汽车电器与电子技术第10章汽车电动助力转向系统
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电动助力转向系统工作原理
电动助力转向系统工作原理电动助力转向系统是现代汽车上常见的一种辅助驾驶系统，它通过电力辅助驾驶员转动方向盘，提供更轻松的转向操作。
本文将详细介绍电动助力转向系统的工作原理。
电动助力转向系统主要由电机、传感器、控制器和转向助力装置组成。
当驾驶员转动方向盘时，传感器会感知到方向盘的转动角度和力度，并将这些信息传送给控制器。
控制器根据传感器的信号来判断驾驶员的意图，然后通过控制电机的工作状态来提供相应的转向助力。
电动助力转向系统的工作原理可以简单描述为，当驾驶员施加力量转动方向盘时，传感器感知到了这一动作，并将信号传送给控制器。
控制器根据传感器信号来判断驾驶员的转向意图，然后控制电机的工作状态来提供相应的转向助力。
电机通过转向助力装置作用于转向机构，从而减小驾驶员需要施加的转向力，使转向操作更加轻松。
电动助力转向系统的工作原理可以通过以下几个方面来解释：首先，传感器感知驾驶员的转向操作。
传感器能够感知方向盘的转动角度和力度，将这些信息传送给控制器。
其次，控制器判断驾驶员的转向意图。
控制器通过分析传感器传来的信号，来判断驾驶员的转向意图，然后控制电机的工作状态。
最后，电机提供相应的转向助力。
根据控制器的指令，电机通过转向助力装置作用于转向机构，提供相应的转向助力，减小驾驶员需要施加的转向力。
总的来说，电动助力转向系统通过传感器感知驾驶员的转向操作，控制器判断驾驶员的转向意图，并通过电机提供相应的转向助力，从而使转向操作更加轻松。
这种系统在提高驾驶舒适性的同时，也提高了驾驶安全性，是现代汽车上不可或缺的重要辅助系统之一。
以上就是电动助力转向系统的工作原理，希望能对大家有所帮助。
模块10 汽车电控动力转向控制系统《汽车电子控制技术》教学课件
随着车辆行驶速度的提高，在ECU输出的控制信号使电磁阀的开度线性增 加,转向动力缸右腔室的转向助力油压就取决于旁通电磁阀和灵敏度低的高 速专用可变孔3R的开度。
图10-4阀部的等效液压回路
阀灵敏度控制式EPS系统的阀部等效液压回路如图10-4所示。当车辆停止 时，电磁阀完全关闭，如果此时向右转动转向盘，则高灵敏度低速专用小孔 1R及2R在较小的转向力矩作用下即可关闭，节流作用越小，获得的转向助力 也越大。
256B的RAM、4KB的ROM、8b字长的单片微机（微处理器）。
图10-11 电动式EPS系统电子控制单元基本组成
2．电动式EPS系统的工作原理 在操纵转向盘时，转矩传感器根据输入转向力矩的大小产生相应的电压 信号，转矩传感器信号经过A/D转换器被输入到中央处理器(CPU)，中央处理 器根据这些信号和车速计算出最优化的助力转矩。ECU把已经计算出来的参 数值作为电流命令值送到D/A转换器并转换为模拟量，再将其输入到电流控 制电路；电流控制电路把来自微处理器的电流命令值同电动机电流的实际值 进行比较，产生一个差值信号，该差值信号被送到驱动电路，该电路可驱动 动力装置并向电动机提供控制电流，即当转矩传感器和转角传感器的信号经 A/D转换器处理后，微处理器就在其内存中寻找与该信号相匹配的电动机电 流值，然后将此值输送给D/A转换器进行数字模拟转换，处理后的模拟信号 再送给限流器，由限流器来决定电动机驱动电路电流值的大小，由驱动电路 电流值的大小调整电动机转向辅助力矩的大小，电动机的力矩经离合器和减 速增扭机构后，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。
图10-7永磁式直流电动机 1-电磁离合器；2-涡轮；3-斜齿轮
图10-8电动机正反转控制电路
(3)电磁离合器 电动式EPS系统通常采用单片干式电磁离合器，其原理如图10-9所示。 （4）减速机构。 电动式EPS系统的减速机构与电动机相连，起减速增扭作用。蜗轮蜗杆减速 系统一般应用在转向轴助力式EPS系统上。 图10-10所示蜗轮蜗杆机构中，蜗杆5与电动机3的输出轴相连，通过蜗轮6 和蜗杆的啮合传动将电动机的转矩作用到转向轴1上，以实现转向助力。
