电子控制动力转向系统

电子控制动力转向系统6.1液压式电子控制动力转向系统

电子控制动力转向系统(EPS)可以在低速时减轻转向力，以提高转向系统的操纵稳定性；在高速时则可适当加重转向力，以提高操纵稳定性。液压式电子控制动力转向系统是在传统的液压动力转向系统的基础上增设电子控制装置而构成的。根据控制方式的不同，液压式电子控制动力转向系统又可分为流量控制式、反力控制式和阀灵敏度控制式三种形式。6.1.1流量控制式EPS1.电子控制动力转向系统

图6.1所示为凌志轿车采用的流量控制式动力转向系统。由图可见，该系统主要由车速传感器、电磁阀、整体式动力转向控制阀、动力转向液压泵和电子控制单元等组成。电磁阀安装在通向转向动力缸活塞两侧油室的油道之间，当电磁阀的阀针完全开启时，两油道就被电磁阀旁通。流量控制式动力转向系统就是根据车速传感器的信号，控制电磁阀阀针的开启程度，从

图6.1流量控制式动力转向系统(凌志轿车)1—动力转向油缸；2—电磁阀；3—动力转向控制阀；4—ECU；5—车速传感器

而控制转向动力缸活塞两侧油室的旁路液压油流量，来改变转向盘上的转向力。车速越高，流过电磁阀电磁线圈的平均电流值越大，电磁阀阀针的开启程度越大，旁路液压油流量越大，而液压助力作用越小，使转动转向盘的力也随之增加。

这就是流量控制式动力转向系统的工作原理。图6.2所示为该系统电磁阀的结构。图6.3所示为电磁阀的驱动信号。由图可以看出，驱动电磁阀电磁线圈的脉冲电流信号频率基本不变，但随着车速增大，

图6.2电磁阀的结构图6.3电磁阀的驱动信号

脉冲电流信号的占空比将逐渐增大，使流过电磁线圈的平均电流值随车速的升高而增大。图6.4所示为凌志轿车电子控制动力转向系统的电路图。2.蓝鸟轿车电子控制动力转向系统】

图6.5所示为曾在日产蓝鸟轿车上使用的流量控制式动力转向系统。

它的特点是在一般液压动力转向系统上再增加旁通流量控制阀、车速传感器、转向角速度传感器、ECU和控制开关等。图6.4凌志轿车电子控制动力转向系统的电路图

图6.5日产蓝鸟轿车车流量控制式式动力转向系系统1—动力转向油罐罐；2—转向管柱；3—转向角速度传传感器；4—ECU；5—转向角速度传传感器增幅器器；6—旁通流量控制制阀；7—电磁线圈；8—转向齿轮联动动机构；9—油泵在转向油泵与与转向机体之之间设有旁通通管路，在旁旁通管路中又又设有旁通油油量控制阀。。根据车速传感感器、转向角角速度传感器器和控制开关关等信号，ECU向旁通流量控控制阀按照汽汽车的行驶状状态发出控制制信号，控制制旁通流量，，从而调整向向转向器供油油的流量，如如图6.6所示。当向转向器供供油流量减少少时，动力转转向控制阀灵灵敏度下降，，转向助力作作用降低，转转向力增加。。在这这一一系系统统中中，，利利用用仪仪表表板板上上的的转转换换开开关关，，驾驾驶驶员员可可以以选选择择三三种种适适应应不不同同行行驶驶条条件件的的转转向向力力特特性性曲曲线线，，如如图6.7所示示。。图6.6流量量控控制制式式动动力力转转向向系系统统的的构构成成图6.7三种种适适应应不不同同行行驶驶条条件件的的转转向向力力特特性性曲曲线线另外外，，ECU还可可根根据据转转向向角角速速度度传传感感器器输输出出信信号号的的大大小小，，在在汽汽车车急急转转弯弯时时，，按按照照图6.8所示示的的转转向向力力特特性性曲曲线线实实施施最最优优控控制制。。图6.9所示示为为该该系系统统旁旁通通流流量量控控制制阀阀的的结结构构示示意意图图。。