二）电动式EPS 1．电动式EPS的组成、原理与特点 （（1 1）电动式）电动式EPSEPS的组成的组成 电动式EPS如图4-24所示，电动式EPS一 般由扭矩传感器、车速传感器、电子控制单 元、电磁离合器和电动机等组成电动机是 电动式EPS的助力源，电子控制单元根据车速 和转向扭矩等参数，控制电动机工作，实现 助力转向的作用 图图图图4-24 4-24 电动电动电动电动 式式EPSEPS的的组组组组成成 1—1—转转转转向向盘盘盘盘 2—2—转转转转向向轴轴轴轴 3—3—电电电电子控制子控制单单单单元元 4—4—电动电动电动电动 机机 5—5—电电电电磁离合器磁离合器 6—6—齿齿齿齿条条 7—7—横拉杆横拉杆 8—8—转转转转向向轮轮轮轮 9—9—输输输输出出轴轴轴轴 10—10—扭力杆扭力杆 11—11—扭矩扭矩传传传传感器感器 12—12—转转转转向向齿轮齿轮齿轮齿轮 当转向盘转向时，装在转向轴上的扭矩 传感器不断地测出转向轴上的扭矩大小，并 把它变成输出信号，该信号与车速信号同时 输入到电子控制单元电子控制单元根据这 些输入信号，判断汽车的运行工况，确定助 力扭矩的大小和方向，控制电动机的电流大 小和转向，进而调整转向助力的大小。
（（2 2）工作原理）工作原理 电动式EPS主要由扭矩传感器、电动机、 电磁离合器及减速机构等组成，其各部分的结 构和工作原理如下 2．电动式EPS主要部件的结构及工作 原理 扭矩传感器的作用是测量转向轴与转向 器之间的相对扭矩，是电动助力的参数之一 扭矩传感器可分为无触点式扭矩传感器和 有触点式扭矩传感器 ① 无触点式扭矩传感器 图4-25所示为无触点式扭矩传感器的结 构及工作原理 （（1 1）扭矩传感器）扭矩传感器 图图图图4-25 4-25 无触点式扭矩无触点式扭矩传传传传感器的感器的结结结结构及工作原理构及工作原理 ② 有触点式扭矩传感器 图4-26所示为滑动可变电阻式扭矩传感 器的结构和原理示意图它是将转向力矩引 起的扭力杆角位移转换为电位器电阻的变化 以引起输出电压的变化，并经滑环传递出来 作为扭矩信号 电动式EPS一般采用直流电动机其工作 原理与启动用直流电动机的原理基本相同 其电压为12V，最大通过电流一般为30A左右 ，额定转矩为10N·m左右 （（2 2）电动机）电动机 图图图图4-26 4-26 滑滑动动动动可可变电变电变电变电 阻式扭矩阻式扭矩传传传传感器的感器的结结结结构和原理构和原理 图4-28为单片干式电磁离合器的工作原 理图。
当图4-26所示的滑动可变电阻式扭矩 传感器结构电流通过滑环进入电磁离合器线 圈时，主动轮产生电磁吸力，带花键的压板 被吸引与主动轮压紧，于是电动机的动力经 过轴、主动轮、压板、花键、从动轴传递给 执行机构 （（3 3）电磁离合器）电磁离合器 图图图图4-27 4-27 电动电动电动电动 机正反机正反转转转转控制控制电电电电路路 图图图图4-28 4-28 电电电电磁离合器的工作原理磁离合器的工作原理 1—1—接接线线线线柱柱 2—2—线线线线圈圈 3—3—压压压压板板 4—4—花花键键键键 5—5—从从动轴动轴动轴动轴 6—6—主主动轮动轮动轮动轮 7—7—滚滚滚滚珠珠轴轴轴轴承承 ① 涡轮涡杆减速助力传动机构 涡轮涡杆减速助力传动机构由电磁离合 器、一套涡轮涡杆助力传动机构组成，如图4 -29所示电动机提供的转向助力通过涡轮涡 杆机构放大作用于转向柱，辅助驾驶员进行 转向动作车辆高速行驶不需要助力或在助 力转向系统出现故障时，为了增加转向的可 靠性，在电动机与助力机构之间采用电磁离 合器来实现电动机与转向系统分离 （（4 4）减速机构）减速机构 ② 差动轮系助力减速传动机构。
