汽车电控系统诊断与调试教案-5.电控助力转向系统
汽车电动助力转向系统的控制策略分析
汽车电动助力转向系统的控制策略分析陈军明（郑州宇通客车股份有限公司,郑州 450000）摘 要：汽车转向为汽车行业各项性能中的重要组成部分，电动助力转向技术属于其他类别的新兴技术，动力转向模式区别于传统电力的工作原理，其主要是通过电子控制系统的具体操作单元，电子控制系统传感器主要以采集信号控制功率的电机运行，从而辅助汽车在转向方面的功能实现。
总之，汽车电动助力转向系统是目前电子控制技术研究中的一项重要领域，应对其相关软件控制器进行合理设计，使系统基本助力特性得到有效调整，从而使驾驶要求得到有效提升。
关键词：汽车技术；电动助力转向；系统控制0 引言 交通工具的使用和发展人类社会在任何时代都具有技术提前性，汽车出现后，成为了陆地上的交通工具，有不可替代的作用在。
现代社会人们逐渐增强汽车的功能指标要求，同时在细节层面的优化发展的关键点之一。
操作汽车时，转向在驾驶的过程中是必不可少的步骤，除了司机需要按照操作标准进行设备调整，在汽车内部零件和设备系统的优化，科技水平也在不断上升，从传统转向系统液压制动转变为今天已经开始使用电动助力转向，这是一个技术的飞跃，同时，是汽车应用领域的一个巨大进步。
其改变了过去机械传动在实际运行中故障率高的问题，该技术的具体发展与汽车行业综合技术水平的提高密切相关。
1 汽车电动助力转向系统的概述 汽车电动助力转向系统的基本结构和位置各不相同，主要包括转向轴动力结构、齿轮动力结构和齿条动力结构。
虽然位置上有一定差异，但基本工作原理是相似的，其中最典型的是转向轴动力结构。
结构主要取决于输入轴和输出轴的力量，通过基本驱动机制来指导整个方向盘转向杆，也可以确保司机在现实操作过程中，通过输入角位移，速度传感器的对车速进行有效测试，确保传输操作信号及电子控制单元（ECU）的实现有效采集、从而确定电子控制单元（ECU）的功率大小和方向值，可以得出与之相对应的输出转矩功率，可以指导驱动电路的控制信号，以促进整体转向轴电压和电流对动力转向功能基本电机输出转矩的实现过程中的整体实时控制。
浅谈汽车电动助力转向系统调校
图1 某7座运动型多功能车电机特性曲线图2 某7座运动型多功能车转向助力曲线
106
2018.12
图4 转向机安装点结构
2.3 转向系统刚度
经过多轮实车验证，转向管柱和转向机总成刚度的提升，最终
使转向系统刚度提升为1.8～1.9 N·m/°，再配合转向助力曲线调校，
能有效改善中间位置感觉，增强路感。
针对上述电动助力转向系统调校方法的陈述，电机输出力矩，
即转速曲线是在车型整车参数确定之后，EPS计算选型时进行确定。
一般情况下，电机特性曲线一经确定，后续调校过程不再更改。
转
向助力曲线和主动回正曲线是整个转向系统匹配调校过程中的主要图3 某7座运动型多功能车主动回正参数
2 硬件调试
某款运动型多功能车助力曲线调整到极限时，仍存在中间位置
感差问题，此时需从转向管柱和转向机硬件上，提升整个系统的刚
度以改善中间位置感。
2.1 转向管柱总成刚度
转向管柱总成刚度值低，转向时扭杆响应迟滞，产生较大的
中间位置“死区”；转向管柱总成刚度高，转向手力值大。
因此，合
适的总成刚度是提升转向性能的重要参数。
针对某款运动型多功能。
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
汽车电动助力转向系统的设计(DOC41页)
汽车电动助力转向系统的设计第1章绪论1.1汽车转向系统简介汽车转向系是用来维持或者改变汽车行驶方向的机构，在汽车转向行驶时，保证各转向轮之间有协调的转角关系。
它由转向操纵机构、转向器和转向传动机构组成。
转向系统作为汽车的一个重要组成局部，其性能的好坏将直截了当碍事到汽车的转向特性、稳定性、和行驶平安性。
目前汽车转向技术要紧有七大类：手动转向技术〔MS〕、液压助力转向技术〔HPS〕、电控液压助力转向技术〔ECHPS〕、电动助力转向技术〔EPS〕、四轮转向技术〔4WS〕、主动前轮转向技术〔AFS〕和线控转向技术〔SBW〕。
