1、电控动力转向系统的分类电控动力转向系统的分类按照动力源不同，电控动力转向系统可以分为液压式和电按照动力源不同，电控动力转向系统可以分为液压式和电动式两种。动式两种。液压式电控动力转向系统是在普通动力转向系统中增设了液压式电控动力转向系统是在普通动力转向系统中增设了控制液体流量的电控系统，包括电磁阀、车速传感器以及电控制液体流量的电控系统，包括电磁阀、车速传感器以及电控单元（控单元（ECUECU）等。）等。ECUECU通过传感器的信号控制电磁阀的开、通过传感器的信号控制电磁阀的开、闭，使得动力转向的助力程度连续可调，从而满足车辆在高、闭，使得动力转向的助力程度连续可调，从而满足车辆在高、低速时的
2、不同转向力要求。低速时的不同转向力要求。电动式电控动力转向系统是采用电动机作为动力源，电控电动式电控动力转向系统是采用电动机作为动力源，电控单元依据转向参数和车速传感器信号控制加在转向机构上的单元依据转向参数和车速传感器信号控制加在转向机构上的电动机转矩的大小和方向，得到一个相应的转向助力。电动机转矩的大小和方向，得到一个相应的转向助力。7.2 电控动力转向系统的结构与工作原理电控动力转向系统的结构与工作原理电控动力转向系统（电控动力转向系统（Electronic Control Power Electronic Control Power Steering,Steering,简称简称EPSE
3、PS）在轿车上得到了广泛的应用。目前常）在轿车上得到了广泛的应用。目前常用的电控动力转向系统有液压式和电动式两种用的电控动力转向系统有液压式和电动式两种。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器、以及电控单元（传感器、以及电控单元（ECUECU）。目前液压式）。目前液压式EPSEPS在轿车上在轿车上应用较多，如上海大众应用较多，如上海大众POLOPOLO、一汽大众、一汽大众Audi A6Audi
4、 A6等。等。根据控制方式不同，液压式电控动力转向系统分为流根据控制方式不同，液压式电控动力转向系统分为流量控制式、反力控制式和阀灵敏度控制式三种形式。量控制式、反力控制式和阀灵敏度控制式三种形式。1.1.流量控制式电控液压动力转向系统流量控制式电控液压动力转向系统 其工作原理如图其工作原理如图7-1 b7-1 b）所示，在动力转向泵与转向）所示，在动力转向泵与转向控制阀之间设有旁通管路，在旁通管路中又设有旁通流量控制阀之间设有旁通管路，在旁通管路中又设有旁通流量控制阀。系统工作时，控制阀。系统工作时，ECUECU根据车速传感器、转向角速度根据车速传感器、转向角速度传感器和控制开关等信号，给旁
5、通流量控制阀通入如图传感器和控制开关等信号，给旁通流量控制阀通入如图7-7-2 2所示的不同占空比的信号，以控制其开启程度，进而控所示的不同占空比的信号，以控制其开启程度，进而控制供油和回油管路之间的旁通油量，从而调整供给转向器制供油和回油管路之间的旁通油量，从而调整供给转向器内部的转向液的流量。当车辆高速行驶时，流过旁通流量内部的转向液的流量。当车辆高速行驶时，流过旁通流量控制阀电磁线圈上的平均电流大，阀的开度大，旁路液压控制阀电磁线圈上的平均电流大，阀的开度大，旁路液压油量大，油泵向转向器供油量减少，动力转向控制阀灵敏油量大，油泵向转向器供油量减少，动力转向控制阀灵敏度下降（传力介质减少了
6、），转向助力作用降低，操纵转度下降（传力介质减少了），转向助力作用降低，操纵转向盘的转向力增加；反之，阀开度变小，旁路液压油量小，向盘的转向力增加；反之，阀开度变小，旁路液压油量小，油泵向转向器供油量增多，转向助力作用提高，操纵转向油泵向转向器供油量增多，转向助力作用提高，操纵转向盘的转向力减小。盘的转向力减小。a a） b）图图7-1 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a a） 组成结构组成结构 b）工作原理）工作原理图图7-2 电磁阀驱动信号电磁阀驱动信号 如图如图7-37-3所示为该系统旁通流量控制阀的结构示意图所示为该系统旁通流量控制阀的结构示意图。在阀体内
7、装有主滑阀。在阀体内装有主滑阀2 2和稳压滑阀和稳压滑阀7 7，在主滑阀的右端与，在主滑阀的右端与电磁线圈柱塞电磁线圈柱塞3 3连接，主滑阀与电磁线圈的推力成正比移连接，主滑阀与电磁线圈的推力成正比移动，从而改变主滑阀左端流量主孔动，从而改变主滑阀左端流量主孔1 1的开口面积。调整调的开口面积。调整调节螺钉节螺钉4 4可以调节旁通流量的大小。稳压滑阀可以调节旁通流量的大小。稳压滑阀7 7的作用是保的作用是保持流量主孔前后压差的稳定，以使旁通流量与流量主孔的持流量主孔前后压差的稳定，以使旁通流量与流量主孔的开口面积成正比。当因转向负荷变化而使流量主孔前后压开口面积成正比。当因转向负荷变化而使流量