图10-4阀部的等效液压回路
阀灵敏度控制式EPS系统的阀部等效液压回路如图10-4所示。当车辆停止 时，电磁阀完全关闭，如果此时向右转动转向盘，则高灵敏度低速专用小孔 1R及2R在较小的转向力矩作用下即可关闭，节流作用越小，获得的转向助力 也越大。
256B的RAM、4KB的ROM、8b字长的单片微机（微处理器）。
图10-11 电动式EPS系统电子控制单元基本组成
2．电动式EPS系统的工作原理 在操纵转向盘时，转矩传感器根据输入转向力矩的大小产生相应的电压 信号，转矩传感器信号经过A/D转换器被输入到中央处理器(CPU)，中央处理 器根据这些信号和车速计算出最优化的助力转矩。ECU把已经计算出来的参 数值作为电流命令值送到D/A转换器并转换为模拟量，再将其输入到电流控 制电路；电流控制电路把来自微处理器的电流命令值同电动机电流的实际值 进行比较，产生一个差值信号，该差值信号被送到驱动电路，该电路可驱动 动力装置并向电动机提供控制电流，即当转矩传感器和转角传感器的信号经 A/D转换器处理后，微处理器就在其内存中寻找与该信号相匹配的电动机电 流值，然后将此值输送给D/A转换器进行数字模拟转换，处理后的模拟信号 再送给限流器，由限流器来决定电动机驱动电路电流值的大小，由驱动电路 电流值的大小调整电动机转向辅助力矩的大小，电动机的力矩经离合器和减 速增扭机构后，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。
图10-7永磁式直流电动机 1-电磁离合器；2-涡轮；3-斜齿轮
图10-8电动机正反转控制电路
(3)电磁离合器 电动式EPS系统通常采用单片干式电磁离合器，其原理如图10-9所示。 （4）减速机构。 电动式EPS系统的减速机构与电动机相连，起减速增扭作用。蜗轮蜗杆减速 系统一般应用在转向轴助力式EPS系统上。 图10-10所示蜗轮蜗杆机构中，蜗杆5与电动机3的输出轴相连，通过蜗轮6 和蜗杆的啮合传动将电动机的转矩作用到转向轴1上，以实现转向助力。
(专)第十章_汽车电动助力转向系统
9
第十章
5、技术优势
汽车电动助力转向系统
1）节能环保 由于发动机运转时，液压泵始终处于 工作状态，液压转向系统使整个发动机燃油消耗量增加 了3％～5％，而EPS以蓄电池为能源，以电机为动力元 件，可独立于发动机工作，EPS几乎不直接消耗发动机 燃油。EPS不存在液压动力转向系统的燃油泄漏问题， EPS通过电子控制，对环境几乎没有污染，更降低了油 耗。 2）安装方便 EPS的主要部件可以配集成在一起，易 于布置，与液压动力转向系统相比减少了许多元件，没 有液压系统所需要的油泵、油管、压力流量控制阀、储 油罐等，元件数目少，装配方便，节约时间。
6
第十章
汽车电动助力转向系统
¾转向器小齿轮助力式 ：转向助力机构安装在转向 器小齿轮处。与转向轴助力式相比，可以提供较大 的转向力，适用于中型车。这种助力形式的助力控 制特性方面比较复杂。
1—转向盘；2—转向轴；3—EPS ECU；4—电动机；5—齿条；6—拉 杆；7—车轮；8—小齿轮；9—扭力杆；10—转向力矩传感器
3
第十章
2、工作原理
汽车电动助力转向系统
ECU根据转向传感装置和车速传感器传出的信号，确 定转向助力的大小和方向，并驱动电机辅助转向操作。 驾驶员在操纵方向盘进行转向时，转矩传感器检测到 转向盘的转向以及转矩的大小，将电压信号输送到电子控 制单元，电子控制单元根据转矩传感器检测到的转距电压 信号、转动方向和车速信号等，向电动机控制器发出指 令，使电动机输出相应大小和方向的转向助力转矩，从而 产生辅助动力。 汽车不转向时，电子控制单元不向电动机控制器发出 指令，电动机不工作。
8
第十章
汽车电动助力转向系统