转向系统市场上以HPS、ECHPS、EPS应用为主。
电动助力转向具有节约燃料、有利于环境、可变力转向、易实现产品模块化等优点，是一项紧扣当今汽车开展主题的新技术，他是目前国内转向技术的研究热点。
转向系的设计要求(1)汽车转弯行驶时，全部车轮应绕瞬时转向中心旋转，任何车轮不应有侧滑。
不满足这项要求会加速轮胎磨损，并落低汽车的行驶稳定性。
(2)汽车转型行驶后，在驾驶员松开转向盘的条件下，转向轮能自动返回到直线行驶位置，并稳定行驶。
(3)汽车在任何行驶状态下，转向轮都不得产生共振，转向盘没有摆动。
(4)转向传动机构和悬架导向装置共同工作时，由于运动不协调使车轮产生的摆动应最小。
(5)保证汽车有较高的机动性，具有迅速和小转弯行驶能力。
(6)操纵轻便。
(7)转向轮碰撞到障碍物以后，传给转向盘的反冲力要尽可能小。
(8)转向器和转向传动机构的球头处，有消除因磨损而产生间隙的调整机构。
(9)在车祸中，当转向轴和转向盘由于车架或车身变形而共同后移时，转向系应有能使驾驶员免遭或减轻损害的防伤装置。
(10)进行运动校核，保证转向轮与转向盘转动方向一致。
1.2EPS的特点及开展现状EPS与其他系统比立关于电动助力转向机构(EPS)，电动机仅在汽车转向时才工作并消耗蓄电池能量；而关于常流式液压动力转向机构，因液压泵处于长期工作状态和内泄漏等缘故要消耗较多的能量。
汽车电动助力转向系统的维护与故障诊断探讨
车辆工程技术115维修驾驶汽车电动助力转向系统以电子控制技术为技术支撑，通过改善汽车动态与静态性能，保证驾驶的舒适，提升汽车行驶的安全性。
汽车电动助力转向系统最大的优势则体现在工作效率高、能耗少上，但是其优势性能的发挥建立在日常的检修维护基础之上，也要求检修维护人员掌握故障处理技巧，做到故障的有效、快速处理，确保其性能的有效发挥。
1 汽车电动助力转向系统概述其主要构成是ECU控制器、管柱、扭矩角度传感器、无刷电机。
汽车电动助力转向系统利用无刷电机提供转向助力，出现转向动作时，传感器可以迅速测定转向角度大小，及时将信号传输给ECU控制器，而其接收到车速及相关信号后，指导实现电动助力转向系统的实时控制。
2 汽车电动助力转向系统常见故障诊断2.1 汽车电动助力转向系统的常见故障最常见的故障是汽车电动助力转向系统无助力或者误助力。
前者指其运行过程中驾驶员需要助力时电动助力转向系统却无法及时提供助力支持，这一故障发生率较高[1]。
导致其无助力的原因是多方面的，有离合器失效断开、电机驱动电路失效的原因，也有直流电机发生故障的原因。
而误助力是指驾驶员驾驶汽车不需要电动助力转向系统助力时，该系统却提供了助力。
相对来说，该类型故障发生率较低，多为传感器失效故障、离合器错误断开等原因引起。
除了这两大故障之外，左右转向力矩不均、前进途中车辆偏于一侧、电机工作不正常等也是常见故障。
2.2 电动助力转向系统故障检修在发现故障后应及时检修分析车辆具体情况，判断故障部位。
检修传动带，传动带作为核心的连接部件，类型较多，应用广泛。
传动带检查的重点是其松紧度的检查，还有其与带轮的配合情况检查。
检查储液罐，主要检查储液罐中的油脂状态，一旦油脂出现问题，必须及时更换，其使得车身水平的基础上，让发动机处于怠速状态。
故障后要重点检查液面是否有乳化现象，且及时清除旧液压油，更换新液压油，检查空气排放情况，检查系统内是否存在气泡，如果发现有气泡，则认为有空气进入系统，及时排出空气，直到不再产生气泡。
电控液压助力转向系统组成和工作原理
电控液压助力转向系统组成和工作原理简介电控液压助力转向系统（EHPS）是现代汽车转向系统的重要部分，它结合了电子控制和液压动力，以提供更精确、更稳定的转向助力。
以下是电控液压助力转向系统的组成和工作原理的详细介绍。
一、组成电控液压助力转向系统主要由以下几个部分组成：1.转向柱：这是驾驶员操作转向的主要设备，转向柱上装有转向盘。