8、主孔前后压差偏离设定值时，稳压滑阀阀芯将在其左侧弹簧张力和右差偏离设定值时，稳压滑阀阀芯将在其左侧弹簧张力和右侧高压油压力的作用下发生滑移。如果压差大于设定值，侧高压油压力的作用下发生滑移。如果压差大于设定值，则阀芯左移，使节流孔开口面积减小，流入到阀内的液压则阀芯左移，使节流孔开口面积减小，流入到阀内的液压油量减少，前后压差减小；如果压差小于设定值，则阀芯油量减少，前后压差减小；如果压差小于设定值，则阀芯右移，使节流孔开口面积增大，流入到阀内的液压油量增右移，使节流孔开口面积增大，流入到阀内的液压油量增多，前后压差增大。流量主孔前后压差的稳定，保证了旁多，前后压差增大。流量主孔前后压差的稳定
9、，保证了旁通流量的大小只与主滑阀控制的流量主孔的开口面积有关通流量的大小只与主滑阀控制的流量主孔的开口面积有关。 图图7-3 旁通流量控制阀结构旁通流量控制阀结构1-流量主孔流量主孔 2-主滑阀主滑阀 3-电磁线圈柱塞电磁线圈柱塞 4-调节螺钉调节螺钉 5-电磁线圈电磁线圈 6-节节流孔流孔 7-稳压滑阀稳压滑阀 （3）电动机 电动式EPS中用的电动机是直流电动机，与起动用直流电动机原理基本相同，一般采用永磁磁场。说明动力转向ECU本身无故障，动力转向ECU与SOL+、SOL-端子之间的连接正常。ECU异常时，通过副电动机驱动到相同方向最大值为止，然后停止控制。a1、a2为触发信号端，当a1端
10、得到输入信号时，晶体管VT3导通，VT2得到基极电流而导通，电流经VT2电动机MVT3搭铁而构成回路，于是电动机正转；汽车动力转向系统应该满足那些要求？5）用举升机将车举起，再次拔下动力转向电磁阀的线束插接器，用试灯连接线束插接器的两个端子，同时左右转动转向盘，试灯仍亮；前者属于依靠传动绳索的机械式转向，而后者是依靠转向电动机的电子式转向，后轮的转向角是由上述两者合成的。此时，能避免出现逆相位状态。在进行系统检查之前，首先要根据车辆的具体情况初步的检查一下轮胎气压（前轮：230kPa；凌志LS400轿车电控转向系统基本检查经检查，是SOL-端子到电磁阀间的线束有问题，重新接好SOL-到电磁阀间
11、的线路后试车，不管是在原地还是行驶时左右转动转向盘，都有明显的改善。当a2端得到输入信号时，电流则经VT1电动机VT4搭铁而构成回路，电动机则因电流方向相反而反转。本节主要介绍丰田凌志LS400轿车的电控动力转向系统。（1）故障症状 该车不论在正常行驶时转向，原地转向时转向盘明显沉重，助力泵噪声很大，同时在转动转向盘时，观察油杯的液面变化不明显。目前该技术被很多公司所采用，其中大多应用在了高级轿车、大型车辆上，也有一些SUV以及跑车具有四轮转向的功能。流量主孔前后压差的稳定，保证了旁通流量的大小只与主滑阀控制的流量主孔的开口面积有关。14WS车辆的低速转向特性转向电动机的旋转通过蜗轮机构传递到
12、从动齿轮，借助曲柄使阀控制杆移动，如图7-36 a）所示。动力转向系再设计时存在什么问题？如何解决？电动式EPS的工作原理 在实际的转向操作中，驾驶员可以通过转换开关选择不同的在实际的转向操作中，驾驶员可以通过转换开关选择不同的转向模式：转向模式：“H-H-高高”、“N-N-中中”、“L-L-低低”，得到三种适应不同，得到三种适应不同行驶条件的转向力特性曲线，如图行驶条件的转向力特性曲线，如图7-47-4所示。另外，所示。另外，ECUECU还可以根还可以根据转向角度传感器输出信号的大小，在汽车急转弯时按照特殊的据转向角度传感器输出信号的大小，在汽车急转弯时按照特殊的转向力特性实施最优控制，如图
13、转向力特性实施最优控制，如图7-57-5所示。所示。图7-4 三种不同的转向力特性曲线 图7-5汽车急转弯时的转向力特性 如图如图7-67-6所示为该系统电控系统电路图。主要有传感器所示为该系统电控系统电路图。主要有传感器及开关等信号输入装置、及开关等信号输入装置、ECUECU、执行器等组成，当系统出现、执行器等组成，当系统出现故障时，能够实现自诊断和失效保护等功能。故障时，能够实现自诊断和失效保护等功能。2.2.反力控制式电控液压动力转向系统反力控制式电控液压动力转向系统该系统的工作原理是：汽车转向时，转向盘上的转向力通该系统的工作原理是：汽车转向时，转向盘上的转向力通过扭力杆传递给小齿轮轴