4、电动式EPS主要部件的结构及工作原理 扭矩传感器 转矩传感器的作用是测量转向盘与转向器之 间的相对转矩，以作为电动助力的依据之 一。 电动机 最大电流一般为30A，电压为DC 12V，额定 转矩为10N·m左右。 电磁离合器 为了不使电动机和电磁离合器的惯性影响 转向系统的工作，离合器应及时分离，以 切断辅助动力。 减速机构 增大电动机的输出转矩。
第十章
5、技术优势
汽车电动助力转向系统
1）节能环保 由于发动机运转时，液压泵始终处于 工作状态，液压转向系统使整个发动机燃油消耗量增加 了3％～5％，而EPS以蓄电池为能源，以电机为动力元 件，可独立于发动机工作，EPS几乎不直接消耗发动机 燃油。EPS不存在液压动力转向系统的燃油泄漏问题， EPS通过电子控制，对环境几乎没有污染，更降低了油 耗。 2）安装方便 EPS的主要部件可以配集成在一起，易 于布置，与液压动力转向系统相比减少了许多元件，没 有液压系统所需要的油泵、油管、压力流量控制阀、储 油罐等，元件数目少，装配方便，节约时间。
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第十章
汽车电动助力转向系统
¾转向器小齿轮助力式 ：转向助力机构安装在转向 器小齿轮处。与转向轴助力式相比，可以提供较大 的转向力，适用于中型车。这种助力形式的助力控 制特性方面比较复杂。
1—转向盘；2—转向轴；3—EPS ECU；4—电动机；5—齿条；6—拉 杆；7—车轮；8—小齿轮；9—扭力杆；10—转向力矩传感器
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第十章
2、工作原理
汽车电动助力转向系统
ECU根据转向传感装置和车速传感器传出的信号，确 定转向助力的大小和方向，并驱动电机辅助转向操作。 驾驶员在操纵方向盘进行转向时，转矩传感器检测到 转向盘的转向以及转矩的大小，将电压信号输送到电子控 制单元，电子控制单元根据转矩传感器检测到的转距电压 信号、转动方向和车速信号等，向电动机控制器发出指 令，使电动机输出相应大小和方向的转向助力转矩，从而 产生辅助动力。 汽车不转向时，电子控制单元不向电动机控制器发出 指令，电动机不工作。
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第十章
汽车电动助力转向系统
4、电动式EPS主要部件的结构及工作原理 扭矩传感器 转矩传感器的作用是测量转向盘与转向器之 间的相对转矩，以作为电动助力的依据之 一。 电动机 最大电流一般为30A，电压为DC 12V，额定 转矩为10N·m左右。 电磁离合器 为了不使电动机和电磁离合器的惯性影响 转向系统的工作，离合器应及时分离，以 切断辅助动力。 减速机构 增大电动机的输出转矩。
汽车电动转向EPS课件
3、由于不需要加注液压油和安装液 压油管，所以系统的安装简便，自 由度大，而且成本低，无漏油故障 的发生，它比电控电动转向助力系统EPS组成： 电控电动转向助力系统EPS，由：装在 转向器输入端的扭矩传感器、电磁离合 器、电动机及变速器（减速机构）、电 脑（EPS/ECU）等元件组成。
0.2L。 2、系统中无液压油，无漏油故障。 3、电脑控制转向，有主动回正功能，直 行能力好。 4、电控助力系统损坏时，仍能机 械转向。 5、加装了转角传感器，给电脑提供转 角大小和快慢信号，提高了转向控制功能。
END！
（三）磁阻式扭矩传感器 （奥迪）： 输入轴上装有多极磁环， 输出轴上装有磁阻元件MRE， 两者用扭力杆弹性连接，可 相对角位移。转向时扭力杆 变形，多极磁环旋转，引起 磁通的变化，使磁阻元件的 阻值发生变化，因而输出电 压发生变化，它就是转向助 力的度量值，此信号输出给 电脑EPS/ECU。
六、EPS系统的电路原理图： 1、EPS转向助力系统由：EPS/ECU、 转矩传感器、控制电动机和离合器、 EPS故障指示灯、故障自诊断接口等组 成，它和电喷系统的ECU联网工作。
