电子控制动力转向系统
电控动力转向系统工作原理
电控动力转向系统工作原理电控动力转向系统是一种新型的汽车转向系统，它利用电机代替了传统的液压助力装置，通过电子控制单元（ECU）来实现对电机的控制，从而实现车辆的转向。
下面将详细介绍电控动力转向系统的工作原理。
1. 传感器信号采集在电控动力转向系统中，有多个传感器用于采集车辆的运动状态和驾驶员的操作信息。
其中包括方向盘角度传感器、转向角速度传感器、车速传感器等。
这些传感器将采集到的信息发送给ECU进行处理。
2. ECU计算ECU是电控动力转向系统中最重要的部件之一，它负责接收并处理来自各个传感器的信号，并根据这些信号计算出合适的输出信号。
同时，ECU还会监测其他关键参数，例如发动机负荷、油门开度等，并根据这些参数进行调整。
3. 电机输出在ECU计算出合适的输出信号后，它会将信号发送给电机执行器。
该执行器会根据接收到的信号来调整电机输出功率和方向，并通过齿轮箱将输出功率传递给转向机构。
4. 转向机构转向机构是电控动力转向系统中的另一个重要部件，它将电机输出的能量转换为车辆的转向力。
在传统液压助力转向系统中，液压助力缸通过油液流动来产生转向力，而在电控动力转向系统中，电机通过齿轮箱驱动齿轮来产生转向力。
这种方式可以实现更加精确和高效的转向。
5. 驾驶员操作最后一个环节是驾驶员的操作。
当驾驶员通过方向盘输入指令时，方向盘角度传感器会采集到这个信号，并将其发送给ECU进行处理。
ECU会根据这个信号计算出合适的输出信号，并将其发送给电机执行器，从而实现车辆的转向。
综上所述，电控动力转向系统是一种利用电机代替液压助力装置的新型汽车转向系统。
它利用传感器采集车辆状态和驾驶员操作信息，并通过ECU计算出合适的输出信号，然后通过电机执行器和齿轮箱将输出功率传递给转向机构，从而实现车辆的精确和高效的转向。
汽车电子控制转向系统结构与检修
4．减速机构
● • 减速机构的作用是把电动机的输出扭矩放大后，再传给转向齿轮 箱的转向机构。
● • 目前使用的减速机构有多种组合方式，一般采用蜗轮蜗杆与转向 轴驱动组合式，如图6-34所示；也有的采用两级行星齿轮与传动齿 轮组合式，如图6-35所示。
5．电子控制单元（ECU）
● • 电子控制单元（ECU）是控制系统的核心，其组成如图6-36所示。
二、相关知识
● （一）基本组成
● • 液压式电控动力转向系统的组成如图6-2所示，主要包括传感器、 电子控制单元（ECU）、液压泵、控制液体流量的电磁阀、普通动 力转向系统等。
（二）控制方式及工作过程
● • 液压式电控动力转向系统根据控制方式的不同，可分为流量控制式、反力控制式和阀灵敏度控 制式3种形式。
● • 控制系统的电路如图6-23所示。
三、任务实施—液压电控动力转向系统 检修
● • 下面以皇冠轿车液压电控动力转向系统为例介绍其具体检修方法。
（一）检修要求及注意事项
● ① 确定悬架没有被改动过，否则会影响转向系统的工作。 ● ② 轮胎尺寸、气压规格需要与生产厂家的规定相符合。 ● ③ 动力转向油泵皮带张力需要达到生产厂家的规定。
● • 其元件的布置如图6-38所示。
（1）电动机V187
● • 电动机V187为无刷异步电动机，如图6-39所示。
（2）转向力矩传感器G269
● • 利用转向力矩传感器G269可以直接在转向小齿轮上计算方向盘的 扭矩。
● • 该传感器以磁阻的功能原理工作。
● • 转向力矩传感器的工作原理如图6-40所示。
● • 旁通流量控制阀的结构如图6-11所示。
● • 旁流控制式电控动力转向系统控制电路如图6-12所示。
电子控制动力转向系的英文简写
Electronic Power Steering System
(EPS)
随着社会的进步，人们希望通过各种最先进的
技术对汽车系统的改进和升级，使其更方便、更安全。
其中，电子控制动力转向系统（ElectronicPowerSteeringSystem，简称EPS），
就是广泛用于轿车、SUV、皮卡和卡车上的一款转向
系统。
电子控制动力转向系统是将汽车原有的液压动
