丰田卡罗拉电动助力转向故障分析与排除

丰田卡罗拉电动助力转向故障分析与排除

摘要：本文主要介绍卡罗拉电动转向装置（EMPS）转向沉重的故障排除。为了确定最终故障点，减少维修成本，结合本人在工作中的实践，阐述对整个系统的故障现象、检修思路、分析与诊断到故障排除的整个过程。综合运用了数据流分析和波形对比等电控系统常用的检查分析方法，最后确定故障点为扭矩传感器线路。 1 故障现象

2012年产丰田卡罗拉车，进厂维修时拆卸过仪表台后转向出现沉重。在维修之前转向正常，过后出现转动方向盘转向盘沉重，偶尔能有一下助力，其他时间与车辆熄火时转动方向盘感觉相同。此车配备的电动助力系统是转向轴助力式。

2 故障检查

发现此车出现故障后，先对其进行试车，发出情况相符，偶尔能有一下助力。确认故障现象后做如下检查。

（1）检查仪表板上的P/S灯，灯常亮。打开点火钥匙，P/S灯应在几秒钟后就自动熄灭，但是常亮说明系统有故障。

（2）询问维修过程中都进行过哪些操作，只是对仪表台、方向盘进行过拆装，没进行过其他操作，随后检查相关插头无松动脱落现象，连接良好。

（3）使用丰田专用诊断仪对底盘系统（EMPS）进行

检测读取故障码，发现有一新故障码“C1512扭矩传感器2”，进行清除，重新读取仍然存在，确定了故障代码。 3 故障分析及系统原理

3.1故障分析

出现这种故障的原因是扭矩传感器自然损坏，还是线路故障？查看车辆公里数不多，传感器自然损坏概率较小。将故障确定为相关线路故障，但是在询问使用情况时，不曾对助力转向系统进行过操作，为了使检查更加准确，再次对所有相关的部件插头进行外观检查均未发现异常。为查证故障重新使用诊断仪进入，读取故障码同时读取数据流，检查各项数据及打方向时的数据变化。

数据流中的第2项和第3项（即供给转向电机的电流值和转向电机所需的电流值）数据没有，显示都为0A。由于系统存在故障，ECU不对电机供电，电动助力不起作用，因此无电流值。将数据流中的电压值与维修手册（图1）进行对比，发现扭矩传感器2无电压值输出。

3.2系统原理

通过对比判断为扭矩传感器出现故障，为了使故障点更准确。先对系统进行了相关了解（图2）。通过系统图看出，其主要零部件有三件：EMPS ECU、助力转向扭矩传感器、动力转向电机，其他部件均是通过CAN通信线路与其他系统相连。其系统图主要部件功能如下：

（1）扭矩传感器：检测扭杆的扭曲度，将扭曲度转换为电信号从而计算施加到扭杆的扭矩，并将此信号输出到ECU.

（2）动力转向电机：由直流电动机、减速机构组成与扭矩传感器安装在转向柱上，主要是接收来自动力转向ECU 的信号产生助力。

（3）EMPS ECU：根据接收到的发动机转速信号、车速信号及扭矩传感器信号等，输出控制助力电动机的电流，增加或减少助动力。

（4）ECM：将发动机转速信号输出到EPS ECU。

测得TRQ2与TRQG无电压，该处在系统正常且方向

盘处于中间位时应为2.3～2.7V。左右摆动时数值应相应增

加或减少。故障确定为传感器本身故障，需对其进行更换。由于该车维修时，未曾维修过电动助力转向系统。扭矩传感器与转向柱安装在一起，拆装极繁琐，成本较大，为避免今后再次出现此故障时能检修方便，决定对传感器做进一步检查，查找具体是何原因引起该传感器损坏了。查阅资料，了解扭矩传感器的内部结构及工作原理：它通过检测弹性扭转杆因方向盘的扭矩所产生的变形，来测量方向盘操纵力矩，并将其转变为电子信号输出到EPS ECU，ECU据此决定对EPS电机提供多大的电压。扭矩传感器结构示意图如见图3所示。检测环1和检测环2安装在输入轴上，检测环3

安装在输出轴上。输入轴和输出轴通过扭矩杆接合起来。检测线圈和校正线圈安置在相应检测环的外面，使其不接触便可完成励磁电路。

检测环1和2的功能是校正温度。它们检测校正线圈内的温度变化并校正由其引起的偏差。

检测线圈由输出两个信号VT1和VT2的双电路组成。ESP ECU根据这两个信号控制辅助量，同时检测传感器故障。

工作过程如下。

①直线行驶时

如果车辆直线行驶且驾驶员不转动方向盘，则EPS ECU判定此时输（＋）的规定电压，以指示方向盘的中间位置，不向助力电机施加电流不产生助力。

②转向时

当驾驶员向右或向左转动方向盘时，扭杆产生的扭矩在检测环2和检测环3这间产生相对位移。然后此变化转换成两个电信号VT1和VT2并发送至EPS ECU。

通过读取波形可观察到转动方向盘时传感器1、2的电压波形会上下变动且有一定的相对位移，而该故障车的波形中传感器2没有任何变化。

4 结束语

通过检查最终发现传感器内部故障，打开传感器外壳进

行检查，上面有一层积成电路，在拉开导线橡胶的时候发现其中一条传感器的黄色导线连接松动，重新焊接故障解决。通过这次对电动转向系统的检修，使我对电动转向系统（EMPS）的结构原理有了进一步的理解。在检修过程中，我们要充分发挥诊断仪的作用，运用数据流分析和波形对比等电控系统常用检查方法检修故障，从节约资源出发，对故障部位进行最终确定，既减少了浪费同时，也能进一步使我们了解系统工作原理。本车转向沉重原因是扭矩传感器线路引起的，但确切的来说故障产生是人为造成的，这就要求维修人员应规范操作，不可野蛮作业。相关资料：

2014-2015年丰田卡罗拉原厂维修手册（含电路图及雷凌手册）