汽车电子助力转向PPT
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光束通过孔隙照到传感器上，产生电压信号。如果光 线被挡住，电压消失。
移动模板产生2个不同的电压序列。 其中一个模板因孔隙间隔一致，产生 的电压信号也是规则信号。
另一块模板因不规则间隙生成不规则信号。 比较2个信号，系统可以计算出模板移动的 距离。由不规则板确定运动的起始点。
转向力矩传感器G269
转向柱连接块
EPS Electric Power Steering
双齿轮电动助力转向系统
- 方向盘 - 带方向盘转角传感器G85的转向柱控制单元 - 转向柱 - 转向力矩传感器 G269 - 转向齿轮 - 电子机械助力转向电机V187 - 助力转向控制单元 J500
See Notes Page
没有转向助力油，减少对环境的污染
1、当司机用力旋转方向盘时助力转向系统开始 工作。
2、作用在方向盘上的力引起了转向小齿轮的旋 转，转向力矩传感器G269察觉的旋转并将计算 出的转向力传给控制单元J500。
3、方向盘转角传感器G85将正确的方向盘转动 的角度传给控制单元J500，同时转子传感器将正 确的转动速度传给控制单元J500 。
回转力 电机的助力力矩 有效的输出力矩
转向力矩传感器
控制单元
电机
转向小齿轮 转向柱
驱动小齿轮 转向齿条
方向盘转角传感器
电动助力转向系统 Electric Power Steering
带外壳的异步伺服电机系统
电动助力转向系统 Electric Power Steering
异步电机
无电刷电机 无扭矩波动 低噪音 无磁性材料 抗泥污 无额外摩擦 宽的转速范围 宽的温度范围 平均工作电流2.5 A 最大电流80A
有效的输出力矩
6、助力转向力矩和施加在方向盘 上的力矩的总和是最终驱动转向 齿条上的有效力矩。
在停车时的转向操纵功能：
1、当车辆静止时，应保证驾驶员可以迅速的转动方 向盘。
2、作用在方向盘上的力引起了在转向小齿轮上的转 动杆旋转，转向力矩传感器G269察觉的旋转并将计 算出的转向力传给控制单元J500，指示出一个大的 转向力施加在方向盘上。
转向柱电控单元
最大旋转1044°，转向小齿轮最多可转2.76圈
Electric power steering Steering angle sensor
Function
F317_092
宝来车的方向盘转角传感器G85
结构原理 利用光栅原理测量角度。传感器构成如下： -a 光源；-b 编码盘；-c+d光学传感器；-e整圈计数 器 我们将结构简化一下，如左图：带孔模板1和模板2， 光源在两板之间，光学传感器在两板之外。
方向盘输入的旋转力矩 电机的助力力矩 有效的输出力矩
5、这样在此种工况下，由电机驱动的第二个小齿轮
（驱动小齿轮）提供能量产生“中等”的转向助力， 6、施加在方向盘上的力矩和“中等”
驱动转向齿条。
的助力转向力矩的总和是车辆在城市
工况下最终驱动转向齿条上的有效力
矩。
在高速公路工况下的转向操纵功能：
1、在变换车道时，驾驶员对方向盘施加一个轻微的 力。
信号失效： 如果信号失效，转向助力系统将关闭，但并不是 马上关闭，而是一个柔软的逐步的过程。 在此过程中，助力转向力的大小是由控制单元通 过电机转子角度和方向盘转角等信号计算出的值 所代替。故障警报灯K161亮起。
内部
外部
电子助力转向 功能列表
输入信号
方向盘转角 方向盘转动速度
车速
转向力矩 电机转动速度
“双齿轮”式电子机械助力转向系统，由两个能够向转向拉 杆提供足够转向力的齿轮组成（转向齿轮和驱动齿轮）。
根据驾驶员转向意愿要求，调节电机工作，帮助转向。
系统通过“主动回正”功能帮助转向轮回到中心位置,使在 各种驾驶情况下能获得良好的平衡感觉及精确的直线行驶 稳定性。 由于有了直线行驶稳定功能，当车辆受到侧向风的作用和 行驶在上下颠簸的路面时，驾驶员更容易控制车辆在直线 上行驶。