14、。当转向力增大，扭力杆发生扭转过扭力杆传递给小齿轮轴。当转向力增大，扭力杆发生扭转变形时，控制阀阀套和阀芯之间将发生相对转动，于是就改变形时，控制阀阀套和阀芯之间将发生相对转动，于是就改变了阀套和阀芯之间油道的通、断关系和工作油液的流动方变了阀套和阀芯之间油道的通、断关系和工作油液的流动方向，从而实现不同的转向助力作用。向，从而实现不同的转向助力作用。反力控制式反力控制式EPSEPS工作时，工作时，ECUECU根据车速的高低线性控制电磁根据车速的高低线性控制电磁阀的开度。阀的开度。1 1）当车辆停驶或速度较低时，）当车辆停驶或速度较低时，ECUECU使电磁线圈的通电电流使电磁线圈的通电电流增大
15、，电磁阀开口面积增大，经分流阀分流的液压油通过电增大，电磁阀开口面积增大，经分流阀分流的液压油通过电磁阀重新回流到储油箱中，所以作用于柱塞磁阀重新回流到储油箱中，所以作用于柱塞1616的背压（油压的背压（油压反力室压力）降低。于是柱塞推动控制阀阀芯的力（反力）反力室压力）降低。于是柱塞推动控制阀阀芯的力（反力）较小，因此只需要较小的转向力就可使扭力杆扭转变形，使较小，因此只需要较小的转向力就可使扭力杆扭转变形，使转向控制阀的阀套与阀芯产生相对转动而实现转向助力作用。转向控制阀的阀套与阀芯产生相对转动而实现转向助力作用。2 2）当车辆在中、高速区域转向时，）当车辆在中、高速区域转向时，ECUEC
16、U使电磁线圈的通电使电磁线圈的通电电流减小，电磁阀开口面积减小，所以油压反力室的油压升电流减小，电磁阀开口面积减小，所以油压反力室的油压升高，作用于柱塞的背压增大，于是柱塞推动控制阀阀芯的力高，作用于柱塞的背压增大，于是柱塞推动控制阀阀芯的力增大。此时需要较大的转向力才能使转向控制阀的阀套与阀增大。此时需要较大的转向力才能使转向控制阀的阀套与阀芯之间作相对转动（相当于增加了扭力杆的扭转刚度）而实芯之间作相对转动（相当于增加了扭力杆的扭转刚度）而实现转向助力作用，所以在中、高速时可使驾驶员获得良好的现转向助力作用，所以在中、高速时可使驾驶员获得良好的转向手感和转向特性。转向手感和转向特性。反力控
17、制式反力控制式EPSEPS具有较大的选择转向力的自由度，转向刚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手感度大，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，且价格较高。等；其缺点是结构复杂，且价格较高。图图7-7 反力控制式反力控制式EPS 3.3.阀灵敏度控制式电控液压动力转向系统阀灵敏度控制式电控液压动力转向系统 阀灵敏度控制式电控液压动力转向系统（以下简阀灵敏度控制式电控液压动力转向系统（以下简称阀灵敏度控制式称阀灵敏度控制式EPSEPS）是根据车速控制电磁阀直接改）是根据车速控制电磁阀直接改变动力转向控制阀的油压增益（
18、阀灵敏度）来控制系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。统油压，进而控制转向助力的大小。 图图7-8 a7-8 a）所示为阀灵敏度控制式）所示为阀灵敏度控制式EPSEPS的组成，该的组成，该系统主要由转向控制阀、转向动力缸、储油箱、电磁系统主要由转向控制阀、转向动力缸、储油箱、电磁阀、车速传感器和电子控制单元等组成，系统对转向阀、车速传感器和电子控制单元等组成，系统对转向控制阀作了局部改进，如图控制阀作了局部改进，如图7-8 b7-8 b）所示，一般在控制）所示，一般在控制阀阀套圆周上形成阀阀套圆周上形成6 6条或条或8 8条沟槽，各沟槽利用阀部外条沟槽
19、，各沟槽利用阀部外体与泵、动力缸、电磁阀及储油箱连接。控制阀的可体与泵、动力缸、电磁阀及储油箱连接。控制阀的可变小孔分为低速专用小孔（变小孔分为低速专用小孔（1R1R、1L1L、2R2R、2L2L）和高速）和高速专用小孔（专用小孔（3R3R、3L3L）两种，在高速专用可变孔的下边）两种，在高速专用可变孔的下边设有旁通电磁阀回路。设有旁通电磁阀回路。 a a） b）图图7-8 阀灵敏度控制式阀灵敏度控制式EPSa a）系统组成）系统组成 b b）控制阀结构）控制阀结构图图7-9 控制阀的等效液压回路图控制阀的等效液压回路图a a）等效液压回路）等效液压回路 b）助力作用增大）助力作用增大 c）助