在在阀阀体体内内装装有有主主滑滑阀阀2和稳稳压压滑滑阀阀7，在在主主滑滑阀阀的的右右端端与与电电磁磁线线圈圈柱柱塞塞3连接接，，主主滑滑阀阀与与电电磁磁线线圈圈的的推推力力成成正正比比移移动动，，从从而而改改变变主主滑滑阀阀左左端端流流量量主主孔孔1的开开口口面面积积。。调调整整调调节节螺螺钉钉4可以以调调节节旁旁通通流流量量的的大大小小。。稳压压滑滑阀阀的的作作用用是是保保持持流流量量主主孔孔前前后后压压差差的的稳稳定定，，以以使使旁旁通通流流量量与与流流量量主主孔孔的的开开口口面面积积成成正正比比。。图6.8汽车急急转弯弯时的的转向向力特特性曲曲线图6.9旁通通流流量量控控制制阀阀的的结结构构1——流量量主主孔孔；；2——主滑滑阀阀；；3——电磁磁线线圈圈柱柱塞塞；；4——调节节螺螺钉钉；；5——电磁磁线线圈圈；；6——节流流孔孔；；7——稳压压滑滑阀阀当因因转转向向负负荷荷变变化化而而使使流流量量主主孔孔前前后后压压差差偏偏离离设设定定值值时时，，稳稳压压滑滑阀阀阀阀芯芯将将在在其其左左侧侧弹弹簧簧张张力力和和右右侧侧高高压压油油压压力力的的作作用用下下发发生生滑滑移移。。如如果果压压差差大大于于设设定定值值，，则则阀阀芯芯左左移移，，使使节节流流孔孔开开口口面面积积减减小小，，流流入入到到阀阀内内的的液液压压油油量量减减少少，，前前后后压压差差减减小小；；如果果压压差差小小于于设设定定值值，，则则阀阀芯芯右右移移，，使使节节流流孔孔开开口口面面积积增增大大，，流流入入到到阀阀内内的的液液压压油油量量增增多多，，前前后后压压差差增增大大。。流量量主主孔孔前前后后压压差差的的稳稳定定，，保保证证了了旁旁通通流流量量的的大大小小只只与与主主滑滑阀阀控控制制的的流流量量主主孔孔的的开开口口面面积积有有关关。。如图6.10所示示为为日日产产蓝蓝鸟鸟轿轿车车流流量量控控制制式式动动力力转转向向系系统统电电路路图图。。系统统中中ECU的基基本本功功能能是是接接收收车车速速传传感感器器、、转转向向角角速速度度传传感感器器及及变变换换开开关关的的信信号号，，以以控控制制旁旁通通流流量量控控制制阀阀的的电电流流，，并并具具有有故故障障自自诊诊断断功功能能。。流量控制制式电子子控制动动力转向向系统是是一种通通过车速速传感器器信号调调节向动动力转向向装置供供应压力力油，改改变压力力油的输输入。输出流量量，以控控制转向向力的大大小。这种方法法的优点点是在原原来液压压动力转转向功能能上再增增加压力力油流量量控制功功能，所所以结构构简单，，成本较较低。但是，当当流向动动力转向向机构的的压力油油降低到到极限值值时，对对于快速速转向会会产生压压力不足足、响应应较慢等等缺点，，故使它它的推广广应用受受到限制制。图6.10日产蓝鸟鸟轿车流流量控制制式动力力转向系系统电路路图当控制单单元、传传感器、、开关等等电气系系统发生故障时时，安全全保险装装置能够够确保与与一般动动力转向装置置的功能能相同。。6.1.2反力控制制式EPS系统组成成及工作作原理图6.11所示为反反力控制制式动力力转向系系统的工工作原理理图。图6.11反力控制制式动力力转向系系统的工工作原理理图1—泵；2—储油箱；；3—分流阀；；4—扭力杆；；5—转向盘；；6—销；7—转向阀杆杆；8—控制阀阀阀体；9—销；10—销；11—小齿轮轴轴；12—活塞；13—动力缸；；14—齿条；15——小齿轮轮；16——柱塞；；17——油压反反力室室；18——电磁阀阀由图可可见，，系统统主要要由转转向控控制阀阀、分分流阀阀、电电磁阀阀、转转向动动力缸缸、转转向油油泵、、储油油箱、、车速速传感感器(图中未未画出出)及电子子控制制单元元(ECU)等组成成。转转向控控制阀阀是在在传统统的整整体转转阀式式动力力转向向控制制阀的的基础础上增增设了了油压压反力力室而而构成成的。。