4、根据大的转向力、大的方向盘转角、车速为 100km/h、发动机转速、转动速度以及存储在控制单 元中的v=100km/h的特性曲线图，控制单元计算出需 要一个“小”的助力力矩并控制电机开始工作。
有效的输出力矩
5、这样在高速公路上为实现变换车道，由电机驱动 6、施加在方向盘上的力矩和“最小” 的第二个小齿轮（驱动小齿轮）提供能量产生“小” 的助力转向力矩的总和是在高速公路 的转向助力，驱动转向齿条；或者根本就不助力。 上变换车道时最终驱动转向齿条上的
控制单元 转向助力功能 主动回正功能 直线行驶功能
助力力矩
故障警报灯K161 44-10-02改变警报灯颜色
Electric power steering Steering system - Service
读出PR号，车辆信息（安装在前悬挂上）
扭转杆 转向小齿 轮连接块
磁性转子
磁阻传感 元件
原理： 磁性转子和转向柱连接块为一体，磁阻传 感元件和转向小齿轮连接块为一体，当转 动方向盘时，转向柱连接块和转向小齿轮 连接块反向运动，即磁性转子和磁阻传感 元件反向运动，因此转向力（矩）的大小 可以被测量出来并传递给控制单元。
转向力矩传感器G269
2、作用在方向盘上的力引起了在转向小齿轮上的转 动杆旋转，转向力矩传感器G269察觉的旋转并将计 算出的转向力传给控制单元J500，指示出一个“小” 的转向力施加在方向盘上。
3、方向盘转角传感器G85将大的方向盘转动角度传 给控制单元J500，同时转子传感器将当前的转动速 度传给控制单元J500。
方向盘输入的旋转力矩 电机的助力力矩
电子机械动力转向系统的优点：
和液压助力转向系统比较，最大的优点是没有液压系统： •没有液力转向泵、油管、油罐、虑清器等 •没有液体的流动 •减少装配空间 •降低噪音 •没有复杂的管线系统
那么助力转向的元件都装在转向齿轮上，并且可以直接操作。
值得注意的是能量的节约；液力助力系统无论是否转向时都需要一个 连续不断的液力回路，而电子机械助力转向系统仅在真正施加转向力 时才消耗能量。这直接导致减少燃油的消耗。
Torque 扭矩4.1 Nm
See Notes Page
控制单元
• 控制单元与电机直接相连， 出现损坏后整体更换
• 控制单元内部有一个温 度传感器，当温度超过 100度时，当衰减Baidu Nhomakorabea低 于60%时，则K161亮
F317_08 0
Electric power steering Operating diagrams
驾驶员在各种工况下都有最佳的驾驶感觉是依赖于： •良好的直线行驶能力（由电子机械转向系统使转向轮回到中心位置） •直接可以轻松柔和的转向力输入 •即使行驶在不平的路面上也没有令人不舒服的反作用力。
电子机械动力转向系统每100Km最大可节省0.2L的燃油。
电子机械动力转向系统元件组成图： 转向小齿轮 转向力矩传感器G269
3、方向盘转角传感器G85将大的方向盘转动角度传 给控制单元J500，同时转子传感器将当前的转动速 度传给控制单元J500。
方向盘输入的旋转力矩 电机的助力力矩
4、根据大的转向力、大的方向盘转角、车速为 0km/h、发动机转速、转动速度以及存储在控制单元 中的v=0km/h的特性曲线图，控制单元计算出需要一 个“大”的助力力矩并控制电机开始工作。
Steering moment (Nm)
See Notes Page
方向盘转角传感器G85
安装在转向柱上，转向开关与方向盘之间，
G85
与安全气囊时钟弹簧集成为一体。通过
CAN总线将方向盘转角信号传递给转向柱
电控单元J527。J527分析转角信号。
输入信号：
－方向盘转角 －转角速度
信号失效： 应急运转模式起动，由替代值代替，电子助力转 向依然起作用，只不过故障指示灯K161常亮。
有效力矩。
主动回正功能：
1、如果驾驶员在转弯的过程中减少了施加在方向盘 上的力，旋转杆上的扭转也相应减少。
2、转向力的减少的同时，包括转向角度和转向的速 度都相应的减少，一个精确的回转速度也相应的计 算出来。将其和转向角度和速度进行比较，其结果 就是需要的回正力。