20、力作用减小）助力作用减小3.3.阀灵敏度控制式电控液压动力转向系统阀灵敏度控制式电控液压动力转向系统1 1）如图）如图7-97-9 b b）所示，）所示，）-9b-9b当车辆停止时，电磁阀完全当车辆停止时，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关闭，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在较小的转向转矩作用下即可关闭。转向液压泵的高在较小的转向转矩作用下即可关闭。转向液压泵的高压油液经压油液经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流回储油箱，所以此时具有轻便的转向特性。而且施加在
21、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，可变小孔转向盘上的转向力矩越大，可变小孔lLlL、2L2L的开口面积越大，的开口面积越大，节流作用就越小，转向助力作用越明显。节流作用就越小，转向助力作用越明显。2 2）如图）如图7-97-9 c c）所示，随着车辆行驶速度的提高，在电子）所示，随着车辆行驶速度的提高，在电子控制单元的作用下，电磁阀的开度也线性增加，如果向右转控制单元的作用下，电磁阀的开度也线性增加，如果向右转动转向盘，则转向液压泵的高压油液经动转向盘，则转向液压泵的高压油液经1L1L、3R3R旁通电磁阀流旁通电磁阀流回储油箱。回储油箱。回储油箱。此时，
22、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和灵敏度低的高速专用可变孔决于旁通电磁阀和灵敏度低的高速专用可变孔3R3R的开度。车的开度。车速越高，在电子控制单元的控制下，电磁阀的开度越大，旁速越高，在电子控制单元的控制下，电磁阀的开度越大，旁路流量越大，转向助力作用越小；在车速不变的情况下，施路流量越大，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向力越小，高速专用小孔加在转向盘上的转向力越小，高速专用小孔3R3R的开度越大，的开度越大，转向助力作用也越小。当转向力增大时，转向助力作用也越小。当转向力增大时，3R3R的开度逐渐减
23、小，的开度逐渐减小，转向助力作用也随之增大。转向助力作用也随之增大。由此可见，阀灵敏度控制式由此可见，阀灵敏度控制式EPSEPS可使驾驶员获得非常自然可使驾驶员获得非常自然的转向手感和良好的速度转向特性。的转向手感和良好的速度转向特性。图图7-11 阀灵敏度控制式阀灵敏度控制式EPS电控系统电路图电控系统电路图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较液压式电控动力转向系统由于工作压力和工作灵敏度较高，外廓尺寸较小，因而获得了广泛的应用。在采用气压制高，外廓尺寸较小，因而获得了广泛的应用。在采用气压制动或空气悬架的大型车辆上，也有采用气压动力转
24、向的。这动或空气悬架的大型车辆上，也有采用气压动力转向的。这类动力转向系统的共同缺点是结构复杂、消耗功率大，容易类动力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，转向力不易有效控制等。产生泄漏，转向力不易有效控制等。随着电子技术的进一步发展，目前越来越多的轿车上采随着电子技术的进一步发展，目前越来越多的轿车上采用了电动式电控动力转向系统（简称电动式用了电动式电控动力转向系统（简称电动式EPSEPS），它是一），它是一种直接依靠电动机提供辅助转矩的电控动力式转向系统。种直接依靠电动机提供辅助转矩的电控动力式转向系统。主要优点有：主要优点有：采用电力作为转向动力，省去了油压系统，所以不
25、采用电力作为转向动力，省去了油压系统，所以不需要给转向油泵补充油，也不必担心漏油。需要给转向油泵补充油，也不必担心漏油。没有液压式动力转向系统所必须的常运转转向油泵，没有液压式动力转向系统所必须的常运转转向油泵，电动机只是在需要转向时才接通电源，所以动力消耗和电动机只是在需要转向时才接通电源，所以动力消耗和燃油消耗均可降到最低。燃油消耗均可降到最低。将各部件装配成一个整体，既无管道也无控制阀，将各部件装配成一个整体，既无管道也无控制阀，其结构紧凑、质量减轻。一般电动式其结构紧凑、质量减轻。一般电动式EPSEPS的质量比液压的质量比液压式式EPSEPS质量轻质量轻25%25%左右。左右。电动机工
