《汽车底盘电控技术_电子控制动力转向系统》由会员分享，可在线阅读，更多相关《汽车底盘电控技术_电子控制动力转向系统（47页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、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电动式电子控制动力转向系统3电子式四轮转向系统电子式四轮转向系统4电子控制动力转向系统的诊断与检修电子控制动力转向系统的诊断与检修53.1 电子控制动力转向系统概述 1.电子控制动力转向系统的功用 电子控制动力转向（电子控制动力转向（Electronic Control Power SteeringElectronic Control Power Steering，简，简 称称EPSEPS或或ECPSECPS）系统是根据车速、转向情况等
2、对转向助力实）系统是根据车速、转向情况等对转向助力实施控制，使动力转向系统在不同的行驶条件下都有最佳的放大施控制，使动力转向系统在不同的行驶条件下都有最佳的放大 倍率。倍率。转向系统一般由转向盘、转向机、转向传动杆和转向节等构成转向系统一般由转向盘、转向机、转向传动杆和转向节等构成 。在低速时有较大的在低速时有较大的 放大倍率，可以减放大倍率，可以减 轻转向操纵力，使轻转向操纵力，使 转向轻便、灵活。转向轻便、灵活。在高速时则适当减小在高速时则适当减小 放大倍率，以稳定转放大倍率，以稳定转 向手感，提高高速行向手感，提高高速行 驶的操纵稳定性。驶的操纵稳定性。A A解决转向轻便与转向灵解决转向
3、轻便与转向灵 活的矛盾。活的矛盾。B B提高行驶安全性和舒适提高行驶安全性和舒适 性性。电子控制动力转向系统电子控制动力转向系统2.电子控制动力转向系统的组成 EPSEPS机械转向机构机械转向机构转向助力系统转向助力系统电子控制系统电子控制系统2.电子控制动力转向系统的分类 液压式液压式 增设了控制液体流量的电磁增设了控制液体流量的电磁 阀、车速传感器和电子控制阀、车速传感器和电子控制 单元等，电子控制单元根据单元等，电子控制单元根据 检测到的车速信号，控制电检测到的车速信号，控制电 磁阀，使转向动力放大倍率磁阀，使转向动力放大倍率 实现连续可调，从而满足高实现连续可调，从而满足高、低速时的转
4、向助力要求。、低速时的转向助力要求。转向动力源电动式电动式 利用直流电动机作为动力源，电利用直流电动机作为动力源，电 子控制单元根据转向参数和车速子控制单元根据转向参数和车速 等信号，控制电动机转矩的大小等信号，控制电动机转矩的大小 和转动方向。电动机的转矩由电和转动方向。电动机的转矩由电 磁离合器通过减速机构减速增矩磁离合器通过减速机构减速增矩 后，加在汽车的转向机构上，使后，加在汽车的转向机构上，使 之得到一个与工况相适应的转向之得到一个与工况相适应的转向作用力。作用力。3.2 液压式电子控制动力转向系统 根据其控制方式的不同，可分为流量控制式、反作用力流量控制式、反作用力 控制式和阀灵敏
5、度控制式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 动力转向动力转向 液压泵液压泵 电磁阀电磁阀电磁阀电磁阀整体式动力整体式动力 转向控制阀转向控制阀EPS ECUEPS ECU车速车速 传感器传感器车速车速 传感器传感器蓄电池蓄电池易熔线易熔线点火开关点火开关熔丝（熔丝（ECU -IGECU -IG） 电磁阀安装在通向转向动力缸活塞两侧油室的油道之间，电磁阀安装在通向转向动力缸活塞两侧油室的油道之间， 当电磁阀的阀芯完全开启时，两油道就被电磁阀旁路。当电磁阀的阀芯完全开启时，两油道就被电磁阀旁路。 EPS ECUEPS ECU根据车速传感器的信号，控制电磁阀阀芯的开根
