汽車電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)

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1、單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,*,第十章汽車電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng),第一節(jié)概述,第二節(jié)電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理,第三節(jié)電動助力轉(zhuǎn)向的控制方法,第四節(jié)電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)實(shí)例,第五節(jié)電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)性能臺架試驗(yàn),第六節(jié)電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)檢測試驗(yàn),第一節(jié)概述,一、對助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的要求,1)能有效減小操縱力，特別是停車轉(zhuǎn)向操縱力。,2)轉(zhuǎn)向靈敏性好。,4)要有隨動作用。,5)工作可靠。,二、助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的功用,圖10-1助力轉(zhuǎn)向雙動伺服機(jī)構(gòu),第一節(jié)概述,三、助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的類型,1.傳統(tǒng)液壓式助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng),2.電子控制式液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng),圖10-2

2、電子控制式液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng),1鎖銷2小齒輪軸3左腔4右腔5活塞6動力缸7橫拉桿8齒條,9小齒輪10轉(zhuǎn)向齒輪箱11柱塞12油壓反力室13電磁閥14油泵15儲油罐,16分流閥17阻尼孔18旋轉(zhuǎn)閥19扭桿20控制閥軸,第一節(jié)概述,3.電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng),四、電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的特點(diǎn),(1)助力性能優(yōu)EPS能在各種行駛工況下提供最佳助力，減小由路面不平所引起的對轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的擾動，改善汽車的轉(zhuǎn)向特性，減輕汽車低速行駛時的轉(zhuǎn)向操縱力，提高汽車高速行駛時的轉(zhuǎn)向穩(wěn)定性，進(jìn)而提高汽車的主動安全性；并且可通過設(shè)置不同的轉(zhuǎn)向手力特性來滿足不同使用對象的需要。,(2)效率高HPS為機(jī)械和液壓連接，效率較低，一般為60%70

3、%；而EPS為機(jī)械與電動機(jī)直接連接，效率高，有的可高達(dá)90%以上。,(3)耗能少汽車在實(shí)際行駛過程中，處于轉(zhuǎn)向的時間約占行駛時間的5%。,第一節(jié)概述,(4)“路感”好由于EPS內(nèi)部采用剛性連接，系統(tǒng)的滯后特性可以通過軟件加以控制，且可以根據(jù)駕駛員的操作習(xí)慣進(jìn)行調(diào)整。,(5)回正性好EPS結(jié)構(gòu)簡單，內(nèi)部阻力小，回正性好，從而可得到最佳的轉(zhuǎn)向回正特性，改善汽車操縱穩(wěn)定性。,(6)對環(huán)境污染少HPS液壓回路中有液壓軟管和接頭，存在油液泄漏問題，而且液壓軟管不可回收，對環(huán)境有一定污染；而EPS對環(huán)境幾乎沒有污染。,(7)可以獨(dú)立于發(fā)動機(jī)工作EPS以電池為能源，以電動機(jī)為動力元件，只要電池電量充足，不論

4、發(fā)動機(jī)處于何種工作狀態(tài)，都可以產(chǎn)生助力作用。,第一節(jié)概述,(8)應(yīng)用范圍廣EPS可用于各種汽車，目前主要用于轎車和輕型載貨汽車上；而對于環(huán)保型純電動汽車，由于沒有發(fā)動機(jī)，EPS為最佳選擇。,(9)裝配性好且易于布置因?yàn)镋PS系統(tǒng)零部件數(shù)目少，主要部件均可以組合在一起，所以整體外形尺寸比HPS小，這為整車布置帶來方便，且易于在裝配線上安裝。,第二節(jié)電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理,一、電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結(jié)構(gòu),圖10-3電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng),結(jié)構(gòu)示意圖,1轉(zhuǎn)向盤2轉(zhuǎn)向軸3電動機(jī),4離合器5齒條6小齒輪,7橫拉桿8輸出軸,9減速機(jī)構(gòu)10轉(zhuǎn)矩傳感器,第二節(jié)電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理,1.轉(zhuǎn)矩傳感器,圖