2.电动助力泵：该设备由电动机驱动，将油从储油罐中泵出，增加液压压力。
3.储油罐：储存液压油，同时保持液压系统的压力。
4.动力转向器：这是一个将液压能转化为机械能的装置，它利用阀控制液压油的流动，从而产生转向助力。
5.电子控制单元（ECU）：根据车速、方向盘转角等信息，控制电动助力泵的运转和提供转向助力的大小。
二、工作原理电控液压助力转向系统的工作原理可以概括为以下几点：1.电动助力泵：电动助力泵由电动机驱动，根据ECU的指令调整输出压力。
在低速时，电动机产生的助力较大，以增强转向性能；在高速时，电动机产生的助力较小，以保证稳定性。
2.液压回路：当驾驶员转动方向盘时，动力转向器中的阀会开启，使液压油流入助力缸中。
液压缸中的活塞受到液压力，推动转向柱和转向轮转动。
同时，液压回路中的单向阀确保液压油只能流向一个方向，防止回流。
3.电子控制单元：ECU根据车速、方向盘转角等信息，计算出合适的助力大小和方向。
它通过调节电动机的电流或电压，控制电动助力泵的输出压力，从而提供合适的助力。
此外，ECU还可以监控系统的运行状态，如有异常会立即采取措施。
4.反馈系统：在电控液压助力转向系统中，还设有反馈系统。
反馈系统通过传感器监测方向盘的转角和速度、车速等信息，将这些信息反馈给ECU。
ECU根据这些信息调整助力泵的工作状态，确保系统始终处于最佳工作状态。
5.液压油的循环：在系统中，液压油不断地在回油管路和助力缸之间循环流动。
回油管路中的温度传感器可以监测液压油的温度，防止过高或过低。
如果液压油的温度过高，系统会自动减少助力泵的工作时间，或者开启冷却系统降低温度。
电控动力转向系统工作原理
电控动力转向系统工作原理1. 介绍电控动力转向系统是现代汽车的重要组成部分之一。
它通过使用电机而非传统的机械结构来改变车辆的转向力，提高驾驶的舒适性和安全性。
本文将深入探讨电控动力转向系统的工作原理。
2. 动力转向系统分类动力转向系统可以分为液压助力转向系统和电动助力转向系统两种类型。
液压助力转向系统使用液压泵和液压缸来提供转向助力，而电动助力转向系统使用电机来提供转向助力。
本文重点介绍电动助力转向系统的工作原理。
2.1 液压助力转向系统液压助力转向系统的工作原理如下： 1. 驾驶员通过方向盘施加转向力。
2. 这个转向力通过液压泵传递给液压缸。
3. 液压泵将液压油压力提高，并将其送入液压缸。
4. 液压油压减小后，液压缸将转向力传递给转向齿条。
5. 转向齿条将转向力传递给车轮，实现转向效果。
2.2 电动助力转向系统电动助力转向系统的工作原理如下： 1. 驾驶员通过方向盘施加转向力。
2. 转向传感器检测到转向力，并将信号发送给电控单元。
3. 电控单元根据转向传感器的信号判断所需转向助力。
4. 电机控制单元接收电控单元的指令，并根据指令控制电机输出转向助力。
5. 电机通过转向齿条将转向助力传递给车轮，实现转向效果。
3. 电动助力转向系统的优势与传统的液压助力转向系统相比，电动助力转向系统具有许多优势： - 减少能源消耗：电动助力转向系统不需要液压泵，因此没有液压系统的能源消耗。
- 提高燃油经济性：电动助力转向系统减少了功耗，因此可以减少燃油消耗。
- 提升驾驶舒适性：电动助力转向系统可以根据驾驶条件自动调整转向助力，提供更好的驾驶舒适性。
- 增强安全性：电动助力转向系统可以根据驾驶条件调整转向助力，提高车辆的稳定性和操控性，增强驾驶安全性。
4. 电动助力转向系统的工作原理详解电动助力转向系统的工作原理可以进一步分为以下几个步骤：4.1 检测转向力转向传感器位于方向盘附近，可以检测到驾驶员施加的转向力。
电控转向系统的组成及工作原理 -回复
电控转向系统的组成及工作原理-回复电控转向系统是现代汽车的重要组成部分之一，它通过电子控制单元（ECU）和各种传感器来实现对车辆转向的精确控制。
本文将详细介绍电控转向系统的组成及工作原理，以帮助读者更好地理解该系统的作用和运行方式。
