1、第十七章第十七章 电子控制动力转向系统电子控制动力转向系统精1第一节第一节 概述概述一、电控动力转向系统的作用一、电控动力转向系统的作用1.动力转向的作用动力转向的作用（1）减轻驾驶员转动方向盘的劳动强度；）减轻驾驶员转动方向盘的劳动强度；（2）增大了对转向系统设计的灵活性；）增大了对转向系统设计的灵活性；（3）有效吸收路面冲击，同时不丧失）有效吸收路面冲击，同时不丧失“路感路感”。2.传统动力转向的问题传统动力转向的问题 由于转向阻力矩随车速不同而不同，车速低由于转向阻力矩随车速不同而不同，车速低时，转向阻力矩大，车速高时，转向阻力矩小，时，转向阻力矩大，车速高时，转向阻力矩小，传统动力转向
2、系统的助力比是不变的，这样，在传统动力转向系统的助力比是不变的，这样，在低速下，若助力比合适，则在高速下，方向盘将低速下，若助力比合适，则在高速下，方向盘将很轻，影响操纵感觉；反之，若在高速下助力比很轻，影响操纵感觉；反之，若在高速下助力比合适，则低速时，方向盘将沉重，不利于转向轻合适，则低速时，方向盘将沉重，不利于转向轻便性。便性。精23.电子控制动力转向的作用电子控制动力转向的作用 鉴于传统动力转向系统的问题，应该使动力转鉴于传统动力转向系统的问题，应该使动力转向的助力比是变化的，即：向的助力比是变化的，即：（1）低速时，有较高的助力比，使转向轻便；）低速时，有较高的助力比，使转向轻便；（
3、2）高速时，减小助力比，保证操纵手感；）高速时，减小助力比，保证操纵手感；（3）可以有不同的助力特性，以适应不同的使用）可以有不同的助力特性，以适应不同的使用对象。对象。精3二、电控动力转向的分类二、电控动力转向的分类 电控动力转向系统（电控动力转向系统（Electronic Control Power Steering,EPS）主要由）主要由机械转向机构、转向助力装置、机械转向机构、转向助力装置、电子控制系统电子控制系统三部分组成。按助力装置动力源不同，三部分组成。按助力装置动力源不同，有液有液力动力转向和电动动力转向力动力转向和电动动力转向两类。两类。1.液力动力转向系统液力动力转向系统
4、发动机驱动液压泵，发动机驱动液压泵，ECU通过电磁阀调节转向助力装通过电磁阀调节转向助力装置的流量或压力，改变助力比。置的流量或压力，改变助力比。主要有主要有流量控制式、反力控制式、阀灵敏度控制式流量控制式、反力控制式、阀灵敏度控制式三种三种型式。型式。2.电动动力转向系统电动动力转向系统 助力来自电机，助力来自电机，ECU通过控制电机的力矩大小和转动通过控制电机的力矩大小和转动方向，改变助力比。方向，改变助力比。按助力机构的位置分主要有按助力机构的位置分主要有转向轴助力式、转向小齿转向轴助力式、转向小齿轮助力式、齿条助力式轮助力式、齿条助力式三种型式。三种型式。按助力工作范围分，有按助力工作
5、范围分，有低速助力型和全速助力型低速助力型和全速助力型两种。两种。精4精5可以提供较大的可以提供较大的转向力，但控制转向力，但控制难度较大。难度较大。精6可以提供更大的可以提供更大的转向力，适用于转向力，适用于大型车，且需对大型车，且需对原转向器传动机原转向器传动机构做改动。构做改动。精7三、电控电动动力转向系统的特点三、电控电动动力转向系统的特点1.降低发动机能耗；降低发动机能耗；2.重量轻，安装方便；重量轻，安装方便；3.工作特性好；工作特性好；4.安全可靠性强；安全可靠性强；5.使用维修方便；使用维修方便；6.生产开发周期短。生产开发周期短。是动力转向的发展方向。是动力转向的发展方向。精
6、8第二节第二节 电控动力转向系统的结构与原理电控动力转向系统的结构与原理一、液力式电控动力转向系统的原理一、液力式电控动力转向系统的原理 ECU根据车速信号决定助力大小，控根据车速信号决定助力大小，控制电磁阀开度，达到最佳助力大小。制电磁阀开度，达到最佳助力大小。1.流量控制式流量控制式EPS工作原理工作原理n组成：车速传感器、电磁阀、整体式动力组成：车速传感器、电磁阀、整体式动力转向控制阀、液压泵、电子控制器。转向控制阀、液压泵、电子控制器。n原理：电磁阀安装在动力活塞两侧油室的原理：电磁阀安装在动力活塞两侧油室的油道之间，通过改变油道的旁路流量改变油道之间，通过改变油道的旁路流量改变助力大
7、小。助力大小。精9精102.反力控制式反力控制式EPS工作原理工作原理n组成：转向控制阀、分流阀、电磁阀、转组成：转向控制阀、分流阀、电磁阀、转向动力缸、液压泵、储油箱、车速传感器、向动力缸、液压泵、储油箱、车速传感器、电子控制器；电子控制器；n原理：扭力杆上接转阀阀杆，下接驱动小原理：扭力杆上接转阀阀杆，下接驱动小齿轮及转阀阀体，可产生扭转变形，使阀齿轮及转阀阀体，可产生扭转变形，使阀杆、阀体的相对位置改变，从而改变助力杆、阀体的相对位置改变，从而改变助力油流方向。通过电磁阀开度调节引入反作油流方向。通过电磁阀开度调节引入反作用力室的反力大小，改变扭力杆的变形程用力室的反力大小，改变扭力杆的
