第二章 電控動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(EPS)

2024/2/24制作：龐惠文

2024/2/24制作：龐惠文第二章電控動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)第一節(jié)概述第二節(jié)電控液壓式動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)第三節(jié)電控電動式動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)2024/2/24制作：龐惠文第一節(jié)概述一、對轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的要求二、動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的種類三、傳統(tǒng)動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的結(jié)構與工作原理2024/2/24制作：龐惠文一、對轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的要求1．優(yōu)越的操縱性2．合適的轉(zhuǎn)向力3．平順的回轉(zhuǎn)性能4．要有隨動作用5．減小從道路表面?zhèn)鱽淼臎_擊6．工作可靠2024/2/24制作：龐惠文二、種類

機械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)1、按轉(zhuǎn)向的能源不同

動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)

傳統(tǒng)動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)2、按控制方式不同

電子控制轉(zhuǎn)向系統(tǒng)2024/2/24制作：龐惠文

機械液壓助力是我們最常見的一種助力方式，它誕生于1902年，由英國人FrederickW.Lanchester發(fā)明。三、機械式助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（簡介）2024/2/24制作：龐惠文機械式液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)2024/2/24制作：龐惠文機械式液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)1、組成：由液壓泵、油管、壓力流量控制閥體、v型傳動皮帶、儲油罐等部件構成。

2、特點：無論車是否轉(zhuǎn)向，這套系統(tǒng)都要工作，而且在大轉(zhuǎn)向車速較低時，需要液壓泵輸出更大的功率以獲得比較大的助力。

一般經(jīng)濟型轎車使用機械液壓助力系統(tǒng)的比較多。2024/2/24制作：龐惠文1）常壓式液壓助力系統(tǒng)的特點是無論方向盤處于正中位置還是轉(zhuǎn)向位置、方向盤保持靜止還是在轉(zhuǎn)動，系統(tǒng)管路中的油液總是保持高壓狀態(tài)；2）常流式液壓轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)的轉(zhuǎn)向油泵雖然始終工作，但液壓助力系統(tǒng)不工作時，油泵處于空轉(zhuǎn)狀態(tài)，管路的負荷要比常壓式小。現(xiàn)在大多數(shù)液壓轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)都采用常流式。3、工作原理2024/2/24制作：龐惠文2024/2/24制作：龐惠文2024/2/24制作：龐惠文2024/2/24制作：龐惠文2024/2/24制作：龐惠文2024/2/24制作：龐惠文2024/2/24制作：龐惠文第二節(jié)電控液壓式動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)1.主要構件：儲油罐、助力轉(zhuǎn)向控制單元、電動泵、轉(zhuǎn)向機、助力轉(zhuǎn)向傳感器

、（流量調(diào)節(jié)閥）等，其中助力轉(zhuǎn)向控制單元和電動泵是一個整體結(jié)構（大眾POLO）2024/2/24制作：龐惠文2024/2/24制作：龐惠文2024/2/24制作：龐惠文2024/2/24制作：龐惠文2.工作原理：ECU根據(jù)車輛的行駛速度、轉(zhuǎn)向角度等信號計算出最理想的助力狀態(tài)參數(shù)。低速大轉(zhuǎn)向時，ECU驅(qū)動電子液壓泵以高速運轉(zhuǎn)，使駕駛員打方向省力；高速行駛時，ECU驅(qū)動電子液壓泵以低速運轉(zhuǎn)，油壓低助力作用弱，節(jié)省一部分發(fā)動機功率。應用車型：大眾POLO2024/2/24制作：龐惠文3、主要部件的工作原理1）流量調(diào)節(jié)電磁閥

1）安裝：流量調(diào)節(jié)電磁閥安裝在液壓助力系統(tǒng)的供油管與回油管之間。2024/2/24制作：龐惠文2）原理ECU根據(jù)車速信號大小控制流經(jīng)電磁閥的電流大小（索納塔轎車0～1A），以改變電磁閥的開度，從而改變旁路回油量，調(diào)節(jié)助力油壓大小。車速低時，電流大，電磁閥開度小，旁通回油少，助力油壓大。反之，助力油壓小。

2024/2/24制作：龐惠文2.轉(zhuǎn)矩傳感器——磁感應式2024/2/24制作：龐惠文扭轉(zhuǎn)桿扭轉(zhuǎn)后使兩個分相器單元產(chǎn)生一個相對角度轉(zhuǎn)向主軸(輸入軸)小齒輪軸(輸出軸)分相器單元2