26、作可用电动机工作可用ECUECU进行控制，可以比较容易地按照进行控制，可以比较容易地按照汽车性能的需要设置、修改转向助力特性，具有较好的汽车性能的需要设置、修改转向助力特性，具有较好的兼容性。兼容性。1.1.电动式电动式EPSEPS分类分类根据电动机对转向系统产生助力的根据电动机对转向系统产生助力的部位不同，电动式电控动力转向系统有部位不同，电动式电控动力转向系统有三种类型：三种类型：（1 1）转向轴助力式）转向轴助力式 如图如图7-12 a7-12 a）所示，转向助力机械安装在转向轴上。所示，转向助力机械安装在转向轴上。当驾驶员转动转向盘时，控制单元根据当驾驶员转动转向盘时，控制单元根据接收
27、的转矩、转动方向、车速等信号，接收的转矩、转动方向、车速等信号，控制直流助力电动机的电流。电动机的控制直流助力电动机的电流。电动机的动力经离合器、电动机齿轮传给转向轴动力经离合器、电动机齿轮传给转向轴的齿轮，然后经万向节及中间轴传给转的齿轮，然后经万向节及中间轴传给转向器。向器。因而，来自液压泵的工作油液被排出，且返回到副油箱。图7-26 2WS车高速转向的车辆轨迹在车速不变的情况下，施加在转向盘上的转向力越小，高速专用小孔3R的开度越大，转向助力作用也越小。控制电路将来自微处理器的电流命令输送到电机驱动电路。它是在传统两轮转向系统的基础上，增设了一个安装在后悬架上的后轮转向机构，能够使驾驶员
28、操纵转向盘时转动汽车的前后四个车轮，不仅提高了高速时的稳定性和可控性，而且提高了低速时的机动性。电动式EPS的工作原理二是传动带松紧度的检查，如图7-22b）所示，利用丰田专用工具检查，在95Nm的作用力矩下，皮带的挠度为：转向电动机的旋转通过蜗轮机构传递到从动齿轮，借助曲柄使阀控制杆移动，如图7-36 a）所示。电动式电控动力转向系统另外，ECU还可以根据转向角度传感器输出信号的大小，在汽车急转弯时按照特殊的转向力特性实施最优控制，如图7-5所示。电动机的转矩由电磁离合器传递并通过减速机构减速增扭后，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。在何种情况下需要对动力转向系
29、统进行排气？如何操作？当前轮转向角较大时，超出转向齿条自由行程范围，如果向左转向时，阀套筒向左方向移动，并与阀芯之间产生相对位移，图7-35中的阀套筒与阀芯在a部位接触密封，高压作用于动力油缸的右室，推动活塞杆向左移动，而后轮就向右转向。a）系统组成 b）控制阀结构反之，离合器分离，助力作用被切断。顶起汽车，旋转后轮，用万用表测量传感器侧线束插接器上的SPD与GND之间的电压，应在05V之间，否则应检查传感器及其连接线路与转向轴助力式相比，可以提供较大的转向力，适用于中型车。如图7-6所示为该系统电控系统电路图。在何种情况下需要对动力转向系统进行排气？如何操作？图7-29 转向枢轴当活塞杆向左
30、移动时，因为转向电动机不工作，阀控制杆就以支点A为中心回转，并将阀芯从B点移到左方的B点（A、B、B点的位置见7-36 a）图），因此阀套筒与阀芯在a部位脱开接触形成节流作用，降低动力油缸右室的压力，结果是当活塞杆移动到规定位置时，节流压力与来自车轮的外力相平衡，后轮就不能进行更多的转向。（2 2）转向器小齿轮助力式）转向器小齿轮助力式 如图如图7-7-12 b12 b）所示。转向助力机械安装在转向）所示。转向助力机械安装在转向器小齿轮处。与转向轴助力式相比，可器小齿轮处。与转向轴助力式相比，可以提供较大的转向力，适用于中型车。以提供较大的转向力，适用于中型车。（3 3）齿条助力式）齿条助力式
31、 如图如图7-12 c7-12 c）所）所示。转向助力机械安装在转向齿条处。示。转向助力机械安装在转向齿条处。电动机通过减速传动机构直接驱动转向电动机通过减速传动机构直接驱动转向齿条。与转向器小齿轮助力式相比，可齿条。与转向器小齿轮助力式相比，可以提供更大的转向力，适用于大型车，以提供更大的转向力，适用于大型车，对原有的转向传动机械有较大改变。对原有的转向传动机械有较大改变。2.2.电动式电动式EPSEPS的基本的基本组成及元件结构组成及元件结构（1 1）传感器）传感器 系统中的系统中的传感器主要有车速传感器和传感器主要有车速传感器和转矩传感器，其中车速传感转矩传感器，其中车速传感器的作用是测