6、据车速传感器的信号，控制电磁阀阀芯的开 启程度，从而通过控制转向动力缸活塞两侧油室的旁路液启程度，从而通过控制转向动力缸活塞两侧油室的旁路液 压油流量来改变转向助力。压油流量来改变转向助力。 当车速很低时，当车速很低时，EPS ECUEPS ECU输出的脉冲控制信号占空比很输出的脉冲控制信号占空比很 小，通过电磁阀线圈的平均电流很小，电磁阀阀芯开启程小，通过电磁阀线圈的平均电流很小，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。盘操纵轻便。 当车速提高时，当车速提高时，EPS ECUEPS ECU输出的脉冲控
7、制信号占空比增输出的脉冲控制信号占空比增 大，使电磁阀线圈的平均电流增大，电磁阀阀芯的开启程大，使电磁阀线圈的平均电流增大，电磁阀阀芯的开启程 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 ，以提高操纵稳定性。，以提高操纵稳定性。 3.2.2 反作用力控制式EPS系统 转向液转向液压泵压泵储油箱储油箱分流阀分流阀电磁阀电磁阀扭力杆扭力杆转向盘转向盘销子销子转阀阀杆转阀阀杆 控制阀阀体控制阀阀体小齿轮轴小齿轮轴活塞活塞转向动力缸转向动力缸齿条齿条 小齿轮小齿轮柱塞柱塞油压反作用力室油压反作用力室固定小孔固定小孔n n转向控制阀转向控制阀是在
8、传统的整体转阀式动力转向控制阀的基础上是在传统的整体转阀式动力转向控制阀的基础上 增设了油压反作用力室而构成。增设了油压反作用力室而构成。n n扭力杆扭力杆的上端通过销子与转阀阀杆相连，下端与小齿轮轴用的上端通过销子与转阀阀杆相连，下端与小齿轮轴用 销子连接。销子连接。n n小齿小齿轮轴轮轴的上端部通过销子与控制阀阀体相连。转向时，的上端部通过销子与控制阀阀体相连。转向时， 转向盘上的转向力通过扭力杆传递给小齿轮轴。当转向力转向盘上的转向力通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，
9、于是就改变了阀体和阀杆之间油道的间将发生相对转动，于是就改变了阀体和阀杆之间油道的 通、断关系和工作油液的流动方向，从而实现转向助力作通、断关系和工作油液的流动方向，从而实现转向助力作 用。用。n n分流阀分流阀的作用是将来自转向液压泵的油液向控制阀一侧和的作用是将来自转向液压泵的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 与电磁阀一侧的油压，确保电磁阀一侧具有稳定的油液流与电磁阀一侧的油压，确保电磁阀一侧具有稳定的油液流 量。量。n n固定小孔固定小孔的作用是把供给转向控制阀的一部分流量分配到的作用是把供给转向控制
10、阀的一部分流量分配到 油压反作用力室一侧。电磁阀根据需要开启适当的开度，油压反作用力室一侧。电磁阀根据需要开启适当的开度， 使油压反作用力室一侧的油液流回储油箱。使油压反作用力室一侧的油液流回储油箱。 反作用力控制式EPS系统具有三种控制形态 停车与 低速状态 中高速直 线行驶状态 中高速 转向行驶 3.2.3 阀灵敏度控制式EPS系统 阀灵敏度控制式阀灵敏度控制式EPSEPS系统是根据车速控制电磁阀，直接改变动力系统是根据车速控制电磁阀，直接改变动力 转向控制阀的油压增益（阀灵敏度）来控制油压。转向控制阀的油压增益（阀灵敏度）来控制油压。优点优点l l结构简单结构简单l l部件少部件少l l
11、价格便宜价格便宜l l具有较大的选择转向力的自由度具有较大的选择转向力的自由度l l可以获得自然的转向手感和良好的转向特性可以获得自然的转向手感和良好的转向特性 典型阀灵敏度控制式EPS系统 转子阀的可变小孔分为低速专用小孔（转子阀的可变小孔分为低速专用小孔（1 R1 R，1 L1 L，2 R2 R，2 L2 L） 和高速专用小孔（和高速专用小孔（3 R3 R，3 L3 L）两种，在高速专用小孔的下边设）两种，在高速专用小孔的下边设 有旁通电磁阀回路。有旁通电磁阀回路。 发动机发动机前轮前轮转向油泵转向油泵转向动力缸转向动力缸储油箱储油箱电磁阀电磁阀 EPS ECUEPS ECU车速传感器车速