(轉(zhuǎn)子部分)分相器單元1(轉(zhuǎn)子部分)2024/2/24制作：龐惠文當實施轉(zhuǎn)向時，施加在轉(zhuǎn)向盤上的轉(zhuǎn)矩經(jīng)傳感器輸入軸、扭桿、輸出軸傳至轉(zhuǎn)向小齒輪。傳感器上層轉(zhuǎn)子與下層轉(zhuǎn)子間由于扭桿變形而產(chǎn)生相對角位移，且角位移的大小與轉(zhuǎn)向力矩成正比。安裝在定子內(nèi)的電磁線圈將角位移轉(zhuǎn)換成電信號傳送至動力轉(zhuǎn)向ECU。2024/2/24制作：龐惠文第三節(jié)電控電動式動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)2024/2/24制作：龐惠文

1、英文全稱是ElectronicPowerSteering，簡稱EPS，它利用電動機產(chǎn)生的動力協(xié)助駕車者進行動力轉(zhuǎn)向。2、組成：由轉(zhuǎn)矩(轉(zhuǎn)向)傳感器、車速傳感器、電子控制單元、電動機、減速器、機械轉(zhuǎn)向器、以及蓄電池構成。3、類型：根據(jù)電機布置不同，分為轉(zhuǎn)向軸助力式、齒輪助力式及齒條助力式三種。

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三種EPS系統(tǒng)結(jié)構類型2024/2/24制作：龐惠文1）轉(zhuǎn)向軸助力式

轉(zhuǎn)向軸助力式電動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的電動機固定在轉(zhuǎn)向軸一側(cè)，由離合器與轉(zhuǎn)向軸相連，直接驅(qū)動轉(zhuǎn)向軸進行動力轉(zhuǎn)向。2024/2/24制作：龐惠文2024/2/24制作：龐惠文2、齒輪助力式2024/2/24制作：龐惠文轉(zhuǎn)向助力機構安裝在轉(zhuǎn)向器齒輪處。與轉(zhuǎn)向軸助力式相比，可以提供較大的轉(zhuǎn)向力，適用于中型車。這種助力形式的助力控制特性方面比較復雜。2024/2/24制作：龐惠文3、齒條助力式轉(zhuǎn)向助力機構安裝在轉(zhuǎn)向齒條處。電動機通過減速傳動機構直接驅(qū)動轉(zhuǎn)向齒條。與轉(zhuǎn)向器小齒輪助力式相比，可以提供更大的轉(zhuǎn)向力，適用于大型車。

2024/2/24制作：龐惠文2024/2/24制作：龐惠文電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(EPS)2024/2/24制作：龐惠文4、工作原理圖4．12024/2/24制作：龐惠文扭矩、轉(zhuǎn)角傳感器車速傳感器電動機轉(zhuǎn)向助力控制單元2024/2/24制作：龐惠文工作原理2024/2/24制作：龐惠文工作原理汽車轉(zhuǎn)向時，ECU根據(jù)轉(zhuǎn)角傳感器、轉(zhuǎn)力矩傳感器和車速傳感器等信號，分析計算出轉(zhuǎn)動方向和力矩，通過數(shù)據(jù)總線向轉(zhuǎn)向助力電動機發(fā)出動作指令，從而控制電動機輸出轉(zhuǎn)矩大小，實現(xiàn)可變轉(zhuǎn)向助力功能。低速:助力轉(zhuǎn)矩大，轉(zhuǎn)向盤輕便；高速:助力轉(zhuǎn)矩小，轉(zhuǎn)向盤沉重；不轉(zhuǎn)向:助力系統(tǒng)不工作。2024/2/24制作：龐惠文5、主要部件原理2024/2/24制作：龐惠文1）轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角傳感器——光電式

2024/2/24制作：龐惠文2）電動機

根據(jù)ECU的指令輸出適當?shù)妮o助扭矩。一般電流最大為30A，電壓為DC12V，額定轉(zhuǎn)矩為10N·m左右。2024/2/24制作：龐惠文電動機(無電刷)線圈定子帶磁體轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角傳感器檢測凸臺齒條軸轉(zhuǎn)角傳感器2024/2/24制作：龐惠文EPS電機正反轉(zhuǎn)控制電路當a2端得到輸入信號時，晶體管VT4導通，VT1得到基極電流而導通。電動機有反向電流流過反轉(zhuǎn)。控制觸發(fā)信號端電流的大小，就可以控制電動機通過電流的大小。a1和a2端為觸發(fā)信號端，從微機系統(tǒng)的D/A轉(zhuǎn)換器得到的直流信號輸入到a1和a2端，用以觸發(fā)電動機產(chǎn)生正反轉(zhuǎn)。當a1端得到輸入信號時，晶體管VT3導通，VT2得到基極電流而導通。電動機有電流流過正轉(zhuǎn)。2024/2/24制作：龐惠文3）減速機構助力電動機轉(zhuǎn)速高，轉(zhuǎn)矩小，必須經(jīng)由減速機構減增轉(zhuǎn)矩后驅(qū)動轉(zhuǎn)向器采用的減速機構有蝸桿蝸輪傳動、螺桿螺母傳動、行星齒輪減速、滾珠式齒輪減速機構等2024/2/24制作：龐惠文4）轉(zhuǎn)角傳感器轉(zhuǎn)角傳感器的作用是檢測電動機的旋轉(zhuǎn)角度。2024/2/24制作：龐惠文5）電磁離合器電控動力轉(zhuǎn)向系的工作一般都有一定的范圍，如果超過規(guī)定車速（如45km/h），就不需要電動機輔助動力轉(zhuǎn)向，此時電動機停止工作，且離合器分離，不再起傳遞動力的作用。在不加動力的情況下，離合器可以消除電動機慣性的影響。同時，在系統(tǒng)發(fā)生故障時，因離合器分離，可以恢復手動控制轉(zhuǎn)向。2024/2/24制作：龐惠文電磁離合器的工作原理：電動機帶動主動輪旋轉(zhuǎn)，當線圈通電時，離合器接合，主動輪與壓板結(jié)合，通過壓板內(nèi)的花鍵帶動從動軸旋轉(zhuǎn)，此時電動機具有助力作用；反之，離合器分離，助力作用被切斷。滑環(huán)線圈壓板花鍵從動軸主動輪滾珠軸承主動軸2024/2/24制作：龐惠文1）節(jié)能環(huán)保：傳統(tǒng)液壓系統(tǒng)使發(fā)動機燃油消耗量增加了3％～5％，而EPS以蓄電池為能源，以電機為動力元件，可獨立于發(fā)動機工作，EPS幾乎不直接消耗發(fā)動機燃油。EPS不存在液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的燃油泄漏問題，EPS通過電子控制，對環(huán)境幾乎沒有污染，更降低了油耗。6、技術優(yōu)勢2024/2/24制作：龐惠文2）安裝方便：

EPS的主要部件可以配集成在一起，易于布置，與液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)相比減少了許多元件，沒有液壓系統(tǒng)所需要的油泵、油管、壓力流量控制閥、儲油罐等，元件數(shù)目少，裝配方便。3）效率高：液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)效率一般在60%～70%，而EPS的效率較高，可高達90％以上。2024/2/24制作：龐惠文

4）路感好：

EPS系統(tǒng)的滯后特性可以通過EPS控制器的軟件加以補償，使汽車在各種速度下都能得到滿意的轉(zhuǎn)向助力。

5）回正性好：

EPS系統(tǒng)結(jié)構簡單，不僅操作簡便，還可以通過調(diào)整EPS控制器的軟件，得到最佳的回正性，從而改善汽車操縱的穩(wěn)定性和舒適性。2024/2/24制作：龐惠文7、電控電動式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的檢修以豐田卡羅拉轎車為例（故障自診斷）2024/2/24制作：龐惠文故障碼表2024/2/24制作：龐惠文2024/2/24制作：龐惠文2024/2/24制作：龐惠文第四節(jié)轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)維修活動一：排除液壓系統(tǒng)空氣1.將車輛前部用千斤頂或舉升器頂起，并用支架牢靠固定。2.轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向盤，從左極限位置轉(zhuǎn)到右極限位置，來回轉(zhuǎn)動3~5次。3.起動發(fā)動機，使之怠速運轉(zhuǎn)，并重復步驟2。4.檢查油位，視需要添加。2024/2/24制作：龐惠文活動二：更換液壓油1.用千斤頂或舉升器將車輛前部頂起，并穩(wěn)固支撐。2.卸下儲