差动轮系助力减速传动机构由一套涡轮 涡杆机构和一套差动轮系机构组成，如图4- 30所示转向输入轴与差动轮系的中心轮相 连，电动机经过一级涡轮涡杆减速机构带动 齿圈运动，合成的运动由行星架输出 其工作原理是根据车速和手动转向角度 ，电子控制单元按照事先确定的控制规律使 电动机提供一个与手动转向同方向的辅助转 角并利用差动轮系的运动合成得到前轮转向 角度，这间接地减小了转向系统的传动比而 减小了手动转向角度，从而减少了驾驶员消 耗的转向功 图图图图4-29 4-29 涡轮涡涡轮涡涡轮涡涡轮涡 杆减速助力杆减速助力传动传动传动传动 机构机构 1—1—转转转转向向盘盘盘盘 2—2—扭矩扭矩传传传传感器感器 3—3—涡轮涡涡轮涡涡轮涡涡轮涡 杆机构杆机构 4—4—离合器离合器 5—5—电动电动电动电动 机机 6—6—齿轮齿齿轮齿齿轮齿齿轮齿 条条转转转转向器向器 ① 涡轮涡杆减速助力传动机构 涡轮涡杆减速助力传动机构由电磁离合 器、一套涡轮涡杆助力传动机构组成，如图4 -29所示电动机提供的转向助力通过涡轮涡 杆机构放大作用于转向柱，辅助驾驶员进行 转向动作车辆高速行驶不需要助力或在助 力转向系统出现故障时，为了增加转向的可 靠性，在电动机与助力机构之间采用电磁离 合器来实现电动机与转向系统分离。
（（4 4）减速机构）减速机构 ② 差动轮系助力减速传动机构 差动轮系助力减速传动机构由一套涡轮 涡杆机构和一套差动轮系机构组成，如图4- 30所示转向输入轴与差动轮系的中心轮相 连，电动机经过一级涡轮涡杆减速机构带动 齿圈运动，合成的运动由行星架输出 其工作原理是根据车速和手动转向角度 ，电子控制单元按照事先确定的控制规律使 电动机提供一个与手动转向同方向的辅助转 角并利用差动轮系的运动合成得到前轮转向 角度，这间接地减小了转向系统的传动比而 减小了手动转向角度，从而减少了驾驶员消 耗的转向功 图图图图4-30 4-30 差差动轮动轮动轮动轮 系助力减速系助力减速传动传动传动传动 机构机构 1—1—转转转转向向盘盘盘盘 2—2—转转转转角角传传传传感器感器 3—3—差差动动动动行星行星轮轮轮轮机构机构 4—4—涡轮涡涡轮涡涡轮涡涡轮涡 杆机构杆机构 5—5—齿轮齿齿轮齿齿轮齿齿轮齿 条条转转转转向器向器 （（1 1））BoraBora动力转向系统动力转向系统 电子机械动力转向系统的组成及功能如图 4-31所示 3．宝来（Bora）及高尔夫（GOLF） 2004电子动力转向系统介绍 图图图图4-31 Bora4-31 Bora动动动动力力转转转转向系向系统统统统的的组组组组成及功能成及功能 它是通过存储在电子控制单元中的不变 的特性图程序控制的，电子控制单元中最多 可存储16种不同的特性图。
特性图是在生产 厂家根据不同的整车装备分别设置的（如整 车重量等）GOLF 2004中放置了8种特性图 当电子控制单元或转向系统发生改变时， 可以用VAS5051通过功能“adaption”中的01 通道进行匹配 （（2 2）转向助力控制原理）转向助力控制原理 图图图图4-32 GOLF 20044-32 GOLF 2004中的一种特性中的一种特性图图图图 工作过程如下：旋转方向盘时→作用在 方向盘上的力使转向小齿轮旋转，转向力矩 传感器G269感知到旋转并将计算出的转向力 传给电子控制单元J500→方向盘转角传感器 G85将正确的方向盘转动角度传给电子控制单 元J500，同时转子传感器将正确的转动速度 传给电子控制单元J500→电子控制单元J500 根据转向力、发动机转速、车速、转向盘转 角、转向盘转速以及存储在电子控制单元中 的特性曲线图，计算出必要的助力力矩并控 制电动机开始工作→电动机驱动第二个小齿 