电子控制动力转向系统概述

第三章电子控制动力转向系统电子控制动力转向系统概述1液压式电子控制动力转向系统2电动式电子控制动力转向系统3电子式四轮转向系统4电子控制动力转向系统诊疗与检修5电子控制动力转向系统概述第1页3.1电子控制动力转向系统概述1.电子控制动力转向系统功用

电子控制动力转向（ElectronicControlPowerSteering，简称EPS或ECPS）系统是依据车速、转向情况等对转向助力实施控制，使动力转向系统在不一样行驶条件下都有最正确放大倍率。转向系统普通由转向盘、转向机、转向传动杆和转向节等组成。

在低速时有较大放大倍率，能够减轻转向操纵力，使转向轻便、灵活。在高速时则适当减小放大倍率，以稳定转向手感，提升高速行驶操纵稳定性。电子控制动力转向系统概述第2页A处理转向轻便与转向灵活矛盾。B提升行驶安全性和舒适性。电子控制动力转向系统电子控制动力转向系统概述第3页2.电子控制动力转向系统组成EPS机械转向机构转向助力系统电子控制系统电子控制动力转向系统概述第4页2.电子控制动力转向系统分类液压式增设了控制液体流量电磁阀、车速传感器和电子控制单元等，电子控制单元依据检测到车速信号，控制电磁阀，使转向动力放大倍率实现连续可调，从而满足高、低速时转向助力要求。

转向动力源电动式利用直流电动机作为动力源，电子控制单元依据转向参数和车速等信号，控制电动机转矩大小和转动方向。电动机转矩由电磁离合器经过减速机构减速增矩后，加在汽车转向机构上，使之得到一个与工况相适应转向作用力。

电子控制动力转向系统概述第5页3.2液压式电子控制动力转向系统依据其控制方式不一样，可分为流量控制式、反作用力控制式和阀灵敏度控制式三种形式。

3.2.1流量控制式EPS系统

动力转向液压泵电磁阀电磁阀整体式动力转向控制阀EPSECU车速传感器车速传感器蓄电池易熔线点火开关熔丝（ECU-IG）电子控制动力转向系统概述第6页电磁阀安装在通向转向动力缸活塞两侧油室油道之间，当电磁阀阀芯完全开启时，两油道就被电磁阀旁路。EPSECU依据车速传感器信号，控制电磁阀阀芯开启程度，从而经过控制转向动力缸活塞两侧油室旁路液压油流量来改变转向助力。当车速很低时，EPSECU输出脉冲控制信号占空比很小，经过电磁阀线圈平均电流很小，电磁阀阀芯开启程度也很小，旁路液压油流量小，液压助力作用大，使转向盘操纵轻便。当车速提升时，EPSECU输出脉冲控制信号占空比增大，使电磁阀线圈平均电流增大，电磁阀阀芯开启程度增大，旁路液压油流量增大，从而使液压助力作用减小，以提升操纵稳定性。电子控制动力转向系统概述第7页3.2.2反作用力控制式EPS系统转向液压泵储油箱分流阀电磁阀扭力杆转向盘销子转阀阀杆控制阀阀体小齿轮轴活塞转向动力缸齿条小齿轮柱塞油压反作用力室固定小孔转向控制阀是在传统整体转阀式动力转向控制阀基础上增设了油压反作用力室而组成。扭力杆上端经过销子与转阀阀杆相连，下端与小齿轮轴用销子连接。电子控制动力转向系统概述第8页小齿轮轴上端部经过销子与控制阀阀体相连。转向时，转向盘上转向力经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，控制阀阀体和转阀阀杆之间将发生相对转动，于是就改变了阀体和阀杆之间油道通、断关系和工作油液流动方向，从而实现转向助力作用。分流阀作用是未来自转向液压泵油液向控制阀一侧和电磁阀一侧分流，按照车速和转向要求，改变控制阀一侧与电磁阀一侧油压，确保电磁阀一侧含有稳定油液流量。固定小孔作用是把供给转向控制阀一部分流量分配到油压反作用力室一侧。电磁阀依据需要开启适当开度，使油压反作用力室一侧油液流回储油箱。

电子控制动力转向系统概述第9页反作用力控制式EPS系统含有三种控制形态停车与低速状态

中高速直线行驶状态

中高速转向行驶

电子控制动力转向系统概述第10页3.2.3阀灵敏度控制式EPS系统阀灵敏度控制式EPS系统是依据车速控制电磁阀，直接改变动力转向控制阀油压增益（阀灵敏度）来控制油压。

优点结构简单部件少价格廉价含有较大选择转向力自由度能够取得自然转向手感和良好转向特征电子控制动力转向系统概述第11页经典阀灵敏度控制式EPS系统转子阀可变小孔分为低速专用小孔（1R，1L，2R，2L）和高速专用小孔（3R，3L）两种，在高速专用小孔下边设有旁通电磁阀回路。发动机前轮转向油泵转向动力缸储油箱电磁阀EPSECU车速传感器车灯开关挡位开关蓄电池外体内体电子控制动力转向系统概述第12页阀部等效液压回路分析车辆停顿时，电磁阀完全关闭……

