电动汽车结构原理与检修课件：转向系统检修

辅助系统检修检查和诊断电动助力转向

系统

(EPS)

故障任务6.3.1客户委托：排除“打转向时方向盘沉重故障”【任务描述】小王于2015年购买了一辆北汽新能源EV200轿车，行驶了2万公里，最近发现车辆在行驶时向左打方向盘稍微沉重，向右打方

向盘正常，仪表显示无故障。于是前往4S店修理，维修人员接待

了小王，详细询问车辆故障现象及故障发生的过程，了解客户需

求后，展开维修工作。【知识准备】一．

电动助力转向系统的概述节能减排、小型化、轻量化的全球发展趋势中，电动助力转向系统(简称EPS)的应用成为汽车转向系统技术的主流，特别是在新能源和电驱动乘用车领域。传统的液压助力依靠发动机运转来带动液压泵，所以液压转向系统会使整个发

动机燃油消耗量增加3%至5%，而EPS以蓄电池为能源，以电机驱动，可独立于发动机工作，EPS几乎不直接消耗发动机动力，降低了车辆使用过程中的油耗。EPS系统可使整车油耗降低大约2.5%。EPS能够根据汽车方向盘转矩、方向盘转角、车速和路面状况等，为驾驶员提供最佳转向助力，使转向更加轻松柔和，另外还能使车辆具有良好的直线保持能

力以及抑制颠簸路面反作用力的能力，保证各种行驶工况下的路感。Eb2系统的组成二．

电动助力转向系统的组成及分类电动助力转向系统(EPS)主要是由扭矩传感器、电子控制单元ECU和助力电机等组成。电子控制单元根据各传感器输出的信号计算所需转向

助力的扭矩，并通过功率放大模块控制助力电机的转动，电机的输出经

过减速机构减速增扭后驱动齿轮齿条机构产生相应的转向助力。目前电动助力转向系统按助力作用位置分为管柱助力式(C-EPS)、齿轮助力式(P-EPS)和齿条助力式(R-EPS)。Eb2系统的组成Eb2系统的组成三．

电动助力转向系统关键部件的结构及工作原理1

．

电机总成的结构及电机控制原理ESP使用的电机分为两种：有刷电机和无刷电机。安装在转向器上的

电机总成由一个蜗杆，一个蜗轮和一个直流电机组成。当蜗杆与安装

在转向器输出轴上的蜗轮啮合时，它降低电机速度并把电机输出力矩

传递到输出轴。电刷：金属换向器：塑料+石银铜合金输出轴：烧结合

金EPS系统的组成磁瓦：铁氧体合金端盖

：铝定子总成电枢总成EPS系统常采用永磁式直流电动机，额定电压为12V。较简单的电动机正反向和转矩控制电路。图中a1、a2为触发信号输入端，触发信号由电脑根据转向信

号提供。当a1端得到高电位触发信号时，近体馆T3

导通，同时T2得到基极电流导通，电流经T2电动机

M和T3形成回路，使电动机正转，同理当a2端得到触发信号时，将使电动机反转。电脑控制触发信号

电流的大小即可控制通过电动机的电流大小及助助

力矩的大小。在需要最大转向助力时，晶体管将工

作在饱和导通状态，当需要较小转向助力时，晶体

管将工作在饱和导通状态，当需要较小转向助力时，晶体管将处于非饱和导通状态。Eb2系统的组成2

．扭矩传感器的结构及控制原理常见的扭矩传感器一般由扭力原件(扭力弹簧)和电测原件组成，分为无触点电磁感应式扭力传感器和有触点滑动电阻式转矩传感器。

由二个带孔圆环、线圈、线圈盒及电路板组成。它获得方向盘上操作力大小和方向信号，并把它们转换为电信号，传递到EPS控制器。二个带孔圆环一个安装在输出轴上，一个安装在输入轴上。当输入轴相对输出轴转动时，电路板计算出输入轴相对于输出轴的旋转方向和