5、10-4轉(zhuǎn)矩傳感器的基本原理,第二節(jié)電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理,圖10-5非接觸式轉(zhuǎn)矩傳感器,1檢測環(huán)2輸入軸,3檢測線圈4輸出軸,第二節(jié)電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理,圖10-6電動機(jī)正反轉(zhuǎn)控制電路,第二節(jié)電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理,圖10-7電磁離合器工作原理,1滑環(huán)2線圈3壓板,4花鍵5從動軸6主動輪,7滾子軸承8電動機(jī),第二節(jié)電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理,2.車速傳感器,3.電動機(jī),4.離合器,5.減速機(jī)構(gòu),6.電子控制單元,二、電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)工作原理,第三節(jié)電動助力轉(zhuǎn)向的控制方法,一、電動助力轉(zhuǎn)向的控制原理,圖10-8電子控制電動助力轉(zhuǎn)向的控制系統(tǒng),第三節(jié)電動助力

6、轉(zhuǎn)向的控制方法,二、電動助力轉(zhuǎn)向的控制策略,1.助力控制,2.回正控制,3.阻尼控制,三、電動助力轉(zhuǎn)向的控制邏輯,第三節(jié)電動助力轉(zhuǎn)向的控制方法,圖10-9助力電動機(jī)控制邏輯,四、電動助力轉(zhuǎn)向的控制流程,第三節(jié)電動助力轉(zhuǎn)向的控制方法,圖10-10控制軟件流程圖,第四節(jié)電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)實(shí)例,一、富士重工電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng),1.系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),圖10-11控制系統(tǒng)的電路框圖,第四節(jié)電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)實(shí)例,2.系統(tǒng)控制過程,圖10-12助力轉(zhuǎn)矩特性曲線,3.控制系統(tǒng)的功能,第四節(jié)電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)實(shí)例,(1)控制助力轉(zhuǎn)矩的功能車速感應(yīng)控制型助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是由車速控制助力轉(zhuǎn)矩的系統(tǒng)，在每一種車速下都可以獲得最優(yōu)

7、化的轉(zhuǎn)向助力轉(zhuǎn)矩。,圖10-13控制功能框圖,第四節(jié)電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)實(shí)例,(2)自診斷和安全功能系統(tǒng)具有自診斷和顯示功能。,4.全電子控制電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的特點(diǎn),1)可以十分靈活地修改轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)向角和車速信號的軟件控制邏輯，并能自由地設(shè)置轉(zhuǎn)向助力特性。,2)根據(jù)轉(zhuǎn)向角進(jìn)行回正控制和根據(jù)轉(zhuǎn)向角速度進(jìn)行阻尼控制，可提供最優(yōu)化的轉(zhuǎn)向回正特性。,3)由于僅當(dāng)需要時電動機(jī)才運(yùn)行，所以動力損耗和燃料消耗均可降到最低。,4)利用電動機(jī)慣性的質(zhì)量阻尼效應(yīng)，可以使轉(zhuǎn)向軸的顫動降到最小。,二、三菱“米尼卡”車電子控制電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng),第四節(jié)電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)實(shí)例,圖10-14三菱“米尼卡”車ECPS的結(jié)構(gòu)原理,1車速

8、傳感器2速度表引出電纜的部位3傳動軸4副駕駛員腳下部位5車速信號(主),6車速信號(副)7ECPS電子控制器8點(diǎn)火電源信號9蓄電池信號10發(fā)電機(jī)信號,11指示燈電流信號12提高怠速電流信號13電動機(jī)電流信號14離合器電流信號15轉(zhuǎn)矩信號(主),16轉(zhuǎn)矩信號(副)17電動機(jī)18扭桿19齒條20小齒輪21傳動齒輪,22電動機(jī)齒輪23離合器24轉(zhuǎn)矩傳感器25轉(zhuǎn)向器齒輪總成26電動機(jī)與離合器,27發(fā)動機(jī)電子控制器28怠速提高電磁閥29指示燈30交流發(fā)電機(jī)(L端子),31熔絲32點(diǎn)火開關(guān),第四節(jié)電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)實(shí)例,圖10-15電子控制器電路示意圖,1點(diǎn)火開關(guān)(IGI)2交流發(fā)電機(jī)(L端子)3易熔線4電