3、作用在方向盘上的转向回正力是由整个运动装置 设计的结果，转向回正力经常很微弱，因为转向系 统及悬挂系统的摩擦力就可以使车轮回到中心位置。
有效的输出力矩
5、这样在静止状态下，由电机驱动的第二个小齿轮 6、施加在方向盘上的力矩和“大”的
（驱动小齿轮）提供能量产生“大”的转向助力， 助力转向力矩的总和是车辆在静止工
驱动转向齿条。
况下最终驱动转向齿条上的有效力矩。
在城市工况下的转向操纵功能：
1、当车辆城市工况下时，驾驶员转动方向盘。
2、作用在方向盘上的力引起了在转向小齿轮上的转 动杆旋转，转向力矩传感器G269察觉的旋转并将计 算出的转向力传给控制单元J500，指示出一个“中 等”的转向力施加在方向盘上。
4、控制单元根据转向力、车速、发动机转速、转向 角度、转向速度和存储在控制单元中的特性曲线图 评估出电机需要的必要的回正力。
5、电机工作促使车轮回到直线向前行驶的方向，回 到中心位置。
回转力 电机的助力力矩 有效的输出力矩
直线行驶功能： 直线行驶功能是主动回正功能的一个扩展，当没有力提供时，系统产生一个助力使车轮 回到中心位置。为实现功能，又分为长时间法则和短时间法则两种不同的情况。 长时间法则：当长时间发生背离中心位置的任何一侧时，起到平衡背离的任务，如：当 将夏季轮胎换到冬季轮胎（使用）。 短时间法则：负责短时间发生背离。这将使驾驶员更容易驾驶。如：受到侧向风时，会 产生必要的阻止转向力。
黑色的可以单独更换
动力转向控 制单元J500
电子动力转 蠕动齿轮 向电机V187
驱动小齿轮
J104
G28
G44-G47
J220/J248
J533数据总线诊断接口
J527转向柱电子 控制单元
J285组合仪表
G85 K161故障指示灯
15#正电
J500电子助力转向控制单元
G269转向力矩传感器
V187电子助力转向电机
方向盘输入的旋转力矩 电机的助力力矩
4、根据转向力、发动机转速、车速、方向盘转 角、方向盘转速以及存储在控制单元中的特性 曲线图，控制单元计算出必要的助力力矩并控 制电机开始工作。
5、由电机驱动的第二个小齿轮（驱动小齿轮） 提供能量产生转向助力，电机是通过一个蠕动 齿轮驱动小齿轮，从而驱动转向齿条产生助力。
2 Examples of operating diagrams Operating diagram for heavyweight vehicle Operating diagram for lightweight vehicle
利用故障导航熟悉
Support torque (Nm)
F317_022
3、方向盘转角传感器G85将大的方向盘转动角度传 给控制单元J500，同时转子传感器将当前的转动速 度传给控制单元J500。
4、根据大的转向力、大的方向盘转角、车速为 50km/h、发动机转速、转动速度以及存储在控制单 元中的v=50km/h的特性曲线图，控制单元计算出需 要一个“中等”的助力力矩并控制电机开始工作。
输入信号 输出信号 CAN
如何转向助力是通过存储在控 制单元中的不变的特性图程序 控制的，控制单元中最多可存 储16种不同的特性图。特性图 是在生产厂根据不同的整车装 备分别设置的（如整车重量）。 GOLF2004中放置了8中特性图。 CADDY中放置了 如果控制单元或转向系统发生 了改变时，可以用VAS5051通 过功能“adaption”中的01通道 进行匹配。
1、当车辆受到持续的侧向力时，如：侧向风。
2、驾驶员给方向盘一个力使车辆保持直线行驶状态。
3、控制单元根据转向力、车速、发动机转速、转向 角度、转向速度和存储在控制单元中的特性曲线图 评估出要保持直线行驶状态电机需要提供的必要力。
4、电机工作，车辆回到直线行驶状态，驾驶员不需 要在用力保持方向盘了。
如图所示，在GOLF2004中八种特性图中的一种，根据车的载荷不同又分轻重两部分 特性曲线。 每种特性图由五种不同速度的特性曲线组成（如0km/h、15km/h、50km/h、100km/h、 250km/h）。特性曲线表明：由电机给予的助力转向力矩的总量是由输入的转向力矩 和车速来决定的。