一、电控转向系统的组成1. 电子控制单元（ECU）：作为系统的核心，ECU负责接收和处理来自传感器的输入信号，并通过执行器控制实现对转向的操控。
ECU通常由一个或多个微处理器、存储器和接口电路组成。
2. 电动助力转向系统（EPAS）：电动助力转向系统通过电动机提供操控助力，以降低驾驶人的转向力度。
该系统由电动助力转向机构、传感器和驱动电机组成。
3. 角位传感器：角位传感器用于检测转向轮的转向角度和角速度，并将这些信息传送给ECU。
常用的角位传感器包括电位器传感器和霍尔传感器。
4. 转向力传感器：转向力传感器用于测量驾驶人在转向时所施加的力或扭矩，并将此信息传送给ECU。
这些传感器使系统能够根据驾驶人的操控力度来调整转向助力的大小。
5. 转向角速度传感器：转向角速度传感器用于测量车辆的转向速度和加速度，并将这些信息传送给ECU。
这些传感器对于实现对车辆转向的精确控制至关重要。
6. 车速传感器：车速传感器用于测量车辆的速度，并将此信息传送给ECU。
车速信息对于系统精确控制车辆转向力度和转向助力的大小起着重要作用。
7. 信号输入和输出接口：这些接口用于与其他车辆系统进行数据交换，例如制动系统、稳定控制系统和巡航控制系统等。
二、电控转向系统的工作原理电控转向系统的工作原理可以分为以下几个步骤：1. 传感器输入：电子控制单元通过接收并处理来自角位传感器、转向力传感器、转向角速度传感器和车速传感器的输入信号，获取车辆转向相关的信息。
2. 数据处理：ECU通过对传感器输入信号进行处理和分析，计算出驾驶人的转向操控需求和车辆当前的转向状态。
3. 助力电机控制：当ECU确定驾驶人施加了转向作用后，它会控制电动助力转向系统中的电动助力转向机构，通过驱动电机产生相应的转向助力。
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EPS主要由方向盘转角传感器、转向力矩传感器、电动机、离合器、减速机构、车速传感器和EPS ECU等组成。
三、电动式电控动力转向系统的工作原理（0.5学时）
汽车转向时，驾驶员转动转向盘，转角传感器将转向及转速度等信号送给电脑EPS ECU，电脑接收转角传感器、车速传感器、发动机转速传感器等信号，经过分析处理，输出不同的电流，控制电机的转向及转向转矩的大小，电机输出的转矩通过减速器减速、增扭及变向后，将动力传给齿轮齿条转向器，转向器将动力传给左、右转向节臂，带动车轮转动，从而使车轮摆动，实现汽车转向。
EPS是一种直接依靠电机提供辅助扭矩的动力转向系统，安装EPS的汽车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矩电压信号、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。可使汽车在停车或低速行驶时转向操纵力减小，在高速行驶时适当增大转动操纵力，从而提高整车行驶过程中的转向力。
《汽车电控系统诊断与调试》课程教案
授课内容
项目4电控助力转向系统
授课学时
1学时
教学目的
能正确描述EPS的组成和工作原理
教学重பைடு நூலகம்、难点
EPS的组成、EPS的工作原理
教具和媒体使用
多媒体课件、板书
教学方法
讲授法
教学过程
一、电控助力转向系统的分类（0.25学时）
电控助力转向系统根据动力源不同可分为液压式电控动力转向系统和电动式电控动力转向系统。
作业、思考
一、电动式电控动力转向系统的组成
1.电控动力转向系统依靠电机提供辅助扭矩的动力转向系统，请同学们简述下其结构组成。
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二、电动式电控动力转向系统的工作原理
2.EPS可使汽车在停车或低速行驶时转向操纵力减小，在高速行驶时适当增大转动操纵力，请同学们简述下EPS是如何实现这一功能的。
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