9、動機(jī)與離合器,4.1電動機(jī)4.2離合器5轉(zhuǎn)矩傳感器5.1副傳感器5.2主傳感器,6自我修正控制7發(fā)電檢測8電源電路9電流極性控制10驅(qū)動電路,11中間、轉(zhuǎn)向、操縱力的檢測，主、副轉(zhuǎn)矩傳感器之差128bit單片機(jī),13傳感器、執(zhí)行部件故障檢測14電動機(jī)工作檢測,15車速、加減速基準(zhǔn)車速的對比，主副車速傳感器之差16自診斷測用端子,17二極管18車速傳感器,第四節(jié)電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)實(shí)例,圖10-16ECPS的控制框圖,第五節(jié)電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)性能臺架試驗(yàn),1.電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)性能試驗(yàn)臺,圖10-17電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)性能試驗(yàn)臺,1蓄電池2轉(zhuǎn)向盤3模擬車速信號4模擬發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速信號,5計算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)6壓

10、力傳感器7EPS控制器8電動機(jī),9轉(zhuǎn)矩傳感器10轉(zhuǎn)向器11彈簧加載箱,第五節(jié)電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)性能臺架試驗(yàn),圖10-18控制器信號接口圖,1點(diǎn)火信號接口2車速接口3轉(zhuǎn)矩傳感器電源正接口4未用接口,5故障指示燈接口6離合器正接口7發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速接口,8轉(zhuǎn)矩主信號接口9轉(zhuǎn)矩傳感器電源負(fù)接口10轉(zhuǎn)矩故障判斷接口,11離合器負(fù)接口12故障碼接口13電視正接口14電視負(fù)接口,15蓄電池正接口16蓄電池負(fù)接口,第五節(jié)電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)性能臺架試驗(yàn),2.電動機(jī)電流傳感器的標(biāo)定,圖10-19反饋精密電阻標(biāo)定曲線,第五節(jié)電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)性能臺架試驗(yàn),3.轉(zhuǎn)矩傳感器輸出特性,4.電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)助力特性,圖10-20轉(zhuǎn)矩

11、傳感器輸出特性,第五節(jié)電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)性能臺架試驗(yàn),圖10-22不同車速下的轉(zhuǎn)向助力特性曲線,1)所有的助力曲線基本上均從死區(qū)端點(diǎn)開始隨轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)矩的增大,第五節(jié)電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)性能臺架試驗(yàn),近似線性增加，直至達(dá)到試驗(yàn)載荷下的最大值點(diǎn)或飽和點(diǎn)。,2)該系統(tǒng)各特性曲線最大值點(diǎn)的助力電流隨車速的增大而減小。,圖10-23零車速時的轉(zhuǎn)向助力特性曲線,第五節(jié)電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)性能臺架試驗(yàn),圖10-24轉(zhuǎn)向助力曲線斜率與車速的關(guān)系,1)相同車速下，,第五節(jié)電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)性能臺架試驗(yàn),電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)助力值從死區(qū)至飽和點(diǎn)隨轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)矩的增加基本呈線性增大。,2)相同負(fù)載下，電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的助力曲線斜率隨車速

12、的增大而減小。,3)電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)轉(zhuǎn)矩傳感器以2.5V作為輸出零點(diǎn)，左、右呈線性變化，轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)到左、右極限位置時，輸出電壓分別為1.1V和3.9V。,4)為提高轉(zhuǎn)向盤中間位置時的路感，電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)定轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)矩死區(qū)范圍為，即在此轉(zhuǎn)矩范圍內(nèi)，電動機(jī)不提供助力。,第六節(jié)電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)檢測試驗(yàn),一、試驗(yàn)?zāi)康呐c要求,1)進(jìn)一步了解汽車電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、原理。,2)掌握電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)部件、總成的檢測方法。,3)掌握汽車電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的常見故障類型及檢測診斷方法。,4)掌握電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)故障碼的讀取方法。,二、試驗(yàn)用品,1)三菱“米尼卡”試驗(yàn)用車。,2)數(shù)字萬用表、舉升

13、機(jī)。,3)相關(guān)維修手冊、常用工具。,三、試驗(yàn)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范,1)GB/T 157461995汽車修理質(zhì)量檢查評定標(biāo)準(zhǔn)。,第六節(jié)電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)檢測試驗(yàn),2)GB 72582004機(jī)動車運(yùn)行安全技術(shù)條件。,3)GB/T 37982005汽車大修竣工出廠技術(shù)條件。,4)三菱汽車維修手冊。,四、試驗(yàn)內(nèi)容與方法,1.電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的檢測,(1)轉(zhuǎn)矩傳感器的檢測,1)從轉(zhuǎn)向機(jī)總成上拔開轉(zhuǎn)矩傳感器插接器，其端子排列如圖10-25b所示，測量轉(zhuǎn)矩傳感器3號與5號端子之間、8號與10號端子之間的電阻，標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)為(2.180.66)k。,第六節(jié)電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)檢測試驗(yàn),圖10-25EPS各部件插接器端子排列,