力转向系统（HydraulicPowerSteering System，HPS）和电子技术有机结合，提高汽车转向系统的整体性
能的一项新技术。
EPS系统包括机械和电子系统的
组件，如电动助力位置传感器（EPAS）、转向柱、电
动控制单元（ECU）、电动控制阀、电动控制减速器（DCM）、电机和电池等。
EPS系统的优越性体现在：
（1）性能可靠：EPS系统能够自动感知汽车的
动态状态，根据不同条件自动调节转向角度，使制
动更迅速，操控更轻松，安全可靠；
（2）节能高效：EPS系统采用电动控制，避免了发动机和泵的消耗，不仅减少了发动机的油耗，而且还提高了发动机的燃油效率；
（3）轻巧紧凑：EPS系统采用先进的传感器和电动机，不仅轻巧紧凑，还可以广泛用于不同类型的汽车；
（4）舒适性强：EPS系统可自动施加力度，使转弯操控较轻松，实现汽车舒适和便捷的行车；
（5）安全可靠：EPS系统可以自动改变操控力度，使汽车行驶稳定，有利于行人和车辆的安全。
电子控制动力转向系统的出现，不仅使得车辆的操控变得轻松，而且可以更有效地提升汽车的整体性能，备受购车者和车主的欢迎。
第六章 电控动力转向系统(EPS)
图 蓝鸟牌轿车EPS构成
图 蓝鸟牌轿车EPS 1-机油箱 2-转向管柱 3-转向角速度传感器 4-电子控制单元 5-转向角速度传感器增幅器 6-旁通流量控制阀 7-电磁线圈 8-齿轮齿条转向器 9-机油泵 1
5
一、流量控制式 EPS
2.工作原理
根据车速、转向角速度和控制开关等信号，电控单元向 旁通流量控制阀按照汽车的行驶状态发出控制信号，控
图 6-3 三种不同的转向力特性曲线
图 动力转向特性比较
1
18
三、阀灵敏度控制式 EPS l.系统组成
阀灵敏度控制式 EPS对液压动力转向系统中的转向控 制阀的转子阀作了局部改进，增加了电磁阀、车速传感器 和电子控制单元等。
图 6-3 三种不同的转向力特性曲线
图 典型阀灵敏度控制式EPS系统
图 6-3 三种不同的转向力特性曲线
图 转向控制阀 1-柱塞 2-扭杆 3-凸起 4-油压反力室
图 典型反作用力控制式EPS系统
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二、反力控制式 EPS l.系统组成及工作原理 中高速区域转向时，作用于柱塞的背压（油压反力室压力） 升高 ，转向助力作用弱。
图 6-3 三种不同的转向力特性曲线
分相器型 扭矩传感器
转角传感器
1
转向齿轮单元 • 无电刷式马达 • 减速机构
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三、电动式EPS系统的类型 根据电动机布置位置不同分为以下三种类型：转向轴 助力式、齿轮助力式和齿条助力式。
图 电动式EPS系统的类型
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四、EPS系统的关键部件 1. 转矩传感器 1)作用 测量驾驶员作用在转向盘上力矩的大小与方向， 还能够测量转向盘转角的大小和方向。 2）类型 有接触式与非接触式两种。
电子控制动力转向系统概述
分类
转向角 比例控制式
横摆角速度 比例控制式
3.4.1 转向角比例控制式4WS系统
所谓转向角比例控制，就是使后轮的转角与转向盘的转角成比例变化， 并使后轮在汽 车低速行驶时相对于前轮反向转向;在汽车中、高速行驶 时，相对于前轮同向转向。
1.系统的组成
车速传感器 前转向横拉杆 输出小齿轮 转向盘 连接轴 转角比传感器 扇形齿轮
当电磁阀的阀芯完全开启时，两油道就被电磁阀旁路。
▪ EPS ECU根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 压油流量来改变转向助力。
▪ 当车速很低时，EPS ECU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 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。
