電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)

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1、 5.4.3.1 電動(dòng)式EPS的組成與工作原理 電動(dòng)式EPS通常是在機(jī)械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的基礎(chǔ)上加裝轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩傳感器、 車速傳 感器、電子控制單元(ECU)、直流電機(jī)等裝置構(gòu)成.其組成如圖5-72所示。 圖5-72 電動(dòng)式EPS系統(tǒng)組成 電動(dòng)式EPS以直流電動(dòng)機(jī)作為助力源，電子控制單元根據(jù)車速和轉(zhuǎn)向參數(shù)控 制電動(dòng)機(jī)通電電流強(qiáng)度，調(diào)節(jié)加力電動(dòng)機(jī)工作力矩，進(jìn)而控制轉(zhuǎn)向助力強(qiáng)度。 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42~52KM/H時(shí)電腦停止向電動(dòng)機(jī)供電，并 使電磁離合器分離，轉(zhuǎn)向變?yōu)橥耆神{駛員人力操縱。 由此看

2、出，電動(dòng)式EPS在低速轉(zhuǎn)向時(shí)，可獲得比較輕便的轉(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。 5.4.3.2 電動(dòng)式EPS的主要元件布置與作用 (1) 轉(zhuǎn)向柱 在轉(zhuǎn)向柱上裝有1個(gè)直流電機(jī)和轉(zhuǎn)矩傳感器，如圖5-73所示, 其結(jié)構(gòu)如圖5-74所示。 圖5-73直流電機(jī)和轉(zhuǎn)矩傳感器 圖5-74 結(jié)構(gòu)圖 轉(zhuǎn)矩傳感器的作用用于檢測(cè)扭力桿的扭轉(zhuǎn)， 計(jì)算出施加于扭力桿上的轉(zhuǎn)矩并 轉(zhuǎn)化成電信號(hào)，輸出到EMPS ECU結(jié)構(gòu)如圖5-75所示。 檢測(cè)環(huán)3檢測(cè)環(huán)2檢測(cè)環(huán)1 圖5-75轉(zhuǎn)矩傳感器 由三個(gè)檢測(cè)環(huán)，一個(gè)扭力桿和檢測(cè)線圈、 修正線圈組

3、成，檢測(cè)線圈和修正線圈與檢測(cè)環(huán) 不接觸。其結(jié)構(gòu)如圖 5-76、5-77所示。 檢測(cè)線圈：嚴(yán) 飛 檢測(cè)環(huán)1 圖5-76轉(zhuǎn)矩傳感器結(jié)構(gòu)A 圖5-77轉(zhuǎn)矩傳感器結(jié)構(gòu)B 其工作原理如圖 5-78、5-79所示 圖5-78 工作原理A 電壓 N.K 左界 圖5-79 工作原理B 當(dāng)駕駛員向右或向左打方向盤時(shí)， 轉(zhuǎn)向柱扭力桿上的轉(zhuǎn)矩使檢測(cè)環(huán) 2和檢測(cè) 環(huán)3之間產(chǎn)生相對(duì)位移。把轉(zhuǎn)向的信號(hào)送給 ECU (2) 電動(dòng)機(jī) 其作用是根據(jù)EMPS ECU信號(hào)產(chǎn)生轉(zhuǎn)向助力， 其工作控制電 路如圖5-80所示。

4、 J 課件 圖5-80 電動(dòng)機(jī)控制電路 EMPSECI根據(jù)車速信號(hào)、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)、方向盤扭轉(zhuǎn)信號(hào)、溫度信號(hào)分析 判斷后，通過控制電路控制電動(dòng)機(jī)來實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向助力。 (3) 電磁離合器 電動(dòng)EPS多采用單片干式電磁離合器，其結(jié)構(gòu)與工作原 理與空調(diào)電磁離合器相似，如圖 5-81所示。 m 逛 壓板 櫥軸承 主動(dòng)輪 圖5-81電磁離合器結(jié)構(gòu) 當(dāng)電流經(jīng)滑環(huán)境去主動(dòng)輪電磁線圈時(shí)， 產(chǎn)生電磁力吸動(dòng)從動(dòng)軸上的壓板壓緊 在主動(dòng)輪上，靠摩擦力傳遞扭矩。 電動(dòng)式EPS電磁離合器線圈的電流和電動(dòng)機(jī)電流同時(shí)受電腦控制， 當(dāng)車速達(dá) 到45KM/H左右時(shí)即不需要轉(zhuǎn)向助力。這時(shí)，電腦就停止

5、電動(dòng)機(jī)工作，并斷開電 磁離合器線圈電流，使離合器處于分離狀態(tài)，以免電動(dòng)機(jī)較大的轉(zhuǎn)動(dòng)慣性影響系 統(tǒng)工作。 另外當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障致使電動(dòng)機(jī)不能工作時(shí)，離合器也將自動(dòng)分離，以利于 進(jìn)行人力轉(zhuǎn)向。 （4）電子控制單元及其功能 根據(jù)車速信號(hào)和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)等不同傳感 器信號(hào)，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向柱上的直流電機(jī)，提供轉(zhuǎn)向助力。 4.3.3三菱微型汽車電子控制電動(dòng)動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的分析 三菱微型汽車電子控制電動(dòng)動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)簡稱 ECPS其組成如圖5-82所示。 車速信號(hào)（±） 1 r發(fā)屯機(jī)信號(hào) （L 端）■ 車速信號(hào)（副） ECFS 警告｛［電源- 斡佶號(hào)燈（±

