制取消了油泵、皮带、皮带轮、液压软管、控制阀、油罐、液压油及密封件等，只增加了电动机、减速阀、油罐、液压油及密封件等，只增加了电

43、动机、减速机构、传感器及电控单元等，零件比液压助力转向系统机构、传感器及电控单元等，零件比液压助力转向系统少，质量更轻、结构更紧凑，在安装位置选择方面也更少，质量更轻、结构更紧凑，在安装位置选择方面也更容易，并且能降低系统噪声。也没有液压助力转向系统容易，并且能降低系统噪声。也没有液压助力转向系统的漏油问题。的漏油问题。（5 5）转向舒适、精确）转向舒适、精确 电动式电动式EPSEPS能在各种行驶工况下根能在各种行驶工况下根据车速，转向角，转向转矩和转向速度的状况提供合理据车速，转向角，转向转矩和转向速度的状况提供合理的助力。减轻汽车低速行驶时的转向操纵力，提高汽车的助力。减轻汽车低速行驶时的

44、转向操纵力，提高汽车高速行驶时的转向稳定性，进而提高汽车的安全性。同高速行驶时的转向稳定性，进而提高汽车的安全性。同时它的阻尼特性又具有可编程性，保证了路面冲击能够时它的阻尼特性又具有可编程性，保证了路面冲击能够被极好地吸收，减小了由路面不平所引起的对转向系统被极好地吸收，减小了由路面不平所引起的对转向系统的扰动，改善汽车的转向特性。的扰动，改善汽车的转向特性。 25ppt课件 2.缺点缺点（1 1）不宜用于大型车辆）不宜用于大型车辆 车用电源的电压较低（一般为车用电源的电压较低（一般为12V12V或或42V42V），使得电动式），使得电动式EPSEPS系统提供的辅助动力较小，用于系统提供的辅

45、助动力较小，用于大型车辆比较困难。大型车辆比较困难。（2 2）匹配较难）匹配较难 减速机构、电动机等部件的摩擦力和惯性减速机构、电动机等部件的摩擦力和惯性力会影响转向特性（如产生过多转向等），或者改变转向力会影响转向特性（如产生过多转向等），或者改变转向盘的自动回正作用以及它的阻尼特性，因此正确匹配整车盘的自动回正作用以及它的阻尼特性，因此正确匹配整车性能至关重要。性能至关重要。由此可见，电动式由此可见，电动式EPSEPS尤其适用于对空间、重量要求更高的尤其适用于对空间、重量要求更高的使用小排量发动机的微型汽车上，尤其适用于电动汽车。使用小排量发动机的微型汽车上，尤其适用于电动汽车。 26pp

46、t课件8.2.4 电动式电动式EPS主要部件主要部件 1. 1.转矩传感器转矩传感器 转矩传感器的作用是测量驾驶员作用在转向盘上力矩的转矩传感器的作用是测量驾驶员作用在转向盘上力矩的大小与方向。转矩传感器有接触式与非接触式两种，非接触大小与方向。转矩传感器有接触式与非接触式两种，非接触式因其体积小、精度高而被广泛采用，但其成本较高。式因其体积小、精度高而被广泛采用，但其成本较高。 2.2.电磁离合器电磁离合器 EPSEPS的工作一般都有一定的范围，如果超过规定车速（如的工作一般都有一定的范围，如果超过规定车速（如45km/h45km/h），就不需要电动机辅助动力转向，此时电动机停止），就不需要

47、电动机辅助动力转向，此时电动机停止工作，且离合器分离，不再起传递动力的作用。在不加动力工作，且离合器分离，不再起传递动力的作用。在不加动力的情况下，离合器可消除电动机惯性的影响。同时，在系统的情况下，离合器可消除电动机惯性的影响。同时，在系统发生故障时，因离合器分离，可以恢复手动控制转向。发生故障时，因离合器分离，可以恢复手动控制转向。 3 3、电动机、电动机 电动机的功用是根据电控单元的指令输出适当的辅助转电动机的功用是根据电控单元的指令输出适当的辅助转矩。目前采用较多的是永磁式直流电动机，分为有刷式和无矩。目前采用较多的是永磁式直流电动机，分为有刷式和无刷式两种。刷式两种。27ppt课件

48、4. 4.减速机构减速机构 减速机构与电动机相连，其作用是把电动机的输出进减速机构与电动机相连，其作用是把电动机的输出进行降速增矩。常用的有蜗轮蜗杆机构、循环球螺杆螺母机行降速增矩。常用的有蜗轮蜗杆机构、循环球螺杆螺母机构和行星齿轮机构等。蜗轮蜗杆机构一般应用于转向轴助构和行星齿轮机构等。蜗轮蜗杆机构一般应用于转向轴助力式，行星齿轮机构一般应用于齿轮助力式和齿条助力式。力式，行星齿轮机构一般应用于齿轮助力式和齿条助力式。 5.ECU5.ECU ECU ECU的功能是根据转矩传感器和车速传感器传来的信的功能是根据转矩传感器和车速传感器传来的信号进行逻辑分析与计算，并发出指令控制电动机和离合器号进

49、行逻辑分析与计算，并发出指令控制电动机和离合器工作。此外工作。此外ECUECU还有安全保护和自我诊断功能。通过采集还有安全保护和自我诊断功能。通过采集电动机的电流、发电机电压、发动机工况等信号判断其系电动机的电流、发电机电压、发动机工况等信号判断其系统工作状况是否正常。一旦系统工作异常，将自动取消助统工作状况是否正常。一旦系统工作异常，将自动取消助力作用，同时还将进行故障诊断分析。力作用，同时还将进行故障诊断分析。 28ppt课件 8.2.5 实例实例 . .一汽丰田皇冠轿车齿条助力式一汽丰田皇冠轿车齿条助力式EPSEPS 一汽丰田皇冠轿车齿条助力式一汽丰田皇冠轿车齿条助力式EPSEPS由齿轮

50、齿条式转向由齿轮齿条式转向器、电机、减速装置、转矩传感器、转向盘转角传感器、器、电机、减速装置、转矩传感器、转向盘转角传感器、EPS ECUEPS ECU、发动机、发动机ECUECU、网关、网关ECUECU、P/SP/S（动力转向）警告灯、（动力转向）警告灯、EPSEPS继电器等组成。其中电机、减速装置、转矩传感器、继电器等组成。其中电机、减速装置、转矩传感器、转向盘转角传感器安装在转向器上。转向盘转角传感器安装在转向器上。 EPSEPS系统如图系统如图8-88-8所示。当操纵转向盘时，转矩传感器所示。当操纵转向盘时，转矩传感器不断地检测扭杆的扭曲度，把它转换成电信号，该信号与不断地检测扭杆的