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 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、 从动轴传递给减速机构。
滑环 电磁线圈 压板
花键 从动轴
球轴承 主动轮
减速机构
电动式EPS系统减速机构的组合方式： • 蜗轮 - 蜗杆传动与转向轴驱动 • 两级行星齿轮传动与传动齿轮驱动 为了抑制噪声和提高耐久性，减速机构中的齿轮有 的采用特殊齿形，有的采用树脂材料制成。
大转角控制（机械式转向）
前带轮
控制凸轮
阀套筒
滑阀
支点 A 阀控制杆
功率活塞
液压缸轴
小转角控制（同向转向）
滑阀 阀控制杆
阀套筒
滑阀
支点 A 从动齿轮
阀控制杆
使汽车滑移角为零的控制
电控电动助力转向系统实训
电控电动助力转向系统实训电控电动助力转向系统是一种应用于汽车转向系统的技术，它通过电子控制单元（ECU）和电动助力转向器件实现对车辆转向的辅助控制。
本文将介绍电控电动助力转向系统的原理、结构和工作方式。
一、电控电动助力转向系统的原理电控电动助力转向系统是利用电动助力转向器件辅助传统机械液压转向系统，实现对车辆转向力的控制。
它通过ECU对车辆转向的需求进行感知，并通过控制电动助力转向器件提供相应的助力。
二、电控电动助力转向系统的结构电控电动助力转向系统主要由以下几个部分组成：1. 电动助力转向器件：包括电动助力转向电机和传感器等组件。
电动助力转向电机负责提供转向助力，传感器负责感知车辆转向的需求。
2. 电子控制单元（ECU）：负责控制电动助力转向器件的工作，实现对车辆转向的辅助控制。
ECU通过接收传感器信号，对电动助力转向电机进行控制，提供相应的转向助力。
3. 转向角传感器：用于感知车辆转向的角度，将转向角信号传输给ECU。
4. 转向力传感器：用于感知车辆转向时需要施加的力，将转向力信号传输给ECU。
三、电控电动助力转向系统的工作方式电控电动助力转向系统的工作方式如下：1. 系统初始化：当车辆点火后，ECU进行自检，并将电动助力转向器件初始化为初始位置。
2. 转向需求感知：当驾驶员转动方向盘时，转向角传感器感知到转向角度的变化，并将信号传输给ECU。
3. 助力输出计算：ECU根据转向角度信号和其他传感器的信号，计算出所需要施加的转向助力。
4. 助力输出控制：ECU通过控制电动助力转向电机的转动，实现对转向助力的输出。
根据转向角度的变化和转向力的大小，电动助力转向电机提供相应的转向助力。
5. 助力调节和补偿：ECU对转向助力进行调节和补偿，以满足不同驾驶条件和需求。
6. 助力结束控制：当驾驶员转动方向盘回到初始位置或转向动作结束时，ECU停止对电动助力转向电机的控制，助力输出结束。
电控电动助力转向系统的优势在于提供了更加舒适和精确的转向操控感受。
电控动力转向系统(EHPS)介绍
电控动力转向系统（EHPS ）介绍汽车转向系统可按转向的能源不同分为机械转向系统和动力转向系统两类。
机械转向系统是依靠驾驶员操纵转向盘的转向力来实现车轮转向；动力转向系统则是在驾驶员的控制下，借助于汽车发动机产生的液体压力或电动机驱动力来实现车轮转向，所以动力转向系统也称为转向动力放大装置。
随着道路条件的不断改善，汽车速度的不断提高，对转向系统操纵的安全性与舒适性提出了更高的要求。
动力转向系统由于具有使转向操纵灵活、轻便，设计汽车时对转向器结构形式的选择灵活性大，能吸收路面对前轮产生的冲击等优点，因此已在各国的汽车制造中普遍采用。
但是，从易于驾驶和安全性方面考虑，理想的操纵状态是低速时转向始终应当轻快，而在高速时要有适当的手感并且运行平稳，因此，对于传统的液压动力转向器，其固定的放大倍率成为动力转向系统的主要缺点，往往是满足了低速转向轻便的要求便无法满足高速转向时要求的手感，或者满足了高速转向时有良好的手感但低速时又不免转向沉重。
人满意的程度。
电子控制动力转向系统(向系统（液压式EPS，又作EHPS）和电动式电子控制动力转向系统（电动式EPS）。
EHPS是在传统的液压动力转向系统的基础上增设了控制液体流量的电磁阀、车速传感器和电子控制单元等装置构成的，电子控制单元根据检测到的车速信号，控制电磁阀的开度，使转向动力放大倍率实现连续可调，从而满足高、低速时的转向助力要求。