扭扭力杆杆的上上端通通过销销子与与转阀阀阀杆杆相连连，下下端与与小齿齿轮轴轴用销销子连连接。。小齿轮轮轴的的上端端通过过销子子与控控制阀阀阀体体相连连。转向时时，转转向盘盘上的的转向向力通通过扭扭力杆杆传递递给小小齿轮轮轴。。当转向向力增增大，，扭力力杆发发生扭扭转变变形时时，控控制阀阀体和和转阀阀阀杆杆之间间将发发生相相对转转动，，于是是就改改变了了阀体体和阀阀杆之之间油油道的的通、、断和和工作作油液液的流流动方方向，，从而而实现现转向向助力力作用用。分流阀阀的作作用把把来自自转向向油泵泵的液液压油油向控控制阀阀一侧侧和电电磁阀阀一侧侧进行行分流流。按照车车速和和转向向要求求，改改变控控制阀阀一侧侧与电电磁阀阀一侧侧的油油压，，确保保电磁磁阀一一侧具具有稳稳定的的液压压油流流量。。固定小小孔的的作用用是把把供给给转向向控制制阀的的一部部分流流量分分配到到油压压反力力室一一侧。。电磁阀阀的作作用是是根据据需要要，将将油压压反力力室一一侧的的液压压油流流回储储油箱箱。ECU根据车车速的的高低低线性性控制制电磁磁阀的的开口口面积积。当车辆辆停驶驶或速速度较较低时时，ECU使电磁磁线圈圈的通通电电电流增增大，，电磁磁阀开开口面面积增增大，，经分分流阀阀分流流的液液压油油，通通过电电磁阀阀重新新回流流到储储油箱箱中，，所以以作用用于柱柱塞的的背压压(油压反力力室压力力)降低。于是柱塞塞推动控控制阀转转阀阀杆杆的力(反力)较小，因因此只需需要较小小的转向向力就可可使扭力力杆扭转转变形，，使阀体体与阀杆杆产生相相对转动动而实现现转向助助力作用用。当车辆在在中、高高速区域域转向时时，ECU使电磁线线圈的通通电电流流减小，，电磁阀阀开口面面积减小小。所以，油油压反力力室的油油压升高高，作用用于柱塞塞的背压压增大，，于是柱柱塞推动动转阀阀阀杆的力力增大。。此时需要要较大的的转向力力才能使使阀体与与阀杆之之间作相相对转动动(相当于增增加了扭扭力杆的的扭转刚刚度)，而实现现转向助助力作用用。所以在中中、高速速时可使使驾驶员员获得良良好的转转向手感感和转向向特性。。2.反力力控控制制式式动动力力转转向向系系统统实实例例如图6.12所示示为为丰丰田田汽汽车车公公司司“马克克Ⅱ”型车车用用反反力力控控制制式式动动力力转转向向系系统统结结构构图图。。图6.13所示示为为转转向向控控制制阀阀(增设设了了反反力力油油压压控控制制阀阀和和油油压压反反力力室室)的结结构构。。图6.14所示示为为电电磁磁阀阀的的结结构构及及其其特特性性曲曲线线。。输入入到到电电磁磁阀阀中中的的信信号号是是通通、、断断脉脉冲冲信信号号，，改改变变信信号号占占空空比比(信号导导通时时间所所占的的比例例)就可以以控制制流过过电磁磁阀线线圈平平均电电流值值的大大小。。当车速速升高高时，，受输输出电电流特特性的的限制制，输输入到到电磁磁阀线线圈的的平均均电流流值减减小，，所以以电磁磁阀的的开度度也减减小。。图6.12丰田““马克克Ⅱ”型反力力控制制式动动力转转向系系统结结构图6.13反力控控制式式转向向控制制阀的的结构构1—扭杆；；2—回转阀阀；3—油压反反力室室；4—柱塞；；5—控制阀阀轴(a)(b)图6.14电磁阀阀的结结构及及其特特性曲曲线这样，，根据据车速速的高高、低低就可可以调调整油油压室室反力力，从从而得得到最最佳的的转向向操纵纵力。。图6.15所示为为流量量控制制式动动力转转向系系统与与反力力控制制式动动力转转向系系统转转向特特性的的对比比。从图中中可以以看出出，反反力控控制式式动力力转向向系统统的转转向还还是比比较理理想的的。