当转向盘转动时，因转向阻力的存在， 扭杆变形，两个光电元件之间的光电 信号值即出现差值，此差值即为转向 助力的度量值。转向力矩越大，扭杆 变形越大，差值角度就越大。此扭矩 和方向信号传送给ECU。
ECU再根据车速传感器信号以及车辆 状态信号（静态或动态），经过编程 处理，通过助力电动机，提供转向助 力量化控制。
3、直流电动机及减速机构—直流电动机的特点 是：转矩大、调速范围宽，改变驱动电流的大小， 即可使其转速突变，在适当的时候提供转向助力 转矩。电动机分：直流有刷永磁电动机和直流无 刷永磁电动机，前者可靠性差，但控制程序简单； 后者可靠性高，但其控制程序复杂。
《新能源汽车电气技术》课件：电动助力转向系统认知与检修
（2）EPS正常工作时，EPS根据接收来自VCU的车速信号、唤醒信 号及来自转矩传感器的转矩信号和EPS助力电动机的位置、转速、转子 位置、电流、电压信号等进行综合判断，以控制EPS助力电机的转矩、 转速和方向。
（3）转向控制器在上电200ms内完成自检，上电200ms后可以与 CAN线交互信息，上电300ms后输出转向故障和转向状态信息，上电 1200ms后输出控制系统版本信息。
任务1 电动助力转向系统认知与检修
2）操作注意事项 （1）当处理电子部件时 ①避免撞击电子部件，如EPS控制器和EPS电动机。如果这些部件跌 落或遭受严重撞击，则应该更换。 ②不要将任何电子部件暴露在高温或者潮湿的环境中。 ③不要触碰连接器端子，以防变形或者因静电引起故障。 （2）当处理机械总成时 ①避免撞击转向管柱或者转向机总成，特别是电动机或者转矩传感 器，如果这些部件遭受严重撞击，则应更换。 ②当移动管柱或者转向机总成时，不要提拉线束。 （3）当断开或重新连接连接器时 必须确认钥匙置于OFF位置。
任务1 电动助力转向系统认知与检修
提出任务
一辆荣威E50纯电动汽车，客户反映转向沉重，主管判断是助力转 向控制器故障，需要更换。你能完成这个任务吗？
任务1 电动助力转向系统认知与检修
任务要求
知识要求
1．能够描述电动助力转向系统的作用与类型； 2．能够描述电动助力转向系统的结构组成与工作原理； 3．能够描述电动助力转向系统的检修方法。
（4）当EPS检测到故障时，通过CAN总线向VCU发送故障信息， 并采取相应的处理措施。
任务1 电动助力转向系统认知与检修
3．电动助力转向系统检修 1）转向力的检查 转向力的检查有助于判断电动助力转向系统的工作情况。 （1）汽车停放在水平路面上，转向盘放置在平直向前位置。 （2）检查轮胎充气压力是否符合规定的要求。 （3）起动车辆。 （4）通过相切方向勾住转向盘上的弹簧秤测量转向力。 转向力标准：至少35N（3.5kg）。
（3）转向控制器在上电200ms内完成自检，上电200ms后可以与 CAN线交互信息，上电300ms后输出转向故障和转向状态信息，上电 1200ms后输出控制系统版本信息。
任务1 电动助力转向系统认知与检修
2）操作注意事项 （1）当处理电子部件时 ①避免撞击电子部件，如EPS控制器和EPS电动机。如果这些部件跌 落或遭受严重撞击，则应该更换。 ②不要将任何电子部件暴露在高温或者潮湿的环境中。 ③不要触碰连接器端子，以防变形或者因静电引起故障。 （2）当处理机械总成时 ①避免撞击转向管柱或者转向机总成，特别是电动机或者转矩传感 器，如果这些部件遭受严重撞击，则应更换。 ②当移动管柱或者转向机总成时，不要提拉线束。 （3）当断开或重新连接连接器时 必须确认钥匙置于OFF位置。
任务1 电动助力转向系统认知与检修
提出任务
一辆荣威E50纯电动汽车，客户反映转向沉重，主管判断是助力转 向控制器故障，需要更换。你能完成这个任务吗？
任务1 电动助力转向系统认知与检修
任务要求
知识要求
1．能够描述电动助力转向系统的作用与类型； 2．能够描述电动助力转向系统的结构组成与工作原理； 3．能够描述电动助力转向系统的检修方法。
（4）当EPS检测到故障时，通过CAN总线向VCU发送故障信息， 并采取相应的处理措施。
任务1 电动助力转向系统认知与检修