伴随车辆行驶速度提升，EPSECU输出控制信号使电磁阀开度线性增加……电子控制动力转向系统概述第13页3.3电动式电子控制动力转向系统电动式EPS系统是一个直接依靠电动机提供辅助转矩电动助力式转向系统。该系统仅需要控制电动机电流方向和幅值，不需要复杂控制机构。另外，该系统因为利用微机控制，所以，为转向特征设置提供了较高自由度，同时还降低了成本和重量。

特点电动机、减速机、转向柱和转向齿轮箱能够制成一个整体，管道、液压泵等不需单独占据空间，易于装车。增加了电动机和减速机，取消了液压管道等部件，使整个系统趋于小型轻量化。液压泵仅在必要时用来使电动机运转，故能够节能。因为零件数目少，不需要加油和抽闲气，所以在生产线上装配性好。由此，从发展角度看，电动式动力转向系统将成为标准件装备在汽车上。

电子控制动力转向系统概述第14页1.电动式EPS系统组成电动式EPS系统是在机械转向机构基础上，增加了电动式助力机构、转向助力控制系统后形成。它是由转矩传感器、直流电动机、电磁离合器、减速机构和车速传感器、EPSECU组成。转向盘转向轴EPSECU直流电动机电磁离合器转向齿条横拉杆转向轮输出轴扭力杆转矩传感器转向齿轮电子控制动力转向系统概述第15页转矩传感器转矩传感器用于测定转向盘与转向器之间转向力矩。在输出轴极靴上分别绕有A，B，C，D四个线圈，连接成一个桥式回路。

电子控制动力转向系统概述第16页转矩传感器应用于EPS系统另一个转向盘转矩传感器，它将负载力矩所引发扭力杆扭转角位移转换为电位计电阻改变，并经过滑环将信号输出。

电子控制动力转向系统概述第17页直流电动机电动机输出转矩控制是经过控制其输入电流来实现，而电动机正转和反转则是由EPSECU输出正、反转触发脉冲控制。电子控制动力转向系统概述第18页电磁离合器

安装在电动机输出轴上主动轮内装有电磁线圈，经过滑环引入电流。当离合器通电时，电磁线圈产生电磁力使压板与主动轮端面压紧。于是，电动机动力经主动轮、压板、花键、从动轴传递给减速机构。滑环电磁线圈压板花键从动轴主动轮球轴承电子控制动力转向系统概述第19页减速机构电动式EPS系统减速机构组合方式：蜗轮-蜗杆传动与转向轴驱动两级行星齿轮传动与传动齿轮驱动为了抑制噪声和提升耐久性，减速机构中齿轮有采取特殊齿形，有采取树脂材料制成。电子控制动力转向系统概述第20页2.电动式EPS系统工作原理电子控制动力转向系统概述第21页3.4电子式四轮转向系统（4WS）作用

在汽车低速行驶时，依靠逆向转向（前、后车轮转角方向相反），取得较小转向半径，改进汽车操纵便捷性；在汽车中、高速行驶时，依靠同向转向（前、后车轮转角方向相同），减小汽车横摆运动，使汽车能够利用高速变换行进路线，提升转向时操纵稳定性。

转向角百分比控制式横摆角速度百分比控制式

分类电子控制动力转向系统概述第22页3.4.1转向角百分比控制式4WS系统所谓转向角百分比控制，就是使后轮转角与转向盘转角成百分比改变，并使后轮在汽车低速行驶时相对于前轮反向转向;在汽车中、高速行驶时，相对于前轮同向转向。

1.系统组成

车速传感器前转向横拉杆输出小齿轮转向盘连接轴转角比传感器扇形齿轮输入小齿轮从动杆后转向横拉杆转向枢轴辅助电动机4WS转换器主电动机电子控制动力转向系统概述第23页车速传感器前转向横拉杆输出小齿轮转向盘连接轴转角比传感器扇形齿轮输入小齿轮从动杆后转向横拉杆转向枢轴辅助电动机4WS转换器主电动机电子控制动力转向系统概述第24页偏置轴与转向枢轴结构从动杆回转中心偏置轴运动轨迹偏置轴连接座扇形齿轮转向枢轴从动杆转向枢轴左右回转中心外套内套电子控制动力转向系统概述第25页偏置轴与转向枢轴工作原理转向枢轴从动杆扇形齿轮偏置轴转向枢轴从动杆电子控制动力转向系统概述第26页