停车摆摆放及及车辆辆低速速时的的转向向操纵纵力比比较小小，而而中、、高速速时又又具有有转向向力手手感适适宜的的特性性。反力控控制式式动力力转向向系统统根据据车速速大小小，控控制反反力室室油压压，从从而改改变输输入、、输出出增益益幅图6.15两种动动力转转向特特性的的比较较度以控控制转转向力力。其优点点表现现在，，具有有较大大的选选择转转向力力的自自由度度，转转向刚刚度大大，驾驾驶员员能感感受到到路面面情况况，可可以获获得稳稳定的的操作作手感感等。。其缺点是是结构复复杂，且且价格较较高。6.1.3阀灵敏度度控制式式EPS阀灵敏度度控制式式EPS是根据车车速控制制电磁阀阀，直接接改变动动力转向向控制阀阀的油压压增益(阀灵敏度度)来控制油油压的。。这种转向向系统结结构简单单、部件件少、价价格便宜宜，而且且具有较较大的选选择转向向力的自自由度。。这样，根根据车速速的高、、低就可可以调整整油压室室反力，，从而得得到最佳佳的转向向操纵力力。图6.15所示为流流量控制制式动力力转向系系统与反反力控制制式动力力转向系系统转向向特性的的对比。。从图中可可以看出出，反力力控制式式动力转转向系统统的转向向还是比比较理想想的。停车车摆摆放放及及车车辆辆低低速速时时的的转转向向操操纵纵力力比比较较小小，，而而中中、、高高速速时时又又具具有有转转向向力力手手感感适适宜宜的的特特性性。。反力力控控制制式式动动力力转转向向系系统统根根据据车车速速大大小小，，控控制制反反力力室室油油压压，，从从而而改改变变输输入入、、输输出出增增益益幅幅与反反力力控控制制式式转转向向相相比比，，转转向向刚刚性性差差，，但但可可以以最最大大限限度度提提高高原原来来的的弹弹性性刚刚度度来来加加以以克克服服，，从从而而获获得得自自然然的的转转向向手手感感和和良良好好的的转转向向特特性性。。图6.16所示示为为89型地地平平线线牌牌轿轿车车所所采采用用的的阀阀灵灵敏敏度度可可变变控控制制式式动动力力转转向向系系统统。。该系系统统对对转转向向控控制制阀阀的的转转子子阀阀做做了了局局部部改改进进，，并并增增加加了了电电磁磁阀阀、、车车速速传传感感器器和和电电子子控控制制单单元元等等。。(1)转子子阀阀一一般般在在圆圆周周上上形形成成6条或或8条沟沟糟糟，，各各沟沟槽槽利利用用阀阀部部外外体体，，与与泵泵、、动动力力缸缸、、电电磁磁阀阀及及油油箱箱连连接接。。(a)系统统示示意意图图(b)转子子阀阀图6.16地平平线线牌牌轿轿车车采采用用的的阀阀灵灵敏敏度度可可变变控控制制式式动动力力转转向向系系统统图6.17所示示为为实实际际的的转转子子阀阀结结构构断断面面图图。。图6.18所示示为为阀阀部部的的等等液液压压回回路路图图，，转转子子阀阀的的可可变变小小孔孔分分为为低低速速专专用用小小孔孔(1R、1L、2R、2L)和高高速速专专用用小小孔孔(3R、3L)两种种，，在在高高速速专专用用可可变变孔孔的的下下边边设设有有旁旁通通电电磁磁阀阀回回路路，，其其工工作作过过程程如如下下：：当车车辆辆停停止止时时，，电电磁磁阀阀完完全全关关闭闭。。如果果此此时时向向右右转转动动转转向向盘盘，，则则高高灵灵敏敏度度低低速速专专用用小小孔孔1R及2R在较小的转转向扭矩作作用下即可可关闭，转转向液压泵泵的高压油油液经1L流向转向动动力缸右腔腔室，其左左腔室的油油液经3L、2L流回储油箱箱。图6.17转子阀及电磁阀结结构断面图图1—动力缸；2—电磁阀；3—油箱；4—泵图6.18阀部的等效效液压回路路图所以，此时时具有轻便便的转向特特性。而且施加在在转向盘上上的转向力力矩越大，，可变小孔孔1L、2L的开口面积积越大，节节流作用就就越小，转转向助力作作用越明显显。