3．电动助力转向系统检修 1）转向力的检查 转向力的检查有助于判断电动助力转向系统的工作情况。 （1）汽车停放在水平路面上，转向盘放置在平直向前位置。 （2）检查轮胎充气压力是否符合规定的要求。 （3）起动车辆。 （4）通过相切方向勾住转向盘上的弹簧秤测量转向力。 转向力标准：至少35N（3.5kg）。
《汽车电器与电子控制技术》课程教学大纲
汽车电器与电子控制技术》课程教学大纲版本号：020232026课程英文名称：AutomotiveElectronicsandElectronicControlTechnology课程总学时：40讲课：32实验：8上机：适用专业：车辆工程、交通运输大纲编写（修订）时间：2017.5一、大纲使用说明（一）课程的地位及教学目标本课程为理论性兼有实践性的专业课程，是车辆工程专业、能源与动力工程学生学习汽车维修工程、内燃机电子控制技术的基础。
通过本课程的学习，可以使学生掌握汽车电子技术的基本理论、机构和应用，适应社会和行业的要求，为从事汽车电器与电子技术和汽车整车设计的研究、教学和实践应用奠定基础。
逐渐培养学生形成独立思考的学习习惯和工程人员严谨认真的工作作风。
使学生基本掌握汽车电器设备结构、原理和应用，掌握汽车现代电子控制系统的基本理论、结构原理和简单的检测方法及手段，培养电路分析的能力。
（二）知识、能力及技能方面的基本要求1、了解汽车与电子技术发展的关系，掌握电子控制系统的组成和基本工作原理，了解电子控制系统的共性和汽车电子控制系统的特点。
2、掌握发动机电子控制燃油供给系统的结构、原理和应用，掌握不同机构和类型的燃油供给系统的特点和工作方式，了解部分典型结构的结构和工作原理。
3、掌握汽车点火系统的分类、结构和原理，了解传统点火系统和现代电子点火系统中主要零部件的结构及工作原理。
4、掌握电子控制汽车制动防抱死系统基础理论和基本原理，了解典型防抱死系统的结构和工作方式，掌握简单的制动效能的计算。
5、掌握汽车驱动控制的基本原理和控制方法，了解汽车驱动系统与电子控制汽车制动防抱死系统相比较各自的特点。
6、掌握汽车自动变速器的分类、结构和原理，了解液力变矩器、行星齿轮变速器、电子控制机构的结构、作用和特点，可以进行简单的性能分析。
7、了解汽车空调、安全气囊、导航系统等汽车电子控制辅助系统的结构和基本原理，及辅助系统的使用对汽车主要性能的影响。
新能源汽车电气技术(第2版)课件：新能源汽车电动助力转向系统
按照助力电机的安装部位不同，EPS系统一般分为转向轴助力式、齿轮助力式和 齿条助力式3种类型
四、EPS系统的优缺点
1.EPS系统具有以下优点： 与其他转向系统相比，该系统突出的优点表现在： 1）更加节省能源和环保。因为EPS没有液压器件，所以可算得上是标准 的“按需供能型”系统，即在转向的情况下系统才工作，而汽车停止时或者 直线运行时完全不消耗任何能量，这样一来耗能就会相对较少。因此与液压 动力系统进行比较，可以节约能源80%到90%。而在不转向时，EPS燃油消耗 会降低2.5%；在使用转向系统时，则会减少5.5%。另外又因为在-40℃的低 温的状况下，EPS也可以较好地工作，而传统的液压系统只有液压油预热后 才可以工作，由于EPS没有起动时的预热过程，所以节省了许多能量。EPS也 不存在液态油的泄漏问题，从而也不会对环境造成严重的污染，符合了环保 的设计理念。 2）助力效果相对更好。EPS可根据汽车运行的不同工况，通过优化设计 助力特性曲线，获得准确的助力，助力效果十分理想。同时还可以通过控制 阻尼系数减小因为路面的干扰对转向系统产生的影响，保障车辆低速行驶时 的轻便性，提高汽车高速行驶时的稳定性，进而提高汽车的转向性能。
六、电动助力转向系统（EPS）工作原理
转向器选择齿轮齿条式，转向盘转矩通过扭矩传感器来测得。当没有转向动作时，助力 电机不工作；当驾驶员有转向操作时，扭矩传感器发出一个电压信号，电子控制单元（ECU） 根据电压信号值推算得到转向盘转矩的大小及方向，同时，车速传感器将检测到的当前车速 传递到电子控制单元（ECU），电子控制单元（ECU）先根据车速选择与之对应的助力特性曲 线，再根据转向盘转矩进行运算处理，得到目标助力转矩的大小以及方向，再经过一系列计 算确定助力电机的旋转方向和驱动电流的大小，助力电机根据得到的驱动电流提供相应的助 力转矩，减速增扭后作用到转向轴上，为转向系统提供与工况相适应的助力。