12、传感器车灯开关车灯开关挡位挡位 开关开关蓄电池蓄电池外体外体 内体内体阀部等效液压回路分析 车辆停止时，电磁阀完全关闭车辆停止时，电磁阀完全关闭 随着车辆行驶速度的提高，随着车辆行驶速度的提高，EPS ECUEPS ECU输出的控制信号输出的控制信号 使电磁阀的开度线性增加使电磁阀的开度线性增加 3.3 电动式电子控制动力转向系统 电动式电动式EPSEPS系统是一种直接依靠电动机提供辅助转矩的电动助力式转向系统是一种直接依靠电动机提供辅助转矩的电动助力式转向 系统。该系统仅需要控制电动机电流的方向和幅值，不需要复杂的控制系统。该系统仅需要控制电动机电流的方向和幅值，不需要复杂的控制 机构。另外
13、，该系统由于利用微机控制，因此，为转向特性的设置提供机构。另外，该系统由于利用微机控制，因此，为转向特性的设置提供了较高的自由度，同时还降低了成本和重量。了较高的自由度，同时还降低了成本和重量。特点特点l l 电动机、减速机、转向柱和转向齿轮箱可以制成一个整体，管道、液电动机、减速机、转向柱和转向齿轮箱可以制成一个整体，管道、液 压泵等不需单压泵等不需单 独占据空间，易于装车。独占据空间，易于装车。 l l 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。型轻量化。 l l 液压泵仅在必要时用来使电动机运转，故
14、可以节能。液压泵仅在必要时用来使电动机运转，故可以节能。 l l 因为零件的数目少，不需要加油和抽空气，所以在生产线上的装配性因为零件的数目少，不需要加油和抽空气，所以在生产线上的装配性 好。由此，从发展的角度看，电动式动力转向系统将成为标准件装备在好。由此，从发展的角度看，电动式动力转向系统将成为标准件装备在汽车上。汽车上。1.电动式EPS系统的组成 电动式电动式EPSEPS系统是在机械转向机构的基础上，增加了电动式助系统是在机械转向机构的基础上，增加了电动式助 力机构、转向助力控制系统后形成的。它是由转矩传感器、直力机构、转向助力控制系统后形成的。它是由转矩传感器、直 流电动机、电磁离合器
15、、减速机构和车速传感器、流电动机、电磁离合器、减速机构和车速传感器、EPS ECUEPS ECU 组成的。组成的。 转向盘转向盘转向轴转向轴EPS ECUEPS ECU直流电动机直流电动机电磁离合器电磁离合器转向齿条转向齿条横拉杆横拉杆转向轮转向轮输出轴输出轴扭力杆扭力杆转矩传感器转矩传感器转向齿轮转向齿轮转矩传感器转矩传感器用于测定转向盘与转向器之间的转向力矩 。在输出轴的极靴上分别绕有在输出轴的极靴上分别绕有A A，B B，C C，D D四个线圈，连接成四个线圈，连接成 一个桥式回路。一个桥式回路。 转矩传感器应用于应用于EPSEPS系统的另一种转向盘转矩传感器，它将负载力矩所系统的另一种
16、转向盘转矩传感器，它将负载力矩所引起的扭力杆扭转角位移转换为电位计电阻的变化，并通过滑引起的扭力杆扭转角位移转换为电位计电阻的变化，并通过滑环将信号输出。环将信号输出。直流电动机电动机的输出转矩控制是通过控制其电动机的输出转矩控制是通过控制其输入电流输入电流来实现的，而电来实现的，而电 动机的正转和反转则是由动机的正转和反转则是由EPS ECUEPS ECU输出的正、反转触发脉冲输出的正、反转触发脉冲控制的。控制的。 电磁离合器安装在电动机输出轴上的主动轮内装有电磁线圈，通过滑环引安装在电动机输出轴上的主动轮内装有电磁线圈，通过滑环引 入电流。当离合器通电时，电磁线圈产生的电磁力使压板与主入电流。当离合器通电时，电磁线圈产生的电磁力使压板与主 动轮端面压紧。于是，电动机的动力经主动轮、压板、花键、动轮端面压紧。于是，电动机的动力经主动轮、压板、花键、 从动轴传递给减速机构。从动轴传递给减速机构。 滑环滑环电磁线圈电磁线圈压板压板花键花键从动轴从动轴主动轮主动轮球轴承球轴承减速机构uu电动式电动式EPSEPS系统减速机