随着车辆行行驶速度的的提高，在在电子控制制单元的作作用下，电电磁阀的开开度也线性性增加。如果向右转转动转向盘盘，则转向向液压泵的的高压油液液经1L、3R旁通电磁阀阀流回储油油箱。此时，转向向动力缸右右腔室的转转向助力油油压就取决决于旁通电电磁阀和灵灵敏度低的的高速专用用可变孔3R的开度。车速越高，，在电子控控制单元的的控制下，，电磁阀的的开度越大大，旁路流流量越大，，转向助力力作用越小小；当转向力增增大时，3R的开度逐渐渐减小，转转向助力作作用也随之之增大。由此可见，，阀灵敏度度控制式动动力转向系系统可使驾驾驶员获得得非常自然然的转向手手感和良好好的速度转转向特性。。所以具有多多工况的转转向特性如如图6.18(c)所示。在车速不变变的情况下下，施加在在转向盘上上的转向力力越小，高高速专用小小孔3R的开度越大大，转向助助力作用也也越小；图6.18阀部的等效效液压回路路图从低速到高高速的过渡渡区间，由由于电磁阀阀的作用，，按照车速速控制可变变小孔的油油量，因而而可以按顺顺序改变特特性。(2)电磁阀如图6.17所示的电磁磁阀结构图图，该阀设设有按控制制上下流量量的旁通油油道，是可可变的节流流阀。在低速时向向电磁线圈圈通以最大大的电流，，使可变孔孔关闭，随随着车速升升高，依次次减小通电电电流，可可变孔开启启；在高速时，，开启面积积达到最大大值。该阀在左右右转向时，，油液流动动的方向可可以逆转，，所以在上上下流动方方向中，可可变小孔必必须具有相相同的特性性。为了确保高高压时流体体有效作用用于阀，必必须提供稳稳定的油压压控制。(3)电子控制单单元接收来来自车速传传感器的信信号，控制制向电磁阀阀和电磁线线圈输出电电流。如图6.19所示为控制制系统的回回路图。图6.17转子阀及电磁阀结结构断面图图1—动力缸；2—电磁阀；3—油箱；4—泵6.2电动式电子子控制动力力转向系统统液压式动力力转向系统统由于工作作压力和工工作灵敏度度较高，外外廓尺寸较较小，因而而获得了广广泛的应用用。在采用气压压制动或空空气悬架的的大型车辆辆上，也有有采用气压压动力转向向的。但这类动力力转向系统统的共同缺缺点是结构构复杂、消消耗功率大大、容易产产生泄漏、、转向力不不易有效控控制等。近年来随着着微机在汽汽车上的广广泛应用，，出现了电电动式电子子控制动力力转向系统统，简称电电动式EPS。6.2.1电动式EPS的组成、原原理与特点点电动式EPS通常由转矩矩传感器、、车速传感感器、电子子控制单元元(ECU)、电动机和和电磁离合合器等组成成，如图6.20所示。上述部件的的主要参数数见表6-1。EPS系统中各部部件的配置置、结构与与各种汽车车的设计相相适应的特特点如下：：(1)Mira车上，转矩矩传感器与与传动齿轮轮是分开的的。电动机和减减速机合为为一体，安安装在与传传动齿轮相相对的齿条条箱上，电电动机的驱驱动力直接接传给齿条条轴，控制制件安装在在司机助手手侧的仪表表盘图6.19控制系统电路路图图6.20电动式EPS的组成1—转向盘；2—输入轴；3—ECU；4—电动机；5—电磁离合器；；6—转向齿条；7—横拉杆；8—转向轮；9—输出轴；10—扭力杆；11—扭矩传感器；；12—转向齿轮项目规格电动机励磁方式额定电压/V额定转矩/(N·m)额定电流A永磁铁励磁式DC0.9830电磁离合器形式额定电压/V额定电阻/Ω额定传递转矩/(N·m)干式单片电磁式DC1219.5(20℃)1.18(15V，20℃)转矩传感器额定电压/V额定输出电压/V全电阻/Ω52.5(中立时)2.18±0.66车速传感器输出特性/V内阻/Ω9.5(1000r/min)165(20℃)电动助力转向控制件控制方式额定电压/V，工作电压范围/V微机控制(8位)12DC10，DC16表6-1EPS系统的主要参参数(Minica)背板上，如图6.21所示。