旋转量。当转动方向盘时，扭矩被传递到扭力杆，输入轴和输出轴之

间出现角度偏差，电路板检测出角度偏差及方向，通过计算得到扭矩

大小和方向并转换为电压信号传递到EPS控制器中。Eb2系统的组成3

．蜗轮蜗杆减速机构蜗杆传动由蜗杆、蜗轮组成。用于传递空间两交错轴之间的运动和

动力，通常两轴交错角为90。一般用作减速传动，广泛应用于各种机械设备和仪表中。按蜗杆的形状不同，蜗杆传动可分为圆柱蜗杆传动

、圆弧面蜗杆传动和锥面蜗杆传动。蜗轮蜗杆减速机构起到传递扭矩

和减速的作用。Eb2系统的组成四．

电动助力转向系统接插件各端子的定义Eb2系统的组成端子端子用途定义颜色A1电源正红A2电源负黑B1电机正黑B2电机负红C2辅路T2绿C5主路T1黑C6接地GNDC7电源+12VA红C8电源TSV5D5CANH黄D6CANL白D8点火开关IG绿Eb2系统的组成五．

电动助力转向系统的工作原理EPS系统的工作原理1、当钥匙开关处于On档，On档继电器吸合后EPS开始工作。2、EPS正常工作时，EPS根据接收来自VCU的车速信号、唤醒信号及来自扭矩传感器的扭矩信号等进行综合判断，以控制EPS助力电机的扭矩、转速和方向。3、转向控制器在上电200ms内完成自检，上电200ms后可以与CAN线交换信息，上电300ms后输出470帧(转向故障和转向状态上报帧)。4、当EPS检测到故障时，通过CAN总线或硬线向VCU发送故障信息，

并采取相应的处理措施。电动式EPS的助力作用受电脑控制，在低速转向时的助力作用最强，随着车速的升高助力作用逐渐减弱，当车速达到一定时时电脑停止向电动

机供电，转向变为完全有驾驶员人力操纵。由此可见，电动式EPS在低速转向时，可获得较轻便的转向特性，而在高速转向时，则可获得完全

的转向“路感”，具有优越的控制特性，保证车辆行驶的安全。EPS系统的工作原理六．

电动助力转向系统常见故障的检测1

．常见故障(1)转向沉重可能的原因有：接插件未插好；线束接触不良或破损；方向盘安装不

正确；扭矩传感器性能不良；转向器故障；车速传感器性能不良；主

保险丝和线路保险丝烧坏；EPS控制器故障。故障排除方法：插好插头；更换线束；正确安装方向盘；更换转向器；更换车速传感器；更换保险丝；更换控制器。(2)在直行时车总是偏向一侧可能的原因有：扭矩传感器性能不良。故障排除方法：更换转向器。(3)转向力不平顺可能的原因有：扭矩传感器性能不良。故障排除方法：更换转向器。EPS系统的故障排除2

．故障检测流程排除电子助力转向系统，要遵循一定的故障检测流程。EPS系统的故障排除步骤操作是否1主保险丝和线路保险丝是否完好？进入第2步。主保险丝和线路保险丝断。2打开点火开关。检查终端“D8”和控制盒体接地之间的电压，是电池电压吗？进入第3步。整车信号线断开或短路。3检查终端“A1”和控制盒体接地之间的电压，是电池电压吗？进入第4步。整车电源线断开或短路。4整车无助力可以行使。进入第5步。CAN通讯不畅。5插头与EPS控制盒之间连接是否牢靠？如果上述各项都OK

，更

换一个换好的EPS控制盒，

重新检查。接地不良。EPS系统的故障排除3

．故障检查步骤(1)打开点火开关转动转向盘在直行状态主、辅信号电压约2.5V；(2)左转主信号电压升高，辅信号电压降低，主、辅电压之和等于5V；(3)右转主信号电压降低，辅信号电压升高，主、辅电压之和等于5V。直行右转EPS系统的故障排除4

．扭矩传感器的检测主信号辅信号辅信号主信号左转2.5V0V5V5

．方向盘自由间隙的检查大小通过在轴方向和横方向移动方向盘，检查方向盘是否松动或发生吱吱声。如果发现缺陷，维修或更换。在车辆停止，车辆固定在地面

朝前方的状态下检查方向盘的自由间隙。方向盘自由间隙的范围为0-30mm。如果方向盘运动不在规定自由间隙的范闱内，按如下步骤进行检查，如果发现缺陷，更换。入转向横拉杆球头是否磨损。入下部球接头是否磨损。入转向轴接头是否磨损。入转向小齿轮或