第7章 电控动力转向系统.ppt

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1、汽车底盘及车身电控系统维修机械工业出版社机械工业出版社主编主编:于京诺于京诺 配配 套套 教教 材材 信信 息息教材名称：汽车底盘及车身教材名称：汽车底盘及车身电控系统维修电控系统维修教材主编：于京诺教材主编：于京诺出版社：机械工业出版社出版社：机械工业出版社出版时间出版时间/版次：版次：2011年年2月月第第1版版国际标准书号（国际标准书号（ISBN）：）：978-7-111-32432-4教材所属系列：教材所属系列：高职高专汽车类专业技能型高职高专汽车类专业技能型教育规划教材教育规划教材 第第7 7章章 电控动力转向系统与四轮转向系统电控动力转向系统与四轮转向系统汽车转向系统是指能够按照驾

2、驶员的意愿，使汽车改变或恢复其行驶汽车转向系统是指能够按照驾驶员的意愿，使汽车改变或恢复其行驶方向的一套专设机构，传统的转向系主要由转向操纵机构、转向器、转向方向的一套专设机构，传统的转向系主要由转向操纵机构、转向器、转向传动机构三部分组成。传动机构三部分组成。7.1.1 电控动力转向系统的功用电控动力转向系统的功用汽车电控动力转向系统的功能就是根据各传感器的信号判断驾驶意愿汽车电控动力转向系统的功能就是根据各传感器的信号判断驾驶意愿和车辆状态信息，借助于液压系统的液体压力或电动机驱动力来对车轮的和车辆状态信息，借助于液压系统的液体压力或电动机驱动力来对车轮的转向实现不同程度的助力，所以动力转

3、向系统也称为转向助力装置。转向实现不同程度的助力，所以动力转向系统也称为转向助力装置。一般电控动力转向系统应满足以下要求：一般电控动力转向系统应满足以下要求：（1）优越的操纵性）优越的操纵性（2）合适的转向力）合适的转向力 （3）平顺的回正性能）平顺的回正性能 （4）要有随动作用）要有随动作用（5）减小从道路表面传来的冲击）减小从道路表面传来的冲击（6）工作可靠）工作可靠 7.1 概述概述7.1.2 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

4、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

5、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EPSEPS）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。7.2.1 液压式电控动力转向系统液压式电

6、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 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

7、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

8、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），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

9、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，在主滑阀的右端与电，在主滑阀的右端与电磁线圈柱塞磁线圈柱塞3 3连接，主滑阀与电磁线圈的推力成正比移动，连接，主滑阀与电磁线

10、圈的推力成正比移动，从而改变主滑阀左端流量主孔从而改变主滑阀左端流量主孔1 1的开口面积。调整调节螺的开口面积。调整调节螺钉钉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的作用是保持流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开口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差偏面积成正比。当因转向负荷变化而使流量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侧高离设定值时，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，则阀压油压力的作用下发生

11、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，流入到阀内的液压油量芯左移，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，则阀芯右移，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多，前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，保证了旁通流量后压差增大。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。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-

12、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 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，

13、如图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

14、轮轴。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

15、增大，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，ECU

16、ECU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

17、力控制式反力控制式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EPS3.3.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）助力作

20、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。而且施加在流回

21、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，转向

22、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的开度逐渐减小，

23、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7.2.2 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

24、气压动力转向的。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），它是一种），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。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

25、统，所以不需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。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，其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。一般电动式结构紧凑、质量减轻。一般电动式EPSEPS的质量比液压式的质量比液压式EPSEPS质量轻质量轻25%25%左右。左右

26、。电动机工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

27、元根据接收的转矩、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。（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

28、 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

29、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

30、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

31、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

32、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10Nm10Nm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、a

33、2a2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7

34、-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，可以恢复手动

35、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。使

36、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，再传给转向齿轮箱的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，如两级行星齿轮与主要部件。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。为了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特殊齿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。形或者采用树脂材料。

37、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，车速传感器提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速机构减流和方向。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

38、车的转向机构上，使之得到一个与汽车工况速增扭后，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，离合器的驱动信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，同时电动机也停止工作。号被切断，电动机与减速机构分离，同时电动机也停止工作。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

39、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，提高车辆）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。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

40、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齿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。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

41、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，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

42、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

43、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

44、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7.4电控动力转向系统故障诊断与检修电控动力转向系统故障诊断与检修7.4.1检修注意事项检修注意事项1 1）应经常检查转向系统储油罐油面以及油质，如需添）应经常检查转向系统储油罐油面以及油质，如需添加更换或排气应及时进行。加更换或排气应及时进行。2 2）行驶过程中尽量避免将方向打到某一侧极限，防止）行驶过程中尽量避免将方向打到某一侧极限，防止动力油泵负荷过大。动力油泵负荷过大。3 3）电控转向系统发生故障时，通常不要打开）电控转向系统发生故障时，通常不要打开ECUECU及各种及各种电控元件的盖子或盒子，