(2)在奥拓(Alto)牌车上，转矩矩传感器、电电动机和减速速机合为一个个整体，装在在转向柱上，，电磁离合器器装在电动机机的输出端旁旁，控制件装装在司机座位位下。(3)在Minica车上，，转矩矩传感感器、、电动动机、、减速速机与与离合合器仍仍是合合为一一个整整体，，用以以驱动动传动动轴，，控制制件装装在司司机助助手侧侧的机机罩下下。电动式式EPS是利用用电动动机作作为助助力源源，根根据车车速和和转向向参数数等，，由ECU完成助助力控控制，，其原原理可可概括括如下下：当操纵纵转向向盘时时，装装在转转向盘盘轴上上的转转矩图6.21Mira车上EPS的布置置1—制动开开关；；2—转矩传传感器器(主、辅辅助)；3—发动机机转速速信号号；4—车速传传感器器；5—减速机机；6—电动机机；7—蓄电池池；8—计算机机传感器器不断断地测测出转转向轴轴上的的转矩矩信号号，该该信号号与车车速信信号同同时输输入到到ECU。ECU根据这这些输输入信信号，，确定定助力力转矩矩的大大小和和方向向，即即选定定电动动机的的电流流和转转向，，调整整转向向辅助助动力力的大大小。。电动机机的转转矩由由电磁磁离合合器通通过减减速机机构减减速增增扭后后，加加在汽汽车的的转向向机构构上，，得到到一个个与汽汽车工工况相相适应应的转转向作作用力力。电动式式EPS有许多多液压压式动动力转转向系系统所所不具具备的的优点点：(1)将电动动机、、离合合器、、减速速装置置、转转向杆杆等部部件装装配成成一个个整体体，这这既无无管道道也无无控制制阀，，使其其结结构构紧紧凑凑、、质质量量减减轻轻，，一一般般电电动动式式EPS的质量比液压压式EPS质量轻25%左右。(2)没有液压式动动力转向系统统所必须的常常运转式转向向液压泵，电电动机只是在在需要转向时时，才接通电电源，所以动动力消耗和燃燃油消耗均可可降到最低。。(3)省去了油压系系统，所以不不需要给转向向液压泵补充充油，也不必必担心漏油。。(4)可以比较容易易地按照汽车车性能的需要要设置、修改改转向助力特特性。6.2.2电动式EPS主要部件的结结构及工作原原理1.转矩传感器转矩传感器的的作用是测量量转向盘与转转向器之间的的相对转矩，，以作为电动动助力的依据据之一。图6.22所示为无触点点式转矩传感感器的结构及及工作原理图图。在输出轴的极极靴上分别绕绕有A、B、C、D四个线圈，转转向盘处于中中间位置(直驶)时，扭力杆的的纵向对称面面正好处于图图示输出轴极极靴AC、BD的对称面上。。当在U、T两端加上连续续的输入脉冲冲电压信号Ui时由于通过每每个极靴的磁磁通量相等，，所以在V、W两端检测到的的输出电压信信号Uo=0。(a)(b)图6.22无触点式转矩矩传感器的结结构及工作原原理图转向时，由于于扭力杆和输输出轴极靴之之间发生相对对扭转变形，，极靴A、D之间间的的磁磁阻阻增增加加，，B、C之间间的的磁磁阻阻减减少少，，各各个个极极靴靴的的磁磁通通量量发发生生变变化化，，于于是是在在V、W之间间就就出出现现了了电电位位差差。。其电电位位差差与与扭扭力力杆杆的的扭扭转转角角和和输输入入电电压压Ui成正正比比。。所以以，，通通过过测测量量V、W两端端的的电电位位差差就就可可以以测测量量出出扭扭力力杆杆的的扭扭转转角角，，于于是是也也就就知知道道了了转转向向盘盘施施加加的的转转矩矩。。图6.23所示示为为滑滑动动可可变变电电阻阻式式转转矩矩传传感感器器的的结结构构。。它是是将将负负载载力力矩矩引引起起的的扭扭力力杆杆角角位位移移转转换换为电电位位器器电电阻阻的的变变化化，，并并经经滑滑环环传传递递出出来来作作为为转转矩矩信信号号。。