汽车电子助力转向PPT学习教案

1、会计学1 汽车电子助力转向汽车电子助力转向 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 第1页/共31页 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，当

2、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。 第2页/共31页 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

3、位置） 直接可以轻松柔和的转向力输入 即使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。 第3页/共31页 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 第4页/共31页 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

4、向电机 输入信号 输出信号 CAN 15#正 电 第5页/共31页 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）。

5、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 第6页/共31页 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

6、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。 第7页/共31页 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

7、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 0km/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。 第8页/共31

8、页 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“ 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”

9、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。 第9页/共31页 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

10、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。 第10页/共31页 回转

11、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

12、驶的方向， 回到中心位置。 第11页/共31页 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、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

13、、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 第12页/共31页 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 第13页/共31页 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 第14页/共31页 无电刷电机无电刷电机 无扭矩波动无扭矩波动 低噪音低噪音 无磁性材料无磁性材

14、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 Nm See Notes Page 电动助力转向系统电动助力转向系统 Electric Power Steering 第15页/共31页 F317_08 0 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 第16页/共31页 F317_022 Operating diagram for heav

15、yweight vehicle Operating diagram for lightweight vehicle 2 Examples of operating diagrams Electric power steering See Notes Page Operating diagrams Support torque (Nm) Steering moment (Nm) 利用故障导航熟悉利用故障导航熟悉 第17页/共31页 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

16、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，电子助力转向依然起作用，只不过故障指示灯K161常亮。 第18页/共31页 最大旋转1044，转向小齿轮最多可转2.76圈 第19页/共31页 F317_092 Function Electric power steering Steering angle sensor 第20页/共31页 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

17、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。 第21页/共31页 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

18、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。 第22页/共31页 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。故障警报灯K161亮起。 转向力矩传感器转向力矩传感器G269 第23页/共31页 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 助力力助力力 矩矩 控制单元控制单元 电子助力转向 功能列表功能列表

19、 转向助力功能转向助力功能 直线行驶功能直线行驶功能 第24页/共31页 故障警报灯故障警报灯K161 44-10-02改变警报灯颜色 第25页/共31页 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 the curve Power steering: Function 10 - Adaption - Channel 1 Characteristic curve selection or in “On-bo

20、ard diagnosis“ Vehicle data request via E L S A Electric power steering See Notes Page Steering system - Service 第26页/共31页 Electric power steering Steering system - Service 第27页/共31页 Electric power steering Steering system - Service 第28页/共31页 Stops not learned: Warning lamp comes on Steering movements are severely damped Error message: “no or incorrect basic setting/adaption“ Required only when upgrading/re-positioning steering gear or fitting an alternative, “non-virginal“ steering gear: