電動(dòng)汽車結(jié)構(gòu)原理與檢修課件：轉(zhuǎn)向系統(tǒng)檢修

輔助系統(tǒng)檢修檢查和診斷電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向

系統(tǒng)

(EPS)

故障任務(wù)6.3.1客戶委托：排除“打轉(zhuǎn)向時(shí)方向盤沉重故障”【任務(wù)描述】小王于2015年購買了一輛北汽新能源EV200轎車，行駛了2萬公里，最近發(fā)現(xiàn)車輛在行駛時(shí)向左打方向盤稍微沉重，向右打方

向盤正常，儀表顯示無故障。于是前往4S店修理，維修人員接待

了小王，詳細(xì)詢問車輛故障現(xiàn)象及故障發(fā)生的過程，了解客戶需

求后，展開維修工作?！局R準(zhǔn)備】一．

電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的概述節(jié)能減排、小型化、輕量化的全球發(fā)展趨勢中，電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(簡稱EPS)的應(yīng)用成為汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)技術(shù)的主流，特別是在新能源和電驅(qū)動(dòng)乘用車領(lǐng)域。傳統(tǒng)的液壓助力依靠發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)來帶動(dòng)液壓泵，所以液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)會使整個(gè)發(fā)

動(dòng)機(jī)燃油消耗量增加3%至5%，而EPS以蓄電池為能源，以電機(jī)驅(qū)動(dòng)，可獨(dú)立于發(fā)動(dòng)機(jī)工作，EPS幾乎不直接消耗發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力，降低了車輛使用過程中的油耗。EPS系統(tǒng)可使整車油耗降低大約2.5%。EPS能夠根據(jù)汽車方向盤轉(zhuǎn)矩、方向盤轉(zhuǎn)角、車速和路面狀況等，為駕駛員提供最佳轉(zhuǎn)向助力，使轉(zhuǎn)向更加輕松柔和，另外還能使車輛具有良好的直線保持能

力以及抑制顛簸路面反作用力的能力，保證各種行駛工況下的路感。Eb2系統(tǒng)的組成二．

電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的組成及分類電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(EPS)主要是由扭矩傳感器、電子控制單元ECU和助力電機(jī)等組成。電子控制單元根據(jù)各傳感器輸出的信號計(jì)算所需轉(zhuǎn)向

助力的扭矩，并通過功率放大模塊控制助力電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，電機(jī)的輸出經(jīng)

過減速機(jī)構(gòu)減速增扭后驅(qū)動(dòng)齒輪齒條機(jī)構(gòu)產(chǎn)生相應(yīng)的轉(zhuǎn)向助力。目前電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)按助力作用位置分為管柱助力式(C-EPS)、齒輪助力式(P-EPS)和齒條助力式(R-EPS)。Eb2系統(tǒng)的組成Eb2系統(tǒng)的組成三．

電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)關(guān)鍵部件的結(jié)構(gòu)及工作原理1

．

電機(jī)總成的結(jié)構(gòu)及電機(jī)控制原理ESP使用的電機(jī)分為兩種：有刷電機(jī)和無刷電機(jī)。安裝在轉(zhuǎn)向器上的

電機(jī)總成由一個(gè)蝸桿，一個(gè)蝸輪和一個(gè)直流電機(jī)組成。當(dāng)蝸桿與安裝

在轉(zhuǎn)向器輸出軸上的蝸輪嚙合時(shí)，它降低電機(jī)速度并把電機(jī)輸出力矩

傳遞到輸出軸。電刷：金屬換向器：塑料+石銀銅合金輸出軸：燒結(jié)合

金EPS系統(tǒng)的組成磁瓦：鐵氧體合金端蓋

：鋁定子總成電樞總成EPS系統(tǒng)常采用永磁式直流電動(dòng)機(jī)，額定電壓為12V。較簡單的電動(dòng)機(jī)正反向和轉(zhuǎn)矩控制電路。圖中a1、a2為觸發(fā)信號輸入端，觸發(fā)信號由電腦根據(jù)轉(zhuǎn)向信

號提供。當(dāng)a1端得到高電位觸發(fā)信號時(shí)，近體館T3

導(dǎo)通，同時(shí)T2得到基極電流導(dǎo)通，電流經(jīng)T2電動(dòng)機(jī)

M和T3形成回路，使電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)，同理當(dāng)a2端得到觸發(fā)信號時(shí)，將使電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)。電腦控制觸發(fā)信號

電流的大小即可控制通過電動(dòng)機(jī)的電流大小及助助

力矩的大小。在需要最大轉(zhuǎn)向助力時(shí)，晶體管將工

作在飽和導(dǎo)通狀態(tài)，當(dāng)需要較小轉(zhuǎn)向助力時(shí)，晶體

管將工作在飽和導(dǎo)通狀態(tài)，當(dāng)需要較小轉(zhuǎn)向助力時(shí)，晶體管將處于非飽和導(dǎo)通狀態(tài)。Eb2系統(tǒng)的組成2

．扭矩傳感器的結(jié)構(gòu)及控制原理常見的扭矩傳感器一般由扭力原件(扭力彈簧)和電測原件組成，分為無觸點(diǎn)電磁感應(yīng)式扭力傳感器和有觸點(diǎn)滑動(dòng)電阻式轉(zhuǎn)矩傳感器。

由二個(gè)帶孔圓環(huán)、線圈、線圈盒及電路板組成。它獲得方向盤上操作力大小和方向信號，并把它們轉(zhuǎn)換為電信號，傳遞到EPS控制器。二個(gè)帶孔圓環(huán)一個(gè)安裝在輸出軸上，一個(gè)安裝在輸入軸上。當(dāng)輸入軸相對輸出軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，電路板計(jì)算出輸入軸相對于輸出軸的旋轉(zhuǎn)方向和

旋轉(zhuǎn)量。當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤時(shí)，扭矩被傳遞到扭力桿，輸入軸和輸出軸之

間出現(xiàn)角度偏差，電路板檢測出角度偏差及方向，通過計(jì)算得到扭矩

大小和方向并轉(zhuǎn)換為電壓信號傳遞到EPS控制器中。Eb2系統(tǒng)的組成3

．蝸輪蝸桿減速機(jī)構(gòu)蝸桿傳動(dòng)由蝸桿、蝸輪組成。用于傳遞空間兩交錯(cuò)軸之間的運(yùn)動(dòng)和

動(dòng)力，通常兩軸交錯(cuò)角為90。一般用作減速傳動(dòng)，廣泛應(yīng)用于各種機(jī)械設(shè)備和儀表中。按蝸桿的形狀不同，蝸桿傳動(dòng)可分為圓柱蝸桿傳動(dòng)

、圓弧面蝸桿傳動(dòng)和錐面蝸桿傳動(dòng)。蝸輪蝸桿減速機(jī)構(gòu)起到傳遞扭矩

和減速的作用。Eb2系統(tǒng)的組成四．

電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)接插件各端子的定義Eb2系統(tǒng)的組成端子端子用途定義顏色A1電源正紅A2電源負(fù)黑B1電機(jī)正黑B2電機(jī)負(fù)紅C2輔路T2綠C5主路T1黑C6接地GNDC7電源+12VA紅C8電源TSV5D5CANH黃D6CANL白D8點(diǎn)火開關(guān)IG綠Eb2系統(tǒng)的組成五．

電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的工作原理EPS系統(tǒng)的工作原理1、當(dāng)鑰匙開關(guān)處于On檔，On檔繼電器吸合后EPS開始工作。2、EPS正常工作時(shí)，EPS根據(jù)接收來自VCU的車速信號、喚醒信號及來自扭矩傳感器的扭矩信號等進(jìn)行綜合判斷，以控制EPS助力電機(jī)的扭矩、轉(zhuǎn)速和方向。3、轉(zhuǎn)向控制器在上電200ms內(nèi)完成自檢，上電200ms后可以與CAN線交換信息，上電300ms后輸出470幀(轉(zhuǎn)向故障和轉(zhuǎn)向狀態(tài)上報(bào)幀)。4、當(dāng)EPS檢測到故障時(shí)，通過CAN總線或硬線向VCU發(fā)送故障信息，

并采取相應(yīng)的處理措施。電動(dòng)式EPS的助力作用受電腦控制，在低速轉(zhuǎn)向時(shí)的助力作用最強(qiáng)，隨著車速的升高助力作用逐漸減弱，當(dāng)車速達(dá)到一定時(shí)時(shí)電腦停止向電動(dòng)

機(jī)供電，轉(zhuǎn)向變?yōu)橥耆旭{駛員人力操縱。由此可見，電動(dòng)式EPS在低速轉(zhuǎn)向時(shí)，可獲得較輕便的轉(zhuǎn)向特性，而在高速轉(zhuǎn)向時(shí)，則可獲得完全

的轉(zhuǎn)向“路感”，具有優(yōu)越的控制特性，保證車輛行駛的安全。EPS系統(tǒng)的工作原理六．

電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)常見故障的檢測1

．常見故障(1)轉(zhuǎn)向沉重可能的原因有：接插件未插好；線束接觸不良或破損；方向盤安裝不

正確；扭矩傳感器性能不良；轉(zhuǎn)向器故障；車速傳感器性能不良；主

保險(xiǎn)絲和線路保險(xiǎn)絲燒壞；EPS控制器故障。故障排除方法：插好插頭；更換線束；正確安裝方向盤；更換轉(zhuǎn)向器；更換車速傳感器；更換保險(xiǎn)絲；更換控制器。(2)在直行時(shí)車總是偏向一側(cè)可能的原因有：扭矩傳感器性能不良。故障排除方法：更換轉(zhuǎn)向器。(3)轉(zhuǎn)向力不平順可能的原因有：扭矩傳感器性能不良。故障排除方法：更換轉(zhuǎn)向器。EPS系統(tǒng)的故障排除2

．故障檢測流程排除電子助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，要遵循一定的故障檢測流程。EPS系統(tǒng)的故障排除步驟操作是否1主保險(xiǎn)絲和線路保險(xiǎn)絲是否完好？進(jìn)入第2步。主保險(xiǎn)絲和線路保險(xiǎn)絲斷。2打開點(diǎn)火開關(guān)。檢查終端“D8”和控制盒體接地之間的電壓，是電池電壓嗎？進(jìn)入第3步。整車信號線斷開或短路。3檢查終端“A1”和控制盒體接地之間的電壓，是電池電壓嗎？進(jìn)入第4步。整車電源線斷開或短路。4整車無助力可以行使。進(jìn)入第5步。CAN通訊不暢。5插頭與EPS控制盒之間連接是否牢靠？如果上述各項(xiàng)都OK

，更

換一個(gè)換好的EPS控制盒，

重新檢查。接地不良。EPS系統(tǒng)的故障排除3

．故障檢查步驟(1)打開點(diǎn)火開關(guān)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤在直行狀態(tài)主、輔信號電壓約2.5V；(2)左轉(zhuǎn)主信號電壓升高，輔信號電壓降低，主、輔電壓之和等于5V；(3)右轉(zhuǎn)主信號電壓降低，輔信號電壓升高，主、輔電壓之和等于5V。直行右轉(zhuǎn)EPS系統(tǒng)的故障排除4

．扭矩傳感器的檢測主信號輔信號輔信號主信號左轉(zhuǎn)2.5V0V5V5

．方向盤自由間隙的檢查大小通過在軸方向和橫方向移動(dòng)方向盤，檢查方向盤是否松動(dòng)或發(fā)生吱吱聲。如果發(fā)現(xiàn)缺陷，維修或更換。在車輛停止，車輛固定在地面

朝前方的狀態(tài)下檢查方向盤的自由間隙。方向盤自由間隙的范圍為0-30mm。如果方向盤運(yùn)動(dòng)不在規(guī)定自由間隙的范闈內(nèi)，按如下步驟進(jìn)行檢查，如果發(fā)現(xiàn)缺陷，更換。入轉(zhuǎn)向橫拉桿球頭是否磨損。入下部球接頭是否磨損。入轉(zhuǎn)向軸接頭是否磨損。入轉(zhuǎn)向小齒輪或