图6.23滑动动可可变变电电阻阻式式转矩矩传传感感器器的的结结构构1——小齿齿轮轮；；2——滑环环；；3——轴；；4——扭矩矩；；5——输出出端端；；6——外壳壳；；7——电位位计计2.电动动机机电动动式式EPS用电电动动机机与与启启动动用用直直流流电电动动机机原原理理上上基基本本相相同同，，但但一一般般采采用用永永久久磁磁场场。。最大电流一一般为30A，电压为DC12V，额定转矩矩为10N·m左右。转向助力用用直流电动动机需要正正、反转控控制，图6.24所示为一种种比较简单单适用的控控制电路。。a1、a2为触发信号号端。当a1端得到到输入入信号号时，，晶体体管VT3导通，，VT2得到基基极电电流而而导通通，电电流经经VT2、电动动图6.24直流电电动机机正反反转控控制电电路机M、VT3、搭铁铁而构构成回回路，，于是是电动动机正正转。。当a2端得到到输入入信号号时，，电流流则经经VT1、M、VT4、搭铁而而构成回回路，电电动机因因电流方方向相反反而反转转。控制触发发信号端端电流的的大小，，就可以以控制通通过电动动机电流流的大小小。3.电磁离合合器如图6.25所示为单单片干式式电磁离离合器的的工作原原理图。。当电流通通过滑环环进入电电磁离合合器线圈圈时，主主动轮产产生电磁磁吸力，，带花键键的压板板被吸引引与图6.25单片干式式电磁离离合器的的工作原原理图1—滑环；2—线圈；3—压板；4—花键；5—从动轴；；6—主动轮；；7—滚动轴承承主动轮压压紧，于于是电动动机的动动力经过过轴、主主动轮、、压板、、花键、、从动轴轴传递给给执行机机构。电动式EPS一般都设设定一个个工作范范围。如当车速速达到45km/h时，就不不需要辅辅助动力力转向，，这时电电动机就就停止工工作。为了不使使电动机机和电磁磁离合器器的惯性性影响转转向系统统的工作作，离合合器应及及时分离离，以切切断辅助助动力。。另外，当当电动机机发生故故障时，，离合器器会自动动分离，，这时仍仍可利用用手动控控制转向向。4.减速机构构减速机构构是电动动式EPS不可缺少少的部件件。目前，实实用的减减速机构构有多种种组合方方式，一一般采用用蜗轮蜗蜗杆与转转向轴驱驱动组合合式，也也有的采采用两级级行星齿齿轮与传传动齿轮轮组合式式。为了抑制制噪声和和提高耐耐久性，，减速机机构中的的齿轮有有的采用用特殊齿齿形，有有的采用用树脂材材料制成成。6.2.3电动式EPS实例如图6.26所示为奥奥拓(Alto)牌汽车电电动式EPS配件布置置图。该系统由由转矩传传感器、、车速传传感器、、ECU、电动机机和减速速机构组组成。转矩传感感器(滑动可变变电阻型型)、电动机机和减速机构构制成一一个整体体，如图6.27所示，安安装在转转向柱上上。电磁离合合器安装装在电动动机的输输出端旁旁，ECU安装在司司机座位位下面。。图6.26奥拓(Alto)牌汽车电电动式EPS布置图1—车速传感感器；2—转矩传感感器；3—减速机构构；4—电动机和和离合器器；5—发电机；；6—转向齿轮轮；7—发动机转转速传感感器；8—蓄电池；；9—ECU图6.28所示为奥奥拓(Alto)牌汽车用用转矩传传感器的的结构。。当转向系系统工作作时，施施加在转转向盘上上的转向向力经输输入轴、、扭杆传传递给输输出轴，，扭杆的的扭曲变变形使输输入轴与与输出轴轴之间发发生相对对扭转。。与此同时时滑块沿沿轴向移移动，控控制臂将将滑块的的轴向移移动变换换成电位位器的旋旋转角度度，即将将转矩值值变换成成电压量量，并输输入到电电子控制制单元。。