电动式EPS则是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信号，控制电机输出扭矩。
电动机的输出扭矩经由电磁离合器通过减速机构减速增扭后，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作用力。
EHPS从控制方式可以分为以下几种类型：中，第（1）种和第（2）种类型是EHPS发展初期的控制方式，主要的控制目标都是将系统中的动力泄荷掉一部分以实现高速时减小助力，但这样做的弊病就是浪费了动力，不利于车辆省油，而且，还有急转弯反应迟钝的缺点，需要安装特别装置才能解决，现在已很少采用。
电控动力转向系统的故障诊断、检修及维护讲解
（5）减小从道路表面传来的冲击；
（6）工作可靠。
2.2电控动力转向系统的类型及其工作原理
电控动力转向系统分为电动式电控动力转向系统和电控液压动力转向系统两大类。
2.2.1
1.组成：
EPS系统由扭矩传感器、车速传感器、电流传感控制单元（ECU）、助力电动机和减速机构等组成。
电动机的功能是根据ECU的指令输出适宜的助力扭矩是，EPS系统的动力源，对EPS系统的性能影响很大，是EPS系统的关键部件之一。EPS系统对电动机不仅要求低转速大扭矩、波动小、转动惯量小、尺寸小、质量轻，而且要求可靠性高、易控制，一般多采用无刷永磁式直流电动机。
4.电动助力转向系统（EPAS或EPS）
电动助力转向系统是在传统机械转向系统的基础上，增加了传感器装置、电子控制装置和转向助力机构等。其特点是使用电动执行机构在不同的驾驶条件下为驾驶员提供合适的助力。系统主要由电子控制单元ECU、扭矩传感器、车速传感器、电动机、离合器和转向柱总成等组成。
EPS与HPS相比，除节省能源外，由于取消了液压系统而提高了环保性能，很好地解决了液压传动带来的种种弊端。整套系统由生产厂家一起提供给整车生产厂，可以直接安装。对不同车型、不同工况以及不同驾驶员所需的不同转向助力特性，可通过软件修改，方便快捷。完整的EPS系统还包括故障诊断与安全保护系统。当发生故障时，能停止助力，自动恢复到手动控制方式并发出警报信号，同时显示所记忆的异常内容如扭矩传感器本身异常、车速传感器异常以及电动机工作异常、蓄电池异常等等。
电液助力转向系统尽管在液压助力转向系统基础上有了较大的技术改进，但液压装置的存在使得该系统仍有难以克服的缺点，如存在渗油、不便于安装维修等。虽然实现了变助力特性，但该系统在液压助力系统基础上又增加了电子控制装置，使得系统结构复杂，成本增加。由于电液助力转向系统技术较为成熟，可以实现整车电控系统的一体化，作为传统液压助力转向系统向电动助力转向系统过渡的中间技术，在一定时间内还将继续得到应用和发展。
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项目电子控制动力转向系统
随着汽车的高速化，对汽车操纵的轻便性及灵活性要求越
来越高。
现今广泛应用的液压式助力转向系，因存在着结构
复杂、价格高、维修保养困难等缺陷，应用范围受到一定的
影响，故常用于中、重型汽车及高级轿车上，而电子控制动力转向系可广泛应用于轻型汽车及普通型轿车上，并可提高汽车的操纵灵活性。
本项目知识目标：
1．了解电子控制动力转向系统的基本组成。
2．熟悉电子控制动力转向系统基本的工作原理。
本项目能力目标：
1、熟悉汽车电子动力转向系统的发展现状及趋势。
2、了解电动式电子控制动力转向系统的工作原理。
电动式电子控制动力转向系统
活动一
机械转向系统是依靠驾驶员操纵转向盘的转向力来实现车轮
转向，在一定程度上增加了驾驶员的劳动强度；电动式电子控制动
力转向系统则是在驾驶员的控制下，借助于电控系统的电动机驱动
力来实现车轮转向。
1、电动式电子控制动力转向系统基本结构组成？
2、电动式电子控制动力转向系统控制原理？
一、电动式电子控制动力转向系统结构
（一）电动式电子控制动力转向系统的优点
1、电动机、减速机、转向桥和转向齿轮箱可以制成一
个整体，管道、油泵等不需单独占据空间，易于装车。
2、基本上只增加电动机和减速机，没有了液压管道等