四、EPS系统的优缺点
1.EPS系统具有以下优点： 与其他转向系统相比，该系统突出的优点表现在： 1）更加节省能源和环保。因为EPS没有液压器件，所以可算得上是标准 的“按需供能型”系统，即在转向的情况下系统才工作，而汽车停止时或者 直线运行时完全不消耗任何能量，这样一来耗能就会相对较少。因此与液压 动力系统进行比较，可以节约能源80%到90%。而在不转向时，EPS燃油消耗 会降低2.5%；在使用转向系统时，则会减少5.5%。另外又因为在-40℃的低 温的状况下，EPS也可以较好地工作，而传统的液压系统只有液压油预热后 才可以工作，由于EPS没有起动时的预热过程，所以节省了许多能量。EPS也 不存在液态油的泄漏问题，从而也不会对环境造成严重的污染，符合了环保 的设计理念。 2）助力效果相对更好。EPS可根据汽车运行的不同工况，通过优化设计 助力特性曲线，获得准确的助力，助力效果十分理想。同时还可以通过控制 阻尼系数减小因为路面的干扰对转向系统产生的影响，保障车辆低速行驶时 的轻便性，提高汽车高速行驶时的稳定性，进而提高汽车的转向性能。
六、电动助力转向系统（EPS）工作原理
转向器选择齿轮齿条式，转向盘转矩通过扭矩传感器来测得。当没有转向动作时，助力 电机不工作；当驾驶员有转向操作时，扭矩传感器发出一个电压信号，电子控制单元（ECU） 根据电压信号值推算得到转向盘转矩的大小及方向，同时，车速传感器将检测到的当前车速 传递到电子控制单元（ECU），电子控制单元（ECU）先根据车速选择与之对应的助力特性曲 线，再根据转向盘转矩进行运算处理，得到目标助力转矩的大小以及方向，再经过一系列计 算确定助力电机的旋转方向和驱动电流的大小，助力电机根据得到的驱动电流提供相应的助 力转矩，减速增扭后作用到转向轴上，为转向系统提供与工况相适应的助力。
汽车电器电子教案第22、23讲
有的汽车上使用的循环球一齿条齿扇式转向器的传动比是可变的,它的齿条的齿顶(节圆)面是一个鼓形弧面.如图12—10所示。
循环球式转向器的正传动效率很高（最高可达90%—95%），故操纵轻便,使用寿命长.
3）蜗杆曲柄销式转向器
但双指销式结构复式,对蜗杆的加工精度要求也比较高。
二、转向操纵机构
转向操纵机构由转向盘、转向轴、转向管柱等组成，它的作用是将驾驶员转动转向盘的操纵力传给转向器.
转向系角传动比IW愈大，则克服一定的地面转向阻力矩所需的转向盘上的转向力矩便愈小，但IW不能过大，IW过大将导致转向操纵不够灵敏，即转向盘转动的圈数增加。
转向传真机构角传动比I2一般为1左右。转向器角传动比I1，货车约为16-32轿车约12-22。
第二节转向器及转向操纵机构
转向器是转向系中的减速增扭的传动装置，其功用是增大转向盘传到转向节的力并改变力的传递方向，目前应用较广泛的有齿轮齿条式、循环球式和蜗杆曲柄指销式等。
不论哪一类型的转向器,转向系各连接零件之间和传动副之间，总存在装配间隙.一般规定转向轮处于直线行驶，转向盘向左、向右的自由行程不超过15°。因此，转向器一般都设有传动副啮合间隙和轴承间隙调整装置。
一、转向器
1、齿轮齿条式转向器
齿轮齿条式转向器分两端输出式和中间(或单端)输出式两种。如图12—5所示P365
3、可分离式安全转向操纵机构
4、缓冲吸能式转向操纵机构
缓冲吸能式转向操纵机构从结构上能使转向轴和转向管柱在受到冲击后，轴向收缩并吸收冲击能量，从而有效地缓和转向盘对驾驶员的冲击，减轻其所受伤害的程度 。
第三节 转向传动机构
转向传动机构的功用是将转向器输出的力和运动传给转向轮，使二转向轮偏转角按一定关系变化，以实现汽车顺利转向。
循环球式转向器的正传动效率很高（最高可达90%—95%），故操纵轻便,使用寿命长.
