电动助力转向系统.docx

认识电动式电控动力转向系统结构组成：电子控制电动式动力转向系统主要由车速传感器、转矩传感器、转角传感 器、电子控制器ECU、电动机及减速机构等组成扭矩传感器用于检测作用于转向盘上的 扭矩信号的大小与方向;车速传感器常采用电磁感应式传感器通过感应电流改变磁场的大小, 安装在变速箱上;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扭矩;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 手动转向状态减速机构是用来增大电动机的输出扭矩，主要有两种形式:蜗轮蜗杆减速机构 和双行星齿轮减速机构；工作原理：电助力转向系统的工作原理如下：首先，转矩传感器测出驾驶员施加在转 向盘上的操纵力矩，车速传感器测出车辆当前的行驶速度，然后将这两个信号传递给ECU； ECU根据内置的控制策略，计算出理想的目标助力力矩，转化为电流指令给电机；然后， 电机产生的助力力矩经减速机构放大作用在机械式转向系统上，和驾驶员的操纵力矩一起克 服转向阻力矩，实现车辆的转向性能特点：只在转向时电机才提供助力，以显著降低燃油消耗。

传统的液压助力转向 系统有发动机带动转向油泵，不管转向或者不转向都要消耗发动机部分动力而电动助力转 向系统只是在转向时才由电机提供助力，不转向时不消耗能量因此，电动助力转向系统可 以降低车辆的燃油消耗与液压助力转向系统对比试验表明：在不转向时，电动助力转向可 以降低燃油消耗2.5% ；在转向时，可以降低5.5%2、电动助力转向系统提供的助力大小 可以通过软件方便的调整在低速时，电动助力转向系统可以提供较大的转向助力，提供车 辆的转向轻便性；随着车速的提高，电动助力转向系统提供的转向助力可以逐渐减小，转向 时驾驶员所需提供的转向力将逐渐增大，这样驾驶员就感受到明显的“路感”，提高了车辆稳 定性电动助力转向系统还可以施加一定的附加回正力矩或阻尼力矩，使得低速时转向盘能 够精确的回到中间位置，而且可以抑制高速回正过程中转向盘的振荡和超调，兼顾了车辆高、 低速时的回正性能3、结构紧凑，质量轻，生产线装配好，易于维护保养电动助力转向 系统取消了液压转向油泵、油缸、液压管路、油罐等部件，而且电机及减速机构可以和转向 柱、转向器做成一个整体，使得整个转向系统结构紧凑，质量轻，在生产线上的装配性好， 节省装配时间，易于维护保养。

4、通过程序的设置，电动助力转向系统容易与不同车型 匹配，可以缩短生产和开发的周期由于电动助力转向系统具有上述多项优点，因此近年来 获得了越来越广泛的应用故障诊断与排除电动助力转向系统故障实例诊断根据EPS系统控制线路，对EPS系统各组成部件进行如下故障诊断1. 转矩传感器故障诊断电动助力转向系统应用的是摆臂式的转矩传感器其工作原理相当于一个电位计，它具有双 回路输出，即主扭矩（对应IN+端电压值）、副扭矩（对应IN-端电压值）输出，其主、副扭 矩输出特性所示，即当转矩传感器正常工作时，电位计的两个输出即主扭和副扭信号，理论 上,正常工作范围在IV〜4V,并且当转向盘处于中间位置时，转矩传感器的主扭和副扭的输 出电压均为2.5V一旦其本身及信号采集电路出现异常，输入CPU的主、副扭矩信号将大于 4V或小于IV或两信号之差超过3V但实际车辆行驶中，虽然硬件和软件设计中考虑了各种 抗干扰措施，各种偶尔的噪声或振动还是或多或少的会引起转矩信号的暂时偏差，而这种偏 离是暂时的且系统能自动修复，故将转矩信号的异常界限值设为L9V-4.1V,并且只有当信 号值超出其范围持续一定时间（如30ms），才判定转矩传感器有故障，这样可以减少因其它 外界原因而引起对转矩传感器故障的误判。

此外，转矩传感器的信号检测是建立在_5V的稳 压电源基础上的，稳压电源电路的正常与否将直接影响到主、副扭矩信号因此在检测转矩 传感器主、副扭矩信号异常之前，首先判断转矩传感器电源电压是否在规定范围内考虑到 三端稳压集成块在环境温度影响下其输出电压会有±0.1V的偏差，因此我们规定其正常输 出电压为5±0.2V如果CPU检测到电源电压异常，此时就跳过对转矩传感器信号的检测， 这样可以避免对转矩传感器本身故障的误判2. 电机故障诊断转向助力大小是通过控制电机电流来实现，因此检测电机两端的实际控制电流就显得非常重 要电机电流采集电路，通过测量串联在驱动回路中的精密电阻两端的电压，经过信号放大 和适当的电容滤波，然后通过端口反馈给CPU,此时程序设计将此电压与理论计算电压进行 比较，如果两者悬殊过大；或者连续几分钟之内的平均电流消耗超过预先规定的数值，就判 断电机及其线路有故障3. 车速和发动机转速信号故障诊断车速信号和发动机转速信号都是数字信号，因此不需要经过A/D转换，只需经过一定的整形 电路，就可以直接送给CPU的定时器/计数器端口，然后通过计数器对波形的一定时间内的 计数即可采集车速和发动机转速。

车速整形电路，车速信号通过一定的滤波和比较器比较， 然后直接送给CPU的计数器通过信号的采集，然后与相应工况的规定值比较，即可以诊断 故障4. 电磁离合器故障诊断电磁离合器连接了助力电机和转向柱，它的分离与接合稳定与否将直接影响转向特性，因此 系统工作时，其状态信号要及时反馈给CPU电磁离合器状态信号采集电路所示：当离合器 处于接合状态时，端口输出高电流；反之，输出低电流因此离合器线路断开或短路可以 通过端口反应5. 控制单元电源线路故障诊断当点火开关闭合时，蓄电池电压将通过端口送给CPU，因此当端口检测的电压信号低于10V, 程序设计就可以控制故障灯显示蓄电池电压太低6. 控制单元故障诊断控制单元主要由电子元件和软件组成，其本身不易出现故障我们主要通过在硬件方面进行 合理的布线和相应的滤波、抗干扰等措施来减少故障的发生；软件上通过使用看门狗技术、 容错技术和设置软件陷阱等处理程序运行时的“跑飞”和“死循环”等问题7. 故障代码显示控制及安全防范措施当系统检测到各组成部件出现上述异常之一，且持续时间超过相应的规定值，程序设计就通 过对端口间断的置0或1,故障显示控制电路就控制发光二极管（故障灯）闪烁，其中闪烁的 次数和延续的时间（各种故障代码）通过计数指针和延时子程序实现。

比如主扭矩信号出现 异常，指示灯将显示故障代码号DTC11，亮1.5S，暗2S；再亮0.5S，暗3S,往复进行，直至 故障排除，称“一长一短”故障显示的同时，程序设计也对端口分别置1和0,经过电磁 离合器控制电路和继电器控制电路使得电磁离合器和继电器同时被切断，以确保电机助力完 全被切断，从而确保行车安全。