32、量车辆行驶速器的作用是测量车辆行驶速度，作为电动助力调节的依度，作为电动助力调节的依据。转矩传感器的作用是测据。转矩传感器的作用是测量转向盘与转向器之间的相量转向盘与转向器之间的相对转矩，以作为电动机动力对转矩，以作为电动机动力调节的依据。如图调节的依据。如图7-147-14所示所示为一种无触点式转矩传感器为一种无触点式转矩传感器的结构及原理。的结构及原理。图图7-14 无触点式转矩传感器无触点式转矩传感器其工作原理是：当转向盘处于中间位置（直驶）时，扭力杆的其工作原理是：当转向盘处于中间位置（直驶）时，扭力杆的纵向对称面正好处于图示输出轴极靴纵向对称面正好处于图示输出轴极靴ACAC、BDBD
33、的对称面上，当在的对称面上，当在U U、T T两端加上连续的输入脉冲电压信号两端加上连续的输入脉冲电压信号UiUi时，由于通过每个极靴的磁通时，由于通过每个极靴的磁通量相等，所以在量相等，所以在V V、W W两端检测到的输出电压信号两端检测到的输出电压信号U0=0U0=0；当转动转向；当转动转向盘时，由于扭力杆和输出轴极靴之间发生相对扭转变形，极靴盘时，由于扭力杆和输出轴极靴之间发生相对扭转变形，极靴A A、D D之间的磁阻增加，之间的磁阻增加，B B、C C之间的磁阻减少，各个极靴的磁通量发生变之间的磁阻减少，各个极靴的磁通量发生变化，于是在化，于是在V V、W W之间就出现了电位差。其电位
34、差与扭力杆的扭转角之间就出现了电位差。其电位差与扭力杆的扭转角和输入电压和输入电压UiUi成正比。所以，通过测量成正比。所以，通过测量V V、W W两端的电位差就可以测两端的电位差就可以测量出扭力杆的扭转角，即可得出转向盘上施加的转矩大小。量出扭力杆的扭转角，即可得出转向盘上施加的转矩大小。（2 2）控制单元）控制单元 ECUECU包括检测电路、微处理器、控制电路等。包括检测电路、微处理器、控制电路等。检测电路将传感器的信号进行整形放大后输入微处理器，然后微处检测电路将传感器的信号进行整形放大后输入微处理器，然后微处理器计算出最优化的助力转矩。控制电路将来自微处理器的电流命理器计算出最优化的助
35、力转矩。控制电路将来自微处理器的电流命令输送到电机驱动电路。令输送到电机驱动电路。（3 3）电动机）电动机 电动式电动式EPSEPS中用的电动机是直流电动机，与起动中用的电动机是直流电动机，与起动用直流电动机原理基本相同，一般采用永磁磁场。最大电流为用直流电动机原理基本相同，一般采用永磁磁场。最大电流为30A30A左右，电压为左右，电压为DC12VDC12V，额定转矩为，额定转矩为10N10Nm m左右。左右。转向盘的转动是双向的，因转向盘的转动是双向的，因此转向助力电动机需要进行正反此转向助力电动机需要进行正反转控制，其控制电路如图转控制，其控制电路如图7-157-15所所示。示。a1a1、
36、a2a2为触发信号端，当为触发信号端，当a1a1端得到输入信号时，晶体管端得到输入信号时，晶体管VT3VT3导导通，通，VT2VT2得到基极电流而导通，电得到基极电流而导通，电流经流经VT2VT2电动机电动机MVT3MVT3搭铁而搭铁而构成回路，于是电动机正转；当构成回路，于是电动机正转；当a2a2端得到输入信号时，电流则经端得到输入信号时，电流则经VT1VT1电动机电动机VT4VT4搭铁而构成搭铁而构成回路，电动机则因电流方向相反回路，电动机则因电流方向相反而反转。控制触发信号端电流的而反转。控制触发信号端电流的大小，就可以控制通过电动机电大小，就可以控制通过电动机电流的大小。流的大小。图图
37、7-15 电动机正反转控制电路电动机正反转控制电路（4 4）电磁离合器）电磁离合器 电控动力转向电控动力转向系的工作一般都有一定的范围，如果超系的工作一般都有一定的范围，如果超过规定车速（如过规定车速（如45km/h45km/h），就不需要电），就不需要电动机辅助动力转向，此时电动机停止工动机辅助动力转向，此时电动机停止工作，且离合器分离，不再起传递动力的作，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，离合器可作用。在不加动力的情况下，离合器可以消除电动机惯性的影响。同时，在系以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，可以恢统发生故障时，因离合器分离，可以恢复手