6、） 轉(zhuǎn)拒信號(hào)燈（副亍 快怠速電流. 1 - 快怠速電磁閥 發(fā)動(dòng)機(jī)控制裝置 舷電源、｛熔斷絲 電池電源 直流電動(dòng)機(jī)電流 離舍器電流 直流電動(dòng)機(jī)和離合器 圖5-82三菱微型汽車電子控制電動(dòng)動(dòng)力轉(zhuǎn)向系組成 它主要由ECPS空制裝置（ECU、直流電動(dòng)機(jī)及離合器、車速傳感器、轉(zhuǎn)向 轉(zhuǎn)矩傳感器和轉(zhuǎn)向機(jī)總成等組成。 系統(tǒng)工作時(shí)，ECU根據(jù)車速變化控制電動(dòng)機(jī)的工作電流，使其隨車速的升高 而減小，從而達(dá)到控制助力強(qiáng)度，改善轉(zhuǎn)向“路感”的目的。當(dāng)車速達(dá)到設(shè)定車 速以上時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)切斷轉(zhuǎn)向助力變?yōu)槌Ｒ?guī)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)； 當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，保險(xiǎn) 功能將自動(dòng)切斷電動(dòng)機(jī)及電磁

7、離合器電流， 使系統(tǒng)變?yōu)槌Ｒ?guī)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，同時(shí)點(diǎn)亮 位于速度表內(nèi)的ECPS警告燈。 (1) 直流電動(dòng)機(jī)和電磁離合器 如圖5-83所示。 圖5-83 電動(dòng)機(jī)組成 該系統(tǒng)的直流電動(dòng)機(jī)和離合器為一體式結(jié)構(gòu)， 其工作電流由電腦根據(jù)車速的 高低控制。電動(dòng)機(jī)的最大工作電流為 30A在發(fā)動(dòng)機(jī)不工作時(shí)由蓄電池供電，發(fā) 動(dòng)機(jī)怠速時(shí)由發(fā)電機(jī)供電；交流發(fā)電機(jī)L端子信號(hào)的作用是向ECUS供判斷發(fā)動(dòng) 機(jī)是否啟動(dòng)的信號(hào)。當(dāng)ECPST作時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)處于高怠速狀態(tài)。 系統(tǒng)的動(dòng)力傳遞為行星齒輪式減速機(jī)構(gòu)，用小齒輪驅(qū)動(dòng)條式轉(zhuǎn)向器。 (2) 轉(zhuǎn)矩傳感器 系統(tǒng)轉(zhuǎn)矩傳感器為無刷滑動(dòng)電阻式，作用是把駕駛員施 加在轉(zhuǎn)向盤

8、的轉(zhuǎn)向力矩轉(zhuǎn)變?yōu)榫€性變化的電壓信號(hào)， 電腦依此作為控制電動(dòng)機(jī)和 電磁離合器工作電流的依據(jù)之一。 (3) 車速傳感器 系統(tǒng)車速傳感器型式為電磁感應(yīng)式，安裝在變速器上。 車速傳感器采用雙信號(hào)線圈結(jié)構(gòu)，見圖 5-84，工作可靠性較高。當(dāng)發(fā)生故障造 成無車速信號(hào)時(shí)，ECU會(huì)使系統(tǒng)處于保險(xiǎn)狀態(tài)，系統(tǒng)變?yōu)槌Ｒ?guī)轉(zhuǎn)向。 佗速傳感器的結(jié)構(gòu) 圖5-84 車速傳感器結(jié)構(gòu) （4） ECPS空制裝置（ECU ECPS電腦是系統(tǒng)的控制中心，其工作情況為： ① 點(diǎn)火開關(guān)接通為ON時(shí)，給ECU加電，電動(dòng)轉(zhuǎn)向裝置處于待機(jī)狀態(tài)。 ② 發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后，L端子使ECU感知發(fā)動(dòng)機(jī)已處于工作狀態(tài)。 ③ 汽車行駛轉(zhuǎn)向時(shí)

9、，ECPS艮據(jù)車速和轉(zhuǎn)矩傳感器信號(hào)，經(jīng)對(duì)比運(yùn)算后，向 電動(dòng)機(jī)和電磁離合器發(fā)出控制指令（電信號(hào)），使電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生相應(yīng)方向的轉(zhuǎn)矩， 經(jīng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)減速增扭后用于轉(zhuǎn)向助力。 根據(jù)車速的不同，電腦對(duì)電動(dòng)機(jī)電流的控 制如圖5-85所示。 3020 一 i 1 車速:0 - 2. 5km/h 2.5 - 10km/h pO - 15km/h !10 - 20km/h ；20 _鬻影? 52 60 時(shí)間(s) 圖5-85電腦對(duì)電動(dòng)機(jī)電流的控制 當(dāng)車速達(dá)到30km/h以上時(shí)，ECU切斷電動(dòng)機(jī)和電磁離合器信號(hào)，系統(tǒng)變?yōu)槌?規(guī)轉(zhuǎn)向裝置；當(dāng)車速下降到27km/h以下時(shí)，ECU接通電動(dòng)機(jī)和電磁離合器控制 電流，系統(tǒng)變?yōu)殡妱?dòng)式轉(zhuǎn)向助力狀態(tài)工作。 (5) ECPS導(dǎo)線插接器 該系統(tǒng)導(dǎo)線插接器如圖5-86所示，其中c為3針、 a為11針、和b為13針3組。 b) ^|28!29；30|31!32| | 圖5-86導(dǎo)線插接器