3）蜗杆曲柄销式转向器
但双指销式结构复式,对蜗杆的加工精度要求也比较高。
二、转向操纵机构
转向操纵机构由转向盘、转向轴、转向管柱等组成，它的作用是将驾驶员转动转向盘的操纵力传给转向器.
转向系角传动比IW愈大，则克服一定的地面转向阻力矩所需的转向盘上的转向力矩便愈小，但IW不能过大，IW过大将导致转向操纵不够灵敏，即转向盘转动的圈数增加。
转向传真机构角传动比I2一般为1左右。转向器角传动比I1，货车约为16-32轿车约12-22。
第二节转向器及转向操纵机构
转向器是转向系中的减速增扭的传动装置，其功用是增大转向盘传到转向节的力并改变力的传递方向，目前应用较广泛的有齿轮齿条式、循环球式和蜗杆曲柄指销式等。
不论哪一类型的转向器,转向系各连接零件之间和传动副之间，总存在装配间隙.一般规定转向轮处于直线行驶，转向盘向左、向右的自由行程不超过15°。因此，转向器一般都设有传动副啮合间隙和轴承间隙调整装置。
一、转向器
1、齿轮齿条式转向器
齿轮齿条式转向器分两端输出式和中间(或单端)输出式两种。如图12—5所示P365
3、可分离式安全转向操纵机构
4、缓冲吸能式转向操纵机构
缓冲吸能式转向操纵机构从结构上能使转向轴和转向管柱在受到冲击后，轴向收缩并吸收冲击能量，从而有效地缓和转向盘对驾驶员的冲击，减轻其所受伤害的程度 。
第三节 转向传动机构
转向传动机构的功用是将转向器输出的力和运动传给转向轮，使二转向轮偏转角按一定关系变化，以实现汽车顺利转向。
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图4 电动机正反转控制电路
(4)离合器：离合器采用干式电磁式离合器，其功能是保证 EPS在预先设定的车速范围内闭合。
当车速超出设定车速范围时，离合器断开，电动机不再提供助力，转入手动转向状态。另外，当 电动机发生故障时，离合器将自动断开。
工作原理 :当电流通过滑环进入离合器
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，电动机的 动力经过电机轴、主动轮、压板、花键、 从动轴传给执行机构。
二.电动助力转向系统结构及工作原理
2.1 电动助力转向系统结构
(1)转矩传感器：转矩传感器用于检测作用于转向盘上的转矩信号的大小与方向。
扭杆式电位计转矩传感器基本原理
在线圈的 U、T两端施加连续的脉冲电压信号 Ui， 当转向杆上的转矩为零时，在 V、W两端的电位 差Uo＝0。如果转向杆上存在转矩时，定子与转 子的相对转角不为零，此时转子与定子间产生 角位移 θ。各个极靴的磁通产生差别，电桥失去 平衡，在 V、W之间出现电位差。这个电位差与 杆的扭转角 θ和输入电压 Ui成比例。若比例系数 为k则有
2.助力转向的概念
助力转向系统是指在驾驶员的控制下，借助于汽车发动机通过液压泵产生的液 体压力或电动机驱动力来实现车轮转向。是一种以驾驶员操纵方向盘（转矩和转角）
为输入信号，以转向车轮的角位移为输出信号的伺服机构。
3.助力转向双动伺服机构
图1 助力转向双动伺服机构
4.助力转向系统的类型
?电子控制式液压助力转向系统（EHPS） ?传统液压助力转向系统（HPS） ?电动助力转向系统（EPS）
(3)电动机: EPS的动力源是电动机，通常采用无刷永磁式直流电动机，其功能是根据 ECU的
指令产生相应的输出转矩。转向助力用的电动机需要正反转控制。一种比较简单适用的转向
助力电动机正反转控制电路如图 4所示。
控制三极管基极电流
信号触发端
a1端得到输入信号时电动机 有电流通过而正转
a2端得到输入信号时电动机 有电流通过而反转
U o ? kUi?