对于用故障导航匹配 特性曲线，先选定底盘之后，则自动选定了特性曲线
移动模板产生2个不同的电压序列。 其中一个模板因孔隙间隔一致，产生 的电压信号也是规则信号。
另一块模板因不规则间隙生成不规则信号。 比较2个信号，系统可以计算出模板移动的 距离。由不规则板确定运动的起始点。
转向力矩传感器G269
转向柱连接块
EPS Electric Power Steering
双齿轮电动助力转向系统
- 方向盘 - 带方向盘转角传感器G85的转向柱控制单元 - 转向柱 - 转向力矩传感器 G269 - 转向齿轮 - 电子机械助力转向电机V187 - 助力转向控制单元 J500
See Notes Page
没有转向助力油，减少对环境的污染
1、当司机用力旋转方向盘时助力转向系统开始 工作。
2、作用在方向盘上的力引起了转向小齿轮的旋 转，转向力矩传感器G269察觉的旋转并将计算 出的转向力传给控制单元J500。
3、方向盘转角传感器G85将正确的方向盘转动 的角度传给控制单元J500，同时转子传感器将正 确的转动速度传给控制单元J500 。
回转力 电机的助力力矩 有效的输出力矩
转向力矩传感器
控制单元
电机
转向小齿轮 转向柱
驱动小齿轮 转向齿条
方向盘转角传感器
电动助力转向系统 Electric Power Steering
带外壳的异步伺服电机系统
电动助力转向系统 Electric Power Steering
异步电机
无电刷电机 无扭矩波动 低噪音 无磁性材料 抗泥污 无额外摩擦 宽的转速范围 宽的温度范围 平均工作电流2.5 A 最大电流80A
有效的输出力矩
6、助力转向力矩和施加在方向盘 上的力矩的总和是最终驱动转向 齿条上的有效力矩。
在停车时的转向操纵功能：
1、当车辆静止时，应保证驾驶员可以迅速的转动方 向盘。
2、作用在方向盘上的力引起了在转向小齿轮上的转 动杆旋转，转向力矩传感器G269察觉的旋转并将计 算出的转向力传给控制单元J500，指示出一个大的 转向力施加在方向盘上。
转向柱电控单元
最大旋转1044°，转向小齿轮最多可转2.76圈
Electric power steering Steering angle sensor
Function
F317_092
宝来车的方向盘转角传感器G85
结构原理 利用光栅原理测量角度。传感器构成如下： -a 光源；-b 编码盘；-c+d光学传感器；-e整圈计数 器 我们将结构简化一下，如左图：带孔模板1和模板2， 光源在两板之间，光学传感器在两板之外。
方向盘输入的旋转力矩 电机的助力力矩 有效的输出力矩
5、这样在此种工况下，由电机驱动的第二个小齿轮
（驱动小齿轮）提供能量产生“中等”的转向助力， 6、施加在方向盘上的力矩和“中等”
驱动转向齿条。
的助力转向力矩的总和是车辆在城市
工况下最终驱动转向齿条上的有效力
矩。
在高速公路工况下的转向操纵功能：
1、在变换车道时，驾驶员对方向盘施加一个轻微的 力。
信号失效： 如果信号失效，转向助力系统将关闭，但并不是 马上关闭，而是一个柔软的逐步的过程。 在此过程中，助力转向力的大小是由控制单元通 过电机转子角度和方向盘转角等信号计算出的值 所代替。故障警报灯K161亮起。
内部
外部
电子助力转向 功能列表
输入信号
方向盘转角 方向盘转动速度
车速
转向力矩 电机转动速度
“双齿轮”式电子机械助力转向系统，由两个能够向转向拉 杆提供足够转向力的齿轮组成（转向齿轮和驱动齿轮）。
根据驾驶员转向意愿要求，调节电机工作，帮助转向。
系统通过“主动回正”功能帮助转向轮回到中心位置,使在 各种驾驶情况下能获得良好的平衡感觉及精确的直线行驶 稳定性。 由于有了直线行驶稳定功能，当车辆受到侧向风的作用和 行驶在上下颠簸的路面时，驾驶员更容易控制车辆在直线 上行驶。
4、根据大的转向力、大的方向盘转角、车速为 100km/h、发动机转速、转动速度以及存储在控制单 元中的v=100km/h的特性曲线图，控制单元计算出需 要一个“小”的助力力矩并控制电机开始工作。
有效的输出力矩