图6.27奥拓(Alto)牌汽车电动动式EPS内部结构1—转矩传感器器；2—控制臂；3—传感器轴；；4—扭杆；5—滑块；6—球槽；7—连接环；8—钢球；9—蜗轮；10—蜗杆；11—离合器；12—电动机(a)传感器结构构(b)转向盘右转转时(c)转向盘在中中间位置时时(d)转向盘左转转时图6.28奥拓(Alto)牌汽车用转转矩传感器器的结构1、10—控制臂；2—电位器；3—滑块；4—环座；5、12—钢球；6—输出轴；7—扭杆；8—输入轴；9—扭矩传感器器；11—钢球槽；13—心轴旋转方方向；14—控制臂旋转转方向；15—滑块滑动方方向当转向盘处处于中间位位置时，传传感器的输输出电压为为2.5V；当转向盘向向右旋转时时，传感器器的输出电电压大于2.5V；转矩传感器器的输出特特性曲线如如图6.29所示。当转向向盘向向左旋旋转时时，传传感器器的输输出电电压小小于2.5V。因此，，ECU根据传传感器器输出出电压压的高高低，，就可可以判判定转转向盘盘的转转动方方向和和转动动角度度。图6.30所示为为奥拓拓(Alto)牌汽车车电动动式EPS控制框图图，其控控制内容容如下所所述：图6.29转矩传感感器的输输出特性性曲线图6.30奥拓(Alto)汽车电动动式EPS控制框图图1.电动机电电流控制制ECU根据转向向力矩和和车速信信号确定定并控制制电动机机的驱动动电流的的方向和和大小，，使其在在每一种种车速下下都可以以得到最最优化的的转向助助力转矩矩。2.速度控制当车速高于43km/h到52km/h时，停止对电电动机供电的的同时，使电电动机内的电电磁离合器分分离，按普通通转向控制方方式工作，以以确保行车安安全。3.临界控制这是为了保护护系统中的电电动机及控制制组件而设的的控制项目。。在转向器偏转转至最大(即临界状态)时，由于此时时电动机不能能转动，所以以流入电动机机的电流达最最大值。为了避免持续续的大电流使使电动机及控控制组件发热热损坏，每当当较大电流连连续通过30s后，系统就会会控制电流使使之逐渐减小小。当临界控制状状态解除后，，控制系统就就会再逐渐增增大电流，一一直达到正常常的工作电流流值为止。4.自诊断和安全全控制该系统的电子子控制单元具具有故障自诊诊断功能，当当电子控制单单元检测到系系统存在故障障时即会显示示出相应的故故障码，以便便采取相应的的措施。当检测出系统统的基本部件件如转矩传感感器、电动机机、车速传感感器等出现故故障而导致系系统处于严重重故障的情况况下，系统就就会使电磁离离合器断开，，停止转向助助力控制，确确保系统安全全、可靠。6.3电子控制动力力转向系统故故障诊断和检检修电子控制动力力转向系统一一般都具有故故障自诊断功功能，以监测测、诊断系统统的工作情况况。当系统统出现现故障障时，，电子子控制制单元元将其其故障障信息息以代代码形形式显显示出出来，，以使使维修修人员员快速速、准准确地地判断断出故故障类类型及及故障障部位位。下面以以米拉拉(Mira)轿车电电动式式EPS系统为为例介介绍电电子控控制动动力转转向系系统的的故障障自诊诊断测测试方方法。。1.警告灯灯的检检查当点火火开关关处于于ON位时，，警告告灯应应点亮亮，发发动机机启动动后警警告灯灯熄灭灭为正正常。。警告灯灯不亮亮时，，检查查灯泡泡是否否损坏坏，熔熔丝和和导线线是否否断路路。若发动动机启启动后后，警警告灯灯仍亮亮时，，首先先应考考虑该该系统统是否否处于于保险险状态态(只有常常规转转向工工作，，无电电动助助力)，并通通过其其自诊诊断系系统进进行必必要的的检查查。发动机机启动动后警警告灯灯熄灭灭为正正常。。警告灯灯不亮亮时，，检查查灯泡泡是否否损坏坏，熔熔丝和和导线线是否否断路路。若发动动机启启动后后，警警告灯灯仍亮亮时，，首先先应考考虑该该系统统是否否