由V、W两端的电位差 Uo就可以知道转向盘杆的扭转 角，从而便可以知道转向盘杆的转矩。
图3 转矩传感器基本原理图
(2)车速传感器:车速传感器常采用电磁感应式传感器，安装在变速箱上。该传感器根据车速
的变化，把主副两个系统的脉冲信号传送给 ECU ，由于是两个系统，因此信号的可靠性提高 了。
5.对助力转向系统的要求
助力转向系统应达到如下要求： （1）能有效减小操纵力，特别是停车转向操纵力。而行车转向的操纵力应不
大于250N。 （2）转向灵敏性好。助力转向的灵敏度是指在转向器操纵下，转向助力器产
生助力作用的快慢程度。助力作用快，转向就灵敏。 （3）具有直线行驶的稳定性，转向结束时转向盘应可自动回正；驾驶员应有
第十章 汽车电动助力转向系统
1.概述 2.电动助力转向系统结构和工作原理 3.电动助力转向系统的简单模型与运动特性 4.电动助力转向的控制方法 5.电动助力转向系统实例和检修 6.电动助力转向系统性能台架试验
一.概述
1.助力转向的产生背景
传统的转向系统不能很好的解决转向时“轻”与“灵”的矛盾。即高的转向灵敏 性和好的操纵轻便性不可兼得。 为解决这一矛盾，除采取尽量减轻自重、选择最佳 轴荷分配、提高转向系统传动效率、减小主销后倾角、选择最佳转向器速比曲线等 措施外，通常都采用助力转向方式。
图5 电磁离合器工作原理图 1－滑环 2－线圈 3－压板 4－花键 5－从动轴 6－主动轮 7－滚珠轴承
(5) 减速机构:减速机构是用来增大电动机的输出转矩。
(6) 电子控制单元（ECU）：EPS的电子控制单元通常是一个 8位单片机系统 ，是由一个
8位单片机，另加 一个 256字节的 RAM 、4KRAM 及一个 D/A 转换器 组成。其工作过程是当 转 矩信号 和车速信号 输入单片机后，单片机根据这些信号计算出 最优化助力转矩 ，然后输出 此值给 D/A转换器 ，输出电流指令信号给电机控制电路，由控制电路以决定电动机作用的大 小和方向。 ECU 还具有安全保护和故障诊断功能 。
良好的“路感”。 （4）要有随动作用。转向车轮的偏转角和驾驶员转动转向盘的转角保持一定
的关系，并能使转向车轮保持在任意偏转角位置上。 （5）工作可靠。当助力转向失效或发生故障时，应能保证通过人力进行转向
操纵。
6.电动助力转向系统（ EPS）
EPS是利用电动机作为助力源，根据车速和转向参数等，由电子控制单元（ ECU） 完成助力控制。
图2 电动助力转向系统结构示意图 1－转向盘 2－转向轴 3－电动机 4－离合器 5－齿条 6－小齿轮 7－横拉杆 8－输出轴 9－减速机构 10－转矩传感器
电动助力转向系统（EPS）与液压助力转向系统（HPS）相比，具有以下优点： （1）助力性能优 （2）效率高 （3）耗能少 （4）“路感”好 （5）回正性好 （6）对环境污染少 （7）可以独立于发动机工作 （8）应用范围广 （9）装配性好易于布置
2.2电动助力转向系统的工作原理
如图2所示，
不转向时，助力电动机不工作； 当方向盘转动时，与转向轴相连的转矩传感器不断地测出作用于转向轴上的转矩，并由此
产生一个电压信号；同时，由车速传感器测出的汽车车速，也产生一个电压信号。这两路信号 均被传输到电子控制单元（ ECU ），经过其运算处理后，由 ECU 向电动机和离合器发出控制指 令，即向其输出一个适合的电流，在离合器结合的同时使电动机转动产生一个转矩，该转矩经 与电动机连在一起的离合器、减速机构减速增矩后，施加在输出轴上，输出轴的下端与齿轮齿 条转向器总成中的小齿轮相连，于是由电动机发出的转矩最后通过齿轮齿条转向器施加到汽车 的转向机构上，使之得到一个与工况相适应的转向助力。
三.电动助力转向系统的简单模型与运动特性
3.1电动助力转向系统动态模型的建立 依据牛顿运动定理，系统的运动方程为
转向轴：J s???s
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