部件，使整个系统趋于小型轻量化。
3、油泵仅在必要时用来使电动机运转，故可以节能。
4、因为零件数目少，不需要加油和抽空气，所以在生产线上的装配性好。
虽然动力比不上液压式。
该系统已广泛应用于日本日产、三菱、大发、铃木等汽车公司的许多车型。
（二）电动式电子控制转向系统的组成
以大众速腾汽车为例，电控动力转向系统在车上的实际安装位置。
该系统由方向盘、带方向盘转角传感器G85的转向柱控制单元J527、转向柱、转向力矩传感器G269、转向齿轮、电子机械助力转向电机V187、转向助力辅助控制单元J500等机构或元件组成。
（三）电动式电子控制转向系统基本的工作原理
上图为基本的控制原理图，在进行原理分析的时候，可以结合下图中的动力转向图进行分析。
当操纵转向盘时，装在转向盘轴上的转角传感器、转矩传感器不断的测出转向轴的转角、转矩信号，并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，确定助力转矩的大小和方向，即选定电动机的电流和转向，调整转向辅助动力的大小。
电
动机的扭矩通过减速机构减速增扭后，加在汽车的转向机构上，使之得到—个与工况相适
应的转向作用力。
二、电控动力转向系统重要元件
（一）．转角传感器G85
转角传感器G85安装在转向柱上，转向开关与方向盘之间，与安全气囊时钟弹簧集成为一体，其实物下图所示。
转角传感器G85实物图
转角传感器G85的作用是检测转向盘的转动角度和转动速度，是电动助力的依据之一。
该传感器由转子、发光二极管、光敏二极管和放大器等组成。
其原理如下图所示，利用发光二极管作为信号源，光敏二极管为接收源。
随着转子转动，当透光孔与发光二极管对正时，光线照射到光敏二极管上产生高电位，经放大电
路放大后输送给ECU，见a图；当透光孔与发光二极管错开时，光线不能照射到光敏二极管上，光敏二极管无电压信号输出，产生低电位输送给ECU，见b图；如此反复，即形成 c 图所示方波信号，并通过CAN总线将
转角传感器工作原理
该信号传递给转向柱电控单元J527。
J527分析转角信号，将处理后的方向盘转角信号、转角速度信号传递给转向辅助控制单元J500，J500结合转向力矩传感器G269、车速传感器信号、电机转动速度信号进行处理，从而适时调整转向助力大小。
当发现信号失效时，系统故障指示灯K161常亮，应急运转模式起动，电子助力转向依然起作用。
（二）转向力矩传感器G269
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，其实物图如图所示。
转向力矩传感器G269实物图
扭矩传感器作用是测量转向盘与转向器之间的相对转矩，是电动助力的依据之一。
当转动方向盘时，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，发生磁场变化，在磁阻传感元件两端产生电位差。
能过测量磁阻传感元件两端的电位差值，则转向力（矩）的大小可以被测量出来，
其原理图见下所示。
如果信号失效，转向助力系统将关闭，但并不是马上关闭，而是一个柔软的逐步的过程。
在此过程中，故障警报灯K161亮起，转向助力的大小是由控制单元通过电机转子角度和方向盘转角等信号计算出的值所代替。
转向力矩传感器G269原理图
3．转向电机V187
转向电机V187是一个无刷式异步伺服电机，具有无扭矩波动、低噪音、无磁性材料、抗泥污、无额外摩擦、较宽的转速范围和温度范围等优点。
其平均工作电流约2.5 A，最大电流约80A，实物图见图所示。
转向电机V187实物图
该电机需要正反转控制，所示为一种比较简单适用的控制电路；a l、a2为触发信号端。
当a1端得到输入信号时，晶体管T3
导通，T2得到基极电流而导通，电流经
T2、电动机M、T3、搭铁而构成回路，
于是电动机正转，当a2端得到输人信号
时，电流则经T1、M、T4、搭铁而构成
四路，电动机则因电流方向相反而反
转。
控制触发信号端电流的大小，就可
以控制通过电动机电流的大小。
课后练习：
1、详细述说汽车电子控制动力助力转向系统的工作原理？
2、请述说汽车电子控制动力转向系统元件组成？。