45、以免造成电控元件的盖子或盒子，以免造成ECUECU被静电损坏。被静电损坏。4 4）检修过程中一般按照可能性由大到小，检查复杂程）检修过程中一般按照可能性由大到小，检查复杂程度由简到难的顺序进行，先对线路和传感器等元件进行基本度由简到难的顺序进行，先对线路和传感器等元件进行基本检查，不要轻易更换检查，不要轻易更换ECUECU或拆卸管路。或拆卸管路。7.4.2 凌志凌志LS400轿车电控转向系统基本检查轿车电控转向系统基本检查电控转向系统装配完毕后，应进行基本检查，主要包括电控转向系统装配完毕后，应进行基本检查，主要包括针对液压系统的油量、油压试验，系统排气，转向油泵皮带针对液压系统的油量、油压试

46、验，系统排气，转向油泵皮带松紧度调整，以及电控部分及相关部件的工作状态检查等，松紧度调整，以及电控部分及相关部件的工作状态检查等，以确定系统是否需要进一步检修，保证转向系统良好的工作以确定系统是否需要进一步检修，保证转向系统良好的工作性能。不同车型动力转向系统的检查内容和方法基本类似，性能。不同车型动力转向系统的检查内容和方法基本类似，下面就以凌志下面就以凌志LS400LS400电控转向系统为例讲解电控转向系统的电控转向系统为例讲解电控转向系统的基本检查程序。基本检查程序。1初步检查初步检查在进行系统检查之前，首先要根据车辆的具体情况初步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

47、下轮胎气压（前轮：的检查一下轮胎气压（前轮：230kPa230kPa；后轮：；后轮：250kPa250kPa）、前）、前轮定位、悬架与转向连接杆之间的润滑情况、转向系统接头轮定位、悬架与转向连接杆之间的润滑情况、转向系统接头及悬架臂球头等处是否正常，转向柱管是否弯曲，转向盘的及悬架臂球头等处是否正常，转向柱管是否弯曲，转向盘的自由间隙是否正常等。自由间隙是否正常等。2 2常规检查常规检查（1 1）检查传动带）检查传动带 对于动对于动力转向泵传动带的检查主要包力转向泵传动带的检查主要包括两项内容：括两项内容：一是传动带与带轮配合位一是传动带与带轮配合位置的检查，如图置的检查，如图7-22a7-2

48、2a）所示。）所示。二是传动带松紧度的检查，二是传动带松紧度的检查，如图如图7-22b7-22b）所示，利用丰田）所示，利用丰田专用工具检查，在专用工具检查，在95Nm95Nm的作用的作用力矩下，皮带的挠度为：力矩下，皮带的挠度为：运转运转5min5min以下时：以下时：7.59.5mm7.59.5mm；运转运转5min5min以上时：以上时：913mm913mm。（2 2）检查储液罐液面高度）检查储液罐液面高度 丰田汽车采用的转向液压油牌号丰田汽车采用的转向液压油牌号为为ATF DEXRONATF DEXRON，检查油面高度时，保持车身水平位置，油温，检查油面高度时，保持车身水平位置，油温8

49、0C80C时进行。时进行。在发动机维持怠速运转（约在发动机维持怠速运转（约850r/min850r/min）的条件下，反复将转）的条件下，反复将转向盘从左侧打到右侧再返回，使得油温达到正常要求后，打开储向盘从左侧打到右侧再返回，使得油温达到正常要求后，打开储液箱，检查液压油有无泡沫或乳化现象，量油尺液面应在液箱，检查液压油有无泡沫或乳化现象，量油尺液面应在HOTHOT范围范围以内。以内。若在检查系统无泄漏情况下需要补给液压油，按规定号牌补若在检查系统无泄漏情况下需要补给液压油，按规定号牌补给；若需更换液压油，则先顶起转向桥，从转向油罐及回油管排给；若需更换液压油，则先顶起转向桥，从转向油罐及回

50、油管排出旧液压油，并将转向盘反复左、右转至极限位置，直至旧液压出旧液压油，并将转向盘反复左、右转至极限位置，直至旧液压油排尽后油排尽后12s12s后加注新液压油。后加注新液压油。（3 3）系统空气排放）系统空气排放 动力转向系统在更换液压油后和检查转动力转向系统在更换液压油后和检查转向油罐中油位时发现有气泡冒出时，说明系统内渗入了空气，这向油罐中油位时发现有气泡冒出时，说明系统内渗入了空气，这将引起转向沉重，前轮摆动，转向噪声等故障，必须对系统进行将引起转向沉重，前轮摆动，转向噪声等故障，必须对系统进行排气，具体程序如下：排气，具体程序如下：架起转向桥，发动机怠速运转，反复向左、右转动转向盘到