电动助力转向系统

5.4.3 电动式电子控制动力转向系统

5.4.3.1 电动式EPS的组成与工作原理

电动式EPS通常是在机械式转向系统的基础上加装转向转矩传感器、车速传感器、电子控制单元(ECU)、直流电机等装置构成.其组成如图5-72所示。

图5-72 电动式EPS系统组成

电动式EPS以直流电动机作为助力源,电子控制单元根据车速和转向参数控制电动机通电电流强度,调节加力电动机工作力矩,进而控制转向助力强度。

电动式EPS的助力作用受电脑控制,在低速转向时的助力作用最强,随着车速的升高助力作用逐渐减弱;当车速达到42~52KM/H时电脑停止向电动机供电,并

使电磁离合器分离,转向变为完全由驾驶员人力操纵。

由此看出,电动式EPS在低速转向时,可获得比较轻便的转向特性;而在高速转向时,则可获得完全的转向“路感”,具有优越的控制特性。

5.4.3.2 电动式EPS的主要元件布置与作用

（1）转向柱在转向柱上装有1个直流电机和转矩传感器，如图5-73所示，其结构如图5-74所示。

图5-73 直流电机和转矩传感器

图5-74 结构图

转矩传感器的作用用于检测扭力杆的扭转，计算出施加于扭力杆上的转矩并转化成电信号，输出到 EMPS ECU。结构如图5-75所示。

图5-75 转矩传感器

由三个检测环，一个扭力杆和检测线圈、修正线圈组成，检测线圈和修正线圈与检测环不接触。其结构如图5-76、5-77所示。

图5-76转矩传感器结构A

图5-77转矩传感器结构B

其工作原理如图5-78、5-79所示

图5-78 工作原理A

图5-79 工作原理B

当驾驶员向右或向左打方向盘时，转向柱扭力杆上的转矩使检测环2和检测环3之间产生相对位移。把转向的信号送给ECU。

（2）电动机其作用是根据EMPS ECU 信号产生转向助力，其工作控制电路如图5-80所示。

课件

图5-80 电动机控制电路

EMPS ECU根据车速信号、发动机转速信号、方向盘扭转信号、温度信号分析判断后，通过控制电路控制电动机来实现转向助力。

（3）电磁离合器电动EPS多采用单片干式电磁离合器，其结构与工作原理与空调电磁离合器相似，如图5-81所示。

图5-81 电磁离合器结构

当电流经滑环境去主动轮电磁线圈时，产生电磁力吸动从动轴上的压板压紧在主动轮上，靠摩擦力传递扭矩。

电动式EPS电磁离合器线圈的电流和电动机电流同时受电脑控制，当车速达到45KM/H左右时即不需要转向助力。这时，电脑就停止电动机工作，并断开电磁离合器线圈电流，使离合器处于分离状态，以免电动机较大的转动惯性影响系统工作。

另外当系统发生故障致使电动机不能工作时，离合器也将自动分离，以利于进行人力转向。

（4）电子控制单元及其功能根据车速信号和发动机转速信号等不同传感器信号，驱动转向柱上的直流电机，提供转向助力。

4.3.3 三菱微型汽车电子控制电动动力转向系统的分析

三菱微型汽车电子控制电动动力转向系统简称ECPS，其组成如图5-82所示。

图5-82 三菱微型汽车电子控制电动动力转向系组成

它主要由ECPS控制装置（ECU）、直流电动机及离合器、车速传感器、转向转矩传感器和转向机总成等组成。

系统工作时，ECU根据车速变化控制电动机的工作电流，使其随车速的升高而减小，从而达到控制助力强度，改善转向“路感”的目的。当车速达到设定车速以上时，系统自动切断转向助力变为常规转向系统；当系统发生故障时，保险功能将自动切断电动机及电磁离合器电流，使系统变为常规转向系统，同时点亮位于速度表内的ECPS警告灯。

（1）直流电动机和电磁离合器如图5-83所示。

图5-83 电动机组成

该系统的直流电动机和离合器为一体式结构，其工作电流由电脑根据车速的高低控制。电动机的最大工作电流为30A，在发动机不工作时由蓄电池供电，发动机怠速时由发电机供电；交流发电机L端子信号的作用是向ECU提供判断发动机是否启动的信号。当ECPS工作时，发动机处于高怠速状态。

系统的动力传递为行星齿轮式减速机构，用小齿轮驱动条式转向器。

（2）转矩传感器系统转矩传感器为无刷滑动电阻式，作用是把驾驶员施加在转向盘的转向力矩转变为线性变化的电压信号，电脑依此作为控制电动机和电磁离合器工作电流的依据之一。

（3）车速传感器系统车速传感器型式为电磁感应式，安装在变速器上。车速传感器采用双信号线圈结构，见图5-84，工作可靠性较高。当发生故障造成无车速信号时，ECU会使系统处于保险状态，系统变为常规转向。

图5-84 车速传感器结构

（4）ECPS控制装置（ECU） ECPS电脑是系统的控制中心，其工作情况为：

①点火开关接通为ON时，给ECU加电，电动转向装置处于待机状态。

②发动机启动后，L端子使ECU感知发动机已处于工作状态。

③汽车行驶转向时，ECPS根据车速和转矩传感器信号，经对比运算后，向电动机和电磁离合器发出控制指令（电信号），使电动机产生相应方向的转矩，经传动机构减速增扭后用于转向助力。根据车速的不同，电脑对电动机电流的控制如图5-85所示。

图5-85 电脑对电动机电流的控制

当车速达到30km/h以上时，ECU切断电动机和电磁离合器信号，系统变为常规转向装置；当车速下降到27km/h以下时，ECU接通电动机和电磁离合器控制电流，系统变为电动式转向助力状态工作。

（5）ECPS导线插接器该系统导线插接器如图5-86所示，其中c为3针、a为11针、和b为13针3组。

图5-86 导线插接器