轮（驱动小齿轮）提供能量产生转向助力， 电动机是通过一个蠕动齿轮驱动小齿轮，从 而驱动转向齿条产生助力 图图图图4-33 4-33 电电电电子助力子助力转转转转向系向系统统统统的工作原理的工作原理 图图图图4-34 Bora4-34 Bora动动动动力力转转转转向系向系统转统转统转统转 向力合成向力合成图图图图（静止工况）（静止工况） 图图图图4-35 Bora4-35 Bora动动动动力力转转转转向系向系统转统转统转统转 向力合成向力合成图图图图（城市工况）（城市工况） 图图图图4-36 Bora4-36 Bora动动动动力力转转转转向系向系统转统转统转统转 向力合成向力合成图图图图（高速公路工况）（高速公路工况） ④ 主动回正功能（如图4-37所示）。
图图图图4-37 Bora4-37 Bora动动动动力力转转转转向系向系统转统转统转统转 向力合成向力合成图图图图（生（生动动动动回正功能）回正功能） 图图图图4-38 Bora4-38 Bora动动动动力力转转转转向系向系统转统转统转统转 向力合成向力合成图图图图（直（直线线线线行行驶驶驶驶功能）功能） 转向系统各零件的布置如图4-39所示 （（3 3）转向系统的结构原理）转向系统的结构原理 图图图图4-39 Bora4-39 Bora动动动动力力转转转转向系向系统统统统各零件的布置各零件的布置 ① 电动机 电动机的结构如图4-40所示带外壳的 异步伺服电动机系统，无电刷电动机，无扭 矩波动，低噪声，无磁性材料，无额外摩擦 ，具有宽的转速范围，宽的温度范围平均 工作电流为2.5A，最大电流为80A 图图图图4-40 4-40 转转转转向系向系统电动统电动统电动统电动 机的机的结结结结构构 ② 电子控制单元 电子控制单元内部有一个温度传感器， 当温度超过100℃时，则K161亮电子控制单元 与电动机直接相连，损坏后应整体更换 ③ 转向盘转角传感器G85 转向盘转角传感器G85的原理及构成如图 4-41所示。
安装在转向柱上，转向开关与转 向盘之间，与安全气囊时钟弹簧集成为一体 通过CAN总线将方向盘转角信号传递给转向 柱电控单元J527由J527分析方向盘转角和 转角速度如果该信号失效，应急运转模式 起动，由存储内设值代替，电子助力转向依 然起作用，只不过故障指示灯K161常亮 图图图图4-41 4-41 转转转转角角传传传传感器感器G85G85的原理及构成的原理及构成 a—a—光源光源 b—b—编码盘编码盘编码盘编码盘 c c、、d—d—的原理及构成光学的原理及构成光学传传传传感器感器 e—e—整圈整圈计计计计数器数器 光源在两板之间，光学传感器在两板之 外光束通过孔隙照到传感器上，产生电压 信号如果光线被挡住，电压消失移动模 板产生2个不同的电压序列其中一个模板因 孔隙间隔一致，产生的电压信号也是规则信 号另一块模板因不规则间隙生成不规则信 号比较两个信号，系统可以计算出模板移 动的距离由不规则板确定运动的起始点 最大可旋转1044°，转向小齿轮最多可转 2.76圈 ④ 转向力矩传感器G269 转向力矩传感器G269如图4-42所示磁 性转子和转向柱连接块为一体，磁阻传感元 件和转向小齿轮连接块为一体，当转动转向 盘时，转向柱连接块和转向小齿轮连接块反 向运动，即磁性转子和磁阻传感元件反向运 动，因此转向力（矩）的大小可以被测量出 来并传递给电子控制单元。
图图图图4-42 4-42 转转转转向力矩向力矩传传传传感器感器G269G269的的结结结结构构 ⑤ 故障警报灯K161 故障警报灯K161的位置如图4-43所示 图图图图4-43 4-43 故障警故障警报报报报灯灯K161K161的位置的位置 。