38、动控制转向。复手动控制转向。如图如图7-167-16所示为电磁离合器的工作所示为电磁离合器的工作原理，电动机带动主动轮旋转，当线圈原理，电动机带动主动轮旋转，当线圈通电时，离合器接合，主动轮与压板结通电时，离合器接合，主动轮与压板结合，通过压板内的花键带动从动轴旋转，合，通过压板内的花键带动从动轴旋转，此时电动机具有助力作用；反之，离合此时电动机具有助力作用；反之，离合器分离，助力作用被切断。为了减少加器分离，助力作用被切断。为了减少加与不加助力时驾驶车辆感觉的差别，设与不加助力时驾驶车辆感觉的差别，设法使离合器具有滞后输出特性，同时还法使离合器具有滞后输出特性，同时还使其具有半离合状态区域。
39、使其具有半离合状态区域。（5 5）减速机构）减速机构 减速机构是电动式减速机构是电动式EPSEPS不可缺少的部件，不可缺少的部件，其作用是把电动机的输出进行减速增扭，再传给转向齿轮箱其作用是把电动机的输出进行减速增扭，再传给转向齿轮箱的主要部件。目前已使用的有多种组合方式，如两级行星齿的主要部件。目前已使用的有多种组合方式，如两级行星齿轮与传动齿轮驱动组合式，涡轮涡杆与转向轴驱动组合式等。轮与传动齿轮驱动组合式，涡轮涡杆与转向轴驱动组合式等。为了抑制噪声和提高耐久性，减速机构中的齿轮多半采用了为了抑制噪声和提高耐久性，减速机构中的齿轮多半采用了特殊齿形或者采用树脂材料。特殊齿形或者采用树脂材料
40、。3.3.电动式电动式EPSEPS的工作原理的工作原理系统的工作原理是：当驾驶员操纵转向盘时，转矩传感器系统的工作原理是：当驾驶员操纵转向盘时，转矩传感器不断输出与转向力大小相应的转矩信号，同时，车速传感器不断输出与转向力大小相应的转矩信号，同时，车速传感器提供的车速信号与该信号同时输入给电控单元，电控单元根提供的车速信号与该信号同时输入给电控单元，电控单元根据这些输入信号，确定动力转矩的大小和方向，即选定电动据这些输入信号，确定动力转矩的大小和方向，即选定电动机的电流和方向。电动机的转矩由电磁离合器传递并通过减机的电流和方向。电动机的转矩由电磁离合器传递并通过减速机构减速增扭后，加在汽车的转
41、向机构上，使之得到一个速机构减速增扭后，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。当超过规定的车速时，离与汽车工况相适应的转向作用力。当超过规定的车速时，离合器的驱动信号被切断，电动机与减速机构分离，同时电动合器的驱动信号被切断，电动机与减速机构分离，同时电动机也停止工作。机也停止工作。目前常用的电控动力转向系统有液压式和电动式两种。a） 前轮转向操纵机构 b） 后轮转向操纵机构阀灵敏度控制式电控液压动力转向系统（以下简称阀灵敏度控制式EPS）是根据车速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。汽车的四轮转向系统在20世
42、纪80年代中期开始发展，二十世纪八、九十年代的本田、马自达及通用概念车都曾经应用了四轮转向技术。而且施加在转向盘上的转向力矩越大，可变小孔lL、2L的开口面积越大，节流作用就越小，转向助力作用越明显。在何种情况下需要对动力转向系统进行排气？如何操作？此时，能避免出现逆相位状态。（1）故障症状 该车不论在正常行驶时转向，原地转向时转向盘明显沉重，助力泵噪声很大，同时在转动转向盘时，观察油杯的液面变化不明显。如图7-29 b）所示为枢轴与偏心轴的运动，形成后轮的同相位和逆相位的转向原理图。（3）电动机 电动式EPS中用的电动机是直流电动机，与起动用直流电动机原理基本相同，一般采用永磁磁场。阀灵敏度
43、控制式电控液压动力转向系统采用电力作为转向动力，省去了油压系统，所以不需要给转向油泵补充油，也不必担心漏油。1）首先检查轮胎气压、转向系统的各球头磨损、相关悬架悬臂部分、转向器本身及相关管路渗漏状况、油杯液面高度及油质、转向助力泵传动带松紧度、前轮定位等，各项参数都在正常技术规范范围内。目前已使用的有多种组合方式，如两级行星齿轮与传动齿轮驱动组合式，涡轮涡杆与转向轴驱动组合式等。转向角比传感器异常时，通过副电动机驱动到同相方向最大值时停止控制。凌志LS400轿车电控动力转向系统的工作原理图7-4 三种不同的转向力特性曲线电控动力转向控制系统具有自诊断功能，当发生系统故障时，能自动停止助力，同时
44、ECU可以记忆故障内容，并使故障指示灯点亮，提醒驾驶员，维修时可以读取故障代码，找出故障原因。图7-38 控制比例系数目前液压式EPS在轿车上应用较多，如上海大众POLO、一汽大众Audi A6等。7.3 典型汽车电控动力转向系统典型汽车电控动力转向系统目前，电控动力转向系统在国内普遍应用于轿车上，国目前，电控动力转向系统在国内普遍应用于轿车上，国外部分大中型客、货车上也有应用。本节主要介绍丰田凌志外部分大中型客、货车上也有应用。本节主要介绍丰田凌志LS400LS400轿车的电控动力转向系统。轿车的电控动力转向系统。凌志凌志LS400LS400轿车采用反力控制式电控液压动力转向系统，轿车采用反