5、这样在高速公路上为实现变换车道，由电机驱动 6、施加在方向盘上的力矩和“最小” 的第二个小齿轮（驱动小齿轮）提供能量产生“小” 的助力转向力矩的总和是在高速公路 的转向助力，驱动转向齿条；或者根本就不助力。 上变换车道时最终驱动转向齿条上的
控制单元 转向助力功能 主动回正功能 直线行驶功能
助力力矩
故障警报灯K161 44-10-02改变警报灯颜色
Electric power steering Steering system - Service
读出PR号，车辆信息（安装在前悬挂上）
扭转杆 转向小齿 轮连接块
磁性转子
磁阻传感 元件
原理： 磁性转子和转向柱连接块为一体，磁阻传 感元件和转向小齿轮连接块为一体，当转 动方向盘时，转向柱连接块和转向小齿轮 连接块反向运动，即磁性转子和磁阻传感 元件反向运动，因此转向力（矩）的大小 可以被测量出来并传递给控制单元。
转向力矩传感器G269
2、作用在方向盘上的力引起了在转向小齿轮上的转 动杆旋转，转向力矩传感器G269察觉的旋转并将计 算出的转向力传给控制单元J500，指示出一个“小” 的转向力施加在方向盘上。
3、方向盘转角传感器G85将大的方向盘转动角度传 给控制单元J500，同时转子传感器将当前的转动速 度传给控制单元J500。
方向盘输入的旋转力矩 电机的助力力矩
电子机械动力转向系统的优点：
和液压助力转向系统比较，最大的优点是没有液压系统： •没有液力转向泵、油管、油罐、虑清器等 •没有液体的流动 •减少装配空间 •降低噪音 •没有复杂的管线系统
那么助力转向的元件都装在转向齿轮上，并且可以直接操作。
值得注意的是能量的节约；液力助力系统无论是否转向时都需要一个 连续不断的液力回路，而电子机械助力转向系统仅在真正施加转向力 时才消耗能量。这直接导致减少燃油的消耗。
Torque 扭矩4.1 Nm
See Notes Page
控制单元
• 控制单元与电机直接相连， 出现损坏后整体更换
• 控制单元内部有一个温 度传感器，当温度超过 100度时，当衰减Baidu Nhomakorabea低 于60%时，则K161亮
F317_08 0
Electric power steering Operating diagrams
驾驶员在各种工况下都有最佳的驾驶感觉是依赖于： •良好的直线行驶能力（由电子机械转向系统使转向轮回到中心位置） •直接可以轻松柔和的转向力输入 •即使行驶在不平的路面上也没有令人不舒服的反作用力。
电子机械动力转向系统每100Km最大可节省0.2L的燃油。
电子机械动力转向系统元件组成图： 转向小齿轮 转向力矩传感器G269
3、方向盘转角传感器G85将大的方向盘转动角度传 给控制单元J500，同时转子传感器将当前的转动速 度传给控制单元J500。
方向盘输入的旋转力矩 电机的助力力矩
4、根据大的转向力、大的方向盘转角、车速为 0km/h、发动机转速、转动速度以及存储在控制单元 中的v=0km/h的特性曲线图，控制单元计算出需要一 个“大”的助力力矩并控制电机开始工作。
Steering moment (Nm)
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方向盘转角传感器G85
安装在转向柱上，转向开关与方向盘之间，
G85
与安全气囊时钟弹簧集成为一体。通过
CAN总线将方向盘转角信号传递给转向柱
电控单元J527。J527分析转角信号。
输入信号：
－方向盘转角 －转角速度
信号失效： 应急运转模式起动，由替代值代替，电子助力转 向依然起作用，只不过故障指示灯K161常亮。
有效力矩。
主动回正功能：
1、如果驾驶员在转弯的过程中减少了施加在方向盘 上的力，旋转杆上的扭转也相应减少。
2、转向力的减少的同时，包括转向角度和转向的速 度都相应的减少，一个精确的回转速度也相应的计 算出来。将其和转向角度和速度进行比较，其结果 就是需要的回正力。
3、作用在方向盘上的转向回正力是由整个运动装置 设计的结果，转向回正力经常很微弱，因为转向系 统及悬挂系统的摩擦力就可以使车轮回到中心位置。