4WS转换器结构偏置轴辅助电动机4WS转换器主电动机4WS转换器输出轴从动杆蜗轮-蜗杆机构转角比传感器电子控制动力转向系统概述第27页转角比传感器结构原理图利用滑动电阻器把反应后转向齿轮箱中从动杆回转角度改变模拟信号电压输入ECU，作为ECU进行转向角百分比控制基本信号。电子控制动力转向系统概述第28页2.转向角百分比控制式4WS系统控制原理电子控制动力转向系统概述第29页转角比控制ECU依据车速传感器和转角比传感器输入信号，计算出车速与转向角实际数值，然后把它们实际数值与标准数据作比较，向主电动机发出控制指令，控制主电动机驱动从动杆转动。在此过程中，驾驶员可使用4WS模式切换开关，选择“NORMAL”或“SPORT”模式。电子控制动力转向系统概述第30页2WS选择控制当2WS选择开关被设定在ON（导通）位置，且变速器被挂入倒挡位置时，ECU就设定后轮转向角转向量为零。这项控制是为那些习惯于使用2WS转向系统倒车驾驶员设置。安全保障控制

若主电动机异常，则ECU仅利用“NORMAL”模式同向转向部分驱动辅助电动机，进行与车速相对应转角比控制。若车速传感器异常，则ECU会以SP1与SP2输入较高车速值为依据，控制主电动机仅进行同向转向转角比控制。若转角比传感器异常，则ECU驱动辅助电动机同向运动到最大值后，中止控制。若此时辅助电动机异常，则用主电动机完成以上工作。若ECU异常，则ECU会驱动辅助电动机同向运动到最大值后，中止控制。此时要防止出现反向转向。

电子控制动力转向系统概述第31页3.4.2横摆角速度百分比控制式4WS系统横摆角速度百分比控制，是一个依据检测出车身横摆角速度来控制后轮转向量控制方法。它与转向角百分比控制相比，含有两方面优点。

优点能够使汽车车身方向从转向早期开始就与其行进方向保持高度一致（只有极小偏差）；能够经过检测车身横摆角速度感知车身自转运动，所以，即使有转向以外力（如横向风等）引发车身自转，也能马上感知到，并可快速经过对后轮转向控制来抑制自转运动。电子控制动力转向系统概述第32页1.系统组成电子控制动力转向系统概述第33页（1）前轮转向机构转向盘齿轮-齿条副转向齿轮液压油缸齿条端部控制齿条前带轮转角传动拉索弹簧带轮传动组件电子控制动力转向系统概述第34页（2）后轮转向机构后带轮凸轮推杆衬套滑阀主动齿轮脉动电动机从动齿轮阀控制杆液压缸右室功率活塞功率活塞液压缸轴液压缸左室弹簧阀套筒控制凸轮电子控制动力转向系统概述第35页2.控制原理后轮转角控制

转向盘转角与后轮转角之间关系转向盘转角在左、右约200°以上反向区域内，实际上表现是汽车在低速时大转角与停车时转向切换操作。而在中、高速内转向就变成了仅在电动转向范围内后轮转向。ECU随时读取来自车速传感器信号，然后计算出与车辆状态相适应后轮目标转向角，再驱动脉动电动机，完成后轮转向操作。电子控制动力转向系统概述第36页大转角控制（机械式转向）前带轮滑阀支点A阀控制杆液压缸轴功率活塞阀套筒控制凸轮

电子控制动力转向系统概述第37页小转角控制（同向转向）阀套筒滑阀支点A从动齿轮阀控制杆滑阀阀控制杆电子控制动力转向系统概述第38页使汽车滑移角为零控制

使汽车滑移角为零控制是抑制4WS汽车在转向早期过渡阶段出现车身向转向内侧转动滞后一个控制方法。这种控制方法可在转向开始瞬间，控制后轮反向转动，使车身产生自转运动，抑制公转运动，预防车身向转向外侧转动。此时，横摆角速度传感器会检测出自转运动增大，并反馈给控制系统，控制后轮产生一个同向转向，取得自转与公转运动平衡。这么就能确保从转向早期到转向结束汽车滑移角一直为零。

电子控制动力转向系统概述第39页受到横向风作用时控制

在突然受到横向风作用，车辆将要偏向时，横摆角速度传感器会马上感知到这一偏转倾向，控制系统就会操纵后轮向消除将要发生横摆运动方向转动。因为后轮转动，在车身上会产生一力矩，它会降低由横向风产生自转运动，使车身偏差减低到最小。电子控制动力转向系统概述第40页ABS作用控制

普通情况下，因为比较重视中、低速域转向响应性，所以其横摆角速度增益会比高速域有所降低，但在ABS作用时，更重视是制动车辆稳定性。所以，将把ABS开始起作用时横摆角速度增益一直保持到制动结束。电子控制动力转向系统概述第41页3.5电子控制动力转向系统诊疗与检修

3.5.1三菱电控动力转向系统检修

EPS警示灯检验

当点火开关处于ON位置时，EPS警示灯应点亮，发动机开启后警示灯熄灭为正常。警示灯不亮时，应检验灯泡是否损坏，熔丝和导线是否断路。若发动机开启后，警示灯仍点亮时，首先应考虑该系统是否处于保险状态（只有常规转向机构工作，无电动助力），然后进行自诊疗操作。

电子控制动力转向系统概述第42页3.5.1三菱电控动力转向系统检修自诊疗操作

将万用表直流电压挡正表笔接在诊疗插座2号端子上，负表笔搭铁。接通点