14、a)電動機(jī)插接器b)轉(zhuǎn)矩傳感器和電磁離合器插接器c)車速傳感器插接器,2)用萬用表直流電壓擋測量上述各端子之間的電壓，用以判定轉(zhuǎn)矩傳感器是否良好。,第六節(jié)電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)檢測試驗(yàn),表10-1轉(zhuǎn)矩傳感器端子電壓測量標(biāo)準(zhǔn),序號,測 量 部 分,測量值,傳感器狀態(tài),1,3號與5號端子之間，8號與10號端子之間,=25V,良好,2,3號與5號端子之間，8號與10號端子之間,47V,斷路,3,3號與5號端子之間，8號與10號端子之間,03V,短路,第六節(jié)電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)檢測試驗(yàn),(2)電磁離合器的檢測斷開電磁離合器插接器，其端子排列如圖10-25b所示。,(3)直流電動機(jī)的檢測電動機(jī)插接器的端子排列如圖

15、10-25a所示。,(4)車速傳感器的檢測,1)從變速器上拆下車速傳感器，用手轉(zhuǎn)動車速傳感器的轉(zhuǎn)子，檢查其能否順利運(yùn)轉(zhuǎn)，若有卡滯應(yīng)予更換。,2)拔開車速傳感器插接器，其端子排列如圖10-25c所示。,2.電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)故障碼的讀取,(1)自診斷操作自診斷操作如圖10-26所示。,第六節(jié)電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)檢測試驗(yàn),圖10-26自診斷操作,a)自診斷插接器b)故障碼輸出波形,1多點(diǎn)燃油噴射2電動助力轉(zhuǎn)向A連接片,第六節(jié)電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)檢測試驗(yàn),表10-2三菱微型汽車ES系統(tǒng)故障碼及含義表,故障碼,檢查診斷項(xiàng)目,故障碼,檢查診斷項(xiàng)目,0,正常,41,直流電動機(jī),11,轉(zhuǎn)向力矩傳感器（主）,42,直流

16、電動機(jī)電流,12,轉(zhuǎn)向力矩傳感器（副）,43,直流電動機(jī)過電流,13,轉(zhuǎn)向力矩傳感器（主、副側(cè)壓差過大）,44,直流電動機(jī)鎖止,21,車速傳感器（主）,51,電磁離合器,22,車速傳感器（主、副壓差過大）,54,ESP控制裝置,23,車速傳感器（主）電壓急減,55,轉(zhuǎn)向力矩傳感器E/F回路不良,第六節(jié)電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)檢測試驗(yàn),表10-2三菱微型汽車ES系統(tǒng)故障碼及含義表,31,交流發(fā)電機(jī)L端子,ESP控制裝置（微機(jī)）不良,第六節(jié)電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)檢測試驗(yàn),(2)故障檢測實(shí)例某三菱微型汽車轉(zhuǎn)向裝置時常失效而停駛。,1)進(jìn)行自診斷操作。,2)再現(xiàn)試驗(yàn)。,3)故障碼41的檢查。,拆下電動機(jī)導(dǎo)線插接器，用萬用表電阻擋檢查電動機(jī)的兩接線端子之間、端子與接地(外殼)之間的導(dǎo)通狀態(tài)。電動機(jī)兩接線端子之間應(yīng)為導(dǎo)通狀態(tài)，若不通，則表明內(nèi)部斷路；電動機(jī)接線端子與接地(外殼)之間應(yīng)不通，若導(dǎo)通，則表明兩接線端子與外殼之間有短路故障。,若電動機(jī)及其接線端子均正常，應(yīng)檢查轉(zhuǎn)向機(jī)總成到ECU之間的導(dǎo)線是否良好(用手晃動導(dǎo)線插接器固定是否松動)，若導(dǎo)線正常，則表明ECU不良。,第六節(jié)電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)檢測試驗(yàn),檢查導(dǎo)線