45、力控制式电控液压动力转向系统，丰田公司称之为丰田公司称之为PPSPPS（ Progressive Power SteeringProgressive Power Steering）。）。1. 1. 凌志凌志LS400LS400轿车动力转向系统的功能轿车动力转向系统的功能1 1）可随汽车道路驶车速改变液压助力的大小，提高车）可随汽车道路驶车速改变液压助力的大小，提高车辆的转向性和操纵稳定性。辆的转向性和操纵稳定性。2 2）转向机构中还包括有动力倾斜、动力伸缩）转向机构中还包括有动力倾斜、动力伸缩ECUECU控制的控制的转向柱，可根据驾驶员的需要使转向柱自动选择合适的倾斜转向柱，可根据驾驶员的需要
46、使转向柱自动选择合适的倾斜角度和伸缩长度，以及返回原位等。角度和伸缩长度，以及返回原位等。2. 凌志凌志LS400轿车电控动力转向系统的组成轿车电控动力转向系统的组成如图如图7-187-18所示，凌志所示，凌志LS400LS400轿车的电控液压动力转向系统由锥轿车的电控液压动力转向系统由锥齿轮式转向机构、液压控制系统和电子控制系统三部分组成。齿轮式转向机构、液压控制系统和电子控制系统三部分组成。3.凌志凌志LS400轿车电控动力转向系统的工作原理轿车电控动力转向系统的工作原理1 1）当车辆低速行驶或车辆泊位停车时，转向）当车辆低速行驶或车辆泊位停车时，转向ECUECU接收的接收的是低速传感信号
47、，即向电磁阀提供较大的电流，阀芯开路增是低速传感信号，即向电磁阀提供较大的电流，阀芯开路增大，从转向油泵输出的压力油液经流量分配阀后，一部分流大，从转向油泵输出的压力油液经流量分配阀后，一部分流向转向旋转滑阀，然后经助力缸起转向助力作用；另一部分向转向旋转滑阀，然后经助力缸起转向助力作用；另一部分则经电磁阀旁路流回到储液罐内，使得流向反力室的液压油则经电磁阀旁路流回到储液罐内，使得流向反力室的液压油流量大大减少，反力室中的油压下降，失去阻尼作用，故此流量大大减少，反力室中的油压下降，失去阻尼作用，故此时需要的转向操纵力很小，转向轻巧灵活，对泊位停车或低时需要的转向操纵力很小，转向轻巧灵活，对泊
48、位停车或低速行驶转向十分有利。速行驶转向十分有利。2 2）当车辆在中、高速行驶转向时，因为电磁阀从）当车辆在中、高速行驶转向时，因为电磁阀从ECUECU只只得到随车速增高而逐渐减小的电流，阀芯位移很小，流量旁得到随车速增高而逐渐减小的电流，阀芯位移很小，流量旁通作用很小，反力室中的油压上升，使得转向操作的通作用很小，反力室中的油压上升，使得转向操作的“路感路感”明显，可有效地克服高速转向明显，可有效地克服高速转向“发飘发飘”和不易掌握的缺陷，和不易掌握的缺陷，提高行驶稳定性和安全性。提高行驶稳定性和安全性。当转向角较大、助力缸液压升高较大时，反馈到进油管当转向角较大、助力缸液压升高较大时，反馈
49、到进油管的压力也升高，则通过量孔的流量自然增加，使反力室的阻的压力也升高，则通过量孔的流量自然增加，使反力室的阻尼作用迅速得以增强。尼作用迅速得以增强。然而，过分地增加转向操纵力对驾驶也不利，为此，流然而，过分地增加转向操纵力对驾驶也不利，为此，流量分配阀起限制反力室流量的作用。当进油压力升至较高时，量分配阀起限制反力室流量的作用。当进油压力升至较高时，推动流量分配阀下阀体逐渐向下，关小至反力室的液流通道，推动流量分配阀下阀体逐渐向下，关小至反力室的液流通道，使反力室的阻尼作用得以抑制。使反力室的阻尼作用得以抑制。4.凌志凌志LS400轿车电控动力转向系统电路轿车电控动力转向系统电路a） 前轮
50、转向操纵机构 b） 后轮转向操纵机构系统的工作原理是：当驾驶员操纵转向盘时，转矩传感器不断输出与转向力大小相应的转矩信号，同时，车速传感器提供的车速信号与该信号同时输入给电控单元，电控单元根据这些输入信号，确定动力转矩的大小和方向，即选定电动机的电流和方向。如果压差大于设定值，则阀芯左移，使节流孔开口面积减小，流入到阀内的液压油量减少，前后压差减小；KY是横摆角速度比例系数。采用电力作为转向动力，省去了油压系统，所以不需要给转向油泵补充油，也不必担心漏油。为了将转向电动机的旋转运动变为阀芯的直线运动，采用螺旋齿轮和曲柄组合机构。与转向轴助力式相比，可以提供较大的转向力，适用于中型车。凌志LS4