8、变形程度，控制助力大小。度，控制助力大小。精11精123.阀灵敏度控制式阀灵敏度控制式EPS工作原理工作原理n组成：转向控制阀、电磁阀、转向动力缸、组成：转向控制阀、电磁阀、转向动力缸、液压泵、储油箱、车速传感器、电子控制器；液压泵、储油箱、车速传感器、电子控制器；n原理：通过电磁阀改变转向控制阀的液压增原理：通过电磁阀改变转向控制阀的液压增益（通过旁路电磁阀的开度降低高压缸的液益（通过旁路电磁阀的开度降低高压缸的液压、提高低压缸的液压）。压、提高低压缸的液压）。精13精141L、1R、2L、2R为低速为低速小孔；小孔；3L、3R为高速小孔；为高速小孔；左转时：左转时：1L、2L小孔开启，小孔
9、开启，1R、2R小孔关闭；小孔关闭；右转时：右转时：1R、2R小孔开启，小孔开启，1L、2L小孔关闭；小孔关闭；3L、3R小孔在左右转时都小孔在左右转时都开启；开启；通过电磁阀的开度，调节通过电磁阀的开度，调节减小流入高压缸的流量、增减小流入高压缸的流量、增加低压缸的压力实现助力的加低压缸的压力实现助力的减小。减小。精15二、液力式电控动力转向系统的组成部件二、液力式电控动力转向系统的组成部件1.动力转向液压泵动力转向液压泵 提供液压助力源，有齿轮泵、柱塞泵、叶片提供液压助力源，有齿轮泵、柱塞泵、叶片泵等型式。泵等型式。2.转向助力装置转向助力装置 放大驾驶员的转向力，一般由液压缸、液压放大驾
10、驶员的转向力，一般由液压缸、液压控制阀等组成。控制阀等组成。3.电磁阀电磁阀 调节液压或液流；调节液压或液流；4.车速传感器车速传感器 主要传感器，用于确定助力大小；主要传感器，用于确定助力大小；5.电子控制器电子控制器精16三、电动式电控动力转向系统的原理三、电动式电控动力转向系统的原理1.基本原理与控制过程基本原理与控制过程 ECU根据车速、转向盘力矩等信号，计算根据车速、转向盘力矩等信号，计算出最佳助力转矩，通过控制电机电流达到该助出最佳助力转矩，通过控制电机电流达到该助力转矩，并使电磁离合器吸合，驱动转向器。力转矩，并使电磁离合器吸合，驱动转向器。精172.其它控制功能其它控制功能（1
11、）发动机不工作时停止电动助力转向；）发动机不工作时停止电动助力转向；防止蓄电池过度放电；防止蓄电池过度放电；（2）电控系统故障时停止电动助力转向；）电控系统故障时停止电动助力转向；当断电磁离合器电流与电机电流；当断电磁离合器电流与电机电流；（3）转向助力高怠速控制）转向助力高怠速控制 电动式电控助力转向电动式电控助力转向ECU根据发动机根据发动机转速、发电机端电压、节气门开度等信号转速、发电机端电压、节气门开度等信号向发动机向发动机ECU输出高怠速信息，使发动机输出高怠速信息，使发动机运行与高怠速状态。运行与高怠速状态。精18四、电动式电控动力转向系统的组成部件四、电动式电控动力转向系统的组成
12、部件1.传感器与开关传感器与开关（1）车速传感器）车速传感器 主要传感器，与其它电控系统共用；主要传感器，与其它电控系统共用；（2）转矩传感器）转矩传感器 用于测定驾驶员施加于转向盘的力矩大小和方用于测定驾驶员施加于转向盘的力矩大小和方向，确定助力大小（电机电流）；向，确定助力大小（电机电流）；（3）发动机转速传感器）发动机转速传感器 用于确定发动机是否运转及转速高低，决定用于确定发动机是否运转及转速高低，决定是否在发动机停车时停止电动助力转向及高怠速是否在发动机停车时停止电动助力转向及高怠速控制；控制；（4）点火开关）点火开关 也用于提供发动机是否运转的信息，在点火开也用于提供发动机是否运转
13、的信息，在点火开关关断时，关闭电动助力转向。关关断时，关闭电动助力转向。精193.电动转向助力装置电动转向助力装置（1）直流电机）直流电机 一般为永磁直流电动机，一般为永磁直流电动机，电流大小决定助力力矩，电电流大小决定助力力矩，电流方向决定助力方向。一般流方向决定助力方向。一般采用采用PWM方式控制电流大方式控制电流大小。小。（2）电磁离合器）电磁离合器通电时结合，断通电时结合，断电时分离，用于电时分离，用于传递电机动力到传递电机动力到转向机构；转向机构；精20（3）减速机构）减速机构 减速增扭，一般为涡轮蜗杆式或两级行星轮减速增扭，一般为涡轮蜗杆式或两级行星轮式。式。3.电子控制器电子控制器精21精22