有效的输出力矩
5、这样在静止状态下，由电机驱动的第二个小齿轮 6、施加在方向盘上的力矩和“大”的
（驱动小齿轮）提供能量产生“大”的转向助力， 助力转向力矩的总和是车辆在静止工
驱动转向齿条。
况下最终驱动转向齿条上的有效力矩。
在城市工况下的转向操纵功能：
1、当车辆城市工况下时，驾驶员转动方向盘。
2、作用在方向盘上的力引起了在转向小齿轮上的转 动杆旋转，转向力矩传感器G269察觉的旋转并将计 算出的转向力传给控制单元J500，指示出一个“中 等”的转向力施加在方向盘上。
4、控制单元根据转向力、车速、发动机转速、转向 角度、转向速度和存储在控制单元中的特性曲线图 评估出电机需要的必要的回正力。
5、电机工作促使车轮回到直线向前行驶的方向，回 到中心位置。
回转力 电机的助力力矩 有效的输出力矩
直线行驶功能： 直线行驶功能是主动回正功能的一个扩展，当没有力提供时，系统产生一个助力使车轮 回到中心位置。为实现功能，又分为长时间法则和短时间法则两种不同的情况。 长时间法则：当长时间发生背离中心位置的任何一侧时，起到平衡背离的任务，如：当 将夏季轮胎换到冬季轮胎（使用）。 短时间法则：负责短时间发生背离。这将使驾驶员更容易驾驶。如：受到侧向风时，会 产生必要的阻止转向力。
黑色的可以单独更换
动力转向控 制单元J500
电子动力转 蠕动齿轮 向电机V187
驱动小齿轮
J104
G28
G44-G47
J220/J248
J533数据总线诊断接口
J527转向柱电子 控制单元
J285组合仪表
G85 K161故障指示灯
15#正电
J500电子助力转向控制单元
G269转向力矩传感器
V187电子助力转向电机
方向盘输入的旋转力矩 电机的助力力矩
4、根据转向力、发动机转速、车速、方向盘转 角、方向盘转速以及存储在控制单元中的特性 曲线图，控制单元计算出必要的助力力矩并控 制电机开始工作。
5、由电机驱动的第二个小齿轮（驱动小齿轮） 提供能量产生转向助力，电机是通过一个蠕动 齿轮驱动小齿轮，从而驱动转向齿条产生助力。
2 Examples of operating diagrams Operating diagram for heavyweight vehicle Operating diagram for lightweight vehicle
利用故障导航熟悉
Support torque (Nm)
F317_022
3、方向盘转角传感器G85将大的方向盘转动角度传 给控制单元J500，同时转子传感器将当前的转动速 度传给控制单元J500。
4、根据大的转向力、大的方向盘转角、车速为 50km/h、发动机转速、转动速度以及存储在控制单 元中的v=50km/h的特性曲线图，控制单元计算出需 要一个“中等”的助力力矩并控制电机开始工作。
输入信号 输出信号 CAN
如何转向助力是通过存储在控 制单元中的不变的特性图程序 控制的，控制单元中最多可存 储16种不同的特性图。特性图 是在生产厂根据不同的整车装 备分别设置的（如整车重量）。 GOLF2004中放置了8中特性图。 CADDY中放置了 如果控制单元或转向系统发生 了改变时，可以用VAS5051通 过功能“adaption”中的01通道 进行匹配。
1、当车辆受到持续的侧向力时，如：侧向风。
2、驾驶员给方向盘一个力使车辆保持直线行驶状态。
3、控制单元根据转向力、车速、发动机转速、转向 角度、转向速度和存储在控制单元中的特性曲线图 评估出要保持直线行驶状态电机需要提供的必要力。
4、电机工作，车辆回到直线行驶状态，驾驶员不需 要在用力保持方向盘了。
如图所示，在GOLF2004中八种特性图中的一种，根据车的载荷不同又分轻重两部分 特性曲线。 每种特性图由五种不同速度的特性曲线组成（如0km/h、15km/h、50km/h、100km/h、 250km/h）。特性曲线表明：由电机给予的助力转向力矩的总量是由输入的转向力矩 和车速来决定的。
对于用故障导航匹配 特性曲线，先选定底盘之后，则自动选定了特性曲线