汽车电子助力转向.ppt

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1、EPS Electric Power Steering双齿轮电动助力转向系统双齿轮电动助力转向系统 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，

2、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。电子机械动力转向系统的优点：和液压助力转向系统比较，最大的优点是没有液压系统：没有液力转向泵、油管、油罐、虑清器等没有液体的流动减少装配空间降低噪音没有复杂的管线系统那么助力转向的元件都装在转向齿轮上，并且可以直接操作。值得注意的是能量的节约；液力助力系统无论是否转向时都需要一个连续不断的液力回路，而电子机械助力转向系统仅在真正施加转向力时才消耗能量。这直接导致减少燃油的消耗。驾驶员在各种工况下都有最佳的驾驶感觉是依赖于：良好的直线行驶能力（由电子机械转向系统使转向轮回到中心位置）直接可以轻松柔和的转向力输入即使

3、行驶在不平的路面上也没有令人不舒服的反作用力。电子机械动力转向系统每100Km最大可节省0.2L的燃油。电子机械动力转向系统元件组成图：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黑色的可以单独更换G28 J220/J248 J527转向柱电子控制单元 G85 J104 G44-G47 J533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 V187电子助力转向电机 输入信号输出信号CAN15#正电 如何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

4、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）。GOLF2004中放置了8中特性图。CADDY中放置了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GOLF2004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/h、15km/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。对于用故障导航匹配对于用故障导航匹配 特性曲线，先选定底盘

5、之后，则自动选定了特性曲线特性曲线，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察觉的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

6、生转向助力，电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0

7、km/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“

8、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

9、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

10、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

11、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：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：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：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、

12、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转向力矩传感器转向力矩传感器电机电机控制单元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带外壳的异步带外壳的异步伺服电机伺服电机系统系统电动助力转向系统电动助力转向系统 Electric Power Steering无电刷电机无电刷电机无扭矩波动无扭矩波动低噪

13、音低噪音无磁性材料无磁性材料抗泥污抗泥污 无额外摩擦无额外摩擦宽的转速范围宽的转速范围宽的温度范围宽的温度范围平均工作电流平均工作电流2.5 A最大电流80A异步电机异步电机Torque 扭矩扭矩4.1 NmSee Notes Page电动助力转向系统电动助力转向系统 Electric Power SteeringF317_080控制单元控制单元控制单元与电机直接相连，出现损坏后整体更换控制单元内部有一个温度传感器，当温度超过100度时，当衰减至低于60%时，则K161亮F317_022Operating diagram forheavyweight vehicle Operating dia

14、gramfor lightweight vehicle 2 Examples of operating diagrams Electric power steeringSee Notes PageOperating diagramsSupport torque(Nm)Steering moment(Nm)利用故障导航熟悉利用故障导航熟悉方向盘转角传感器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，

15、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F317_092FunctionElectric power steeringSteering angle sensor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

16、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。转向力矩传感器转向力矩传感器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

17、报灯K161亮起。转向力矩传感器转向力矩传感器G269输入信号输入信号方向盘转角方向盘转角方向盘转动速度方向盘转动速度车速车速转向力矩转向力矩电机转动速度电机转动速度外部外部内部内部主动回正功能主动回正功能助力力矩助力力矩控制单元控制单元电子助力转向功能列表功能列表转向助力功能转向助力功能直线行驶功能直线行驶功能故障警报灯故障警报灯K16144-10-02改变警报灯颜色读出PR号，车辆信息（安装在前悬挂上）Determine each required characteristic curve in the“Guided Trouble Shooting“function and select

18、 the curvePower steering:Function 10-Adaption-Channel 1 Characteristic curve selection or in“On-board diagnosis“Vehicle data request viaE L S AElectric power steeringSee Notes PageSteering system-ServiceElectric power steeringSteering system-ServiceElectric power steeringSteering system-ServiceStops

19、 not learned:Warning lamp comes onSteering movements are severely dampedError message:“no or incorrect basic setting/adaption“Required only when upgrading/re-positioning steering gear or fitting an alternative,“non-virginal“steering gear:Reset learning values for limit stops using VAS 5052-Function

20、10(adaption)-Channel 00 Teach-in:Leave steering wheel in central position 10 without torque (4 Nm)for a short periodTurn steering wheel to left and right stop,leave brieflyReturn steering wheel to central positionParameters are saved when ignition is switched offError lamp goes outSteering force normalError message deletedPre-requirements of teach-in process:Vehicle engine must be running(power steering active)Steering angle sensor must be calibrated and initialisedElectric power steeringSteering system-Service实验：44-10-00：相当于删除了控制单元对转角的位置记忆，因此做好匹配之后相当于自学习了两个极限位置以及中央位置。断电：