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1、第 四 章 汽 車 電 動 助 力 轉(zhuǎn) 向 系 統(tǒng) 第 一 節(jié) 概 述 在 汽 車 行 駛 中 ， 轉(zhuǎn) 向 運 動 是 最 基 本 的 運 動 。 我 們 通 過方 向 盤 來 操 縱 和 控 制 汽 車 的 行 駛 方 向 ， 從 而 實 現(xiàn) 自 己 的 行駛 意 圖 。 在 現(xiàn) 代 汽 車 上 ， 轉(zhuǎn) 向 系 統(tǒng) 是 必 不 可 少 的 最 基 本 的 系 統(tǒng) 之 一 ，它 也 是 決 定 汽 車 主 動 安 全 性 的 關(guān) 鍵 總 成 。 如 何 設(shè) 計 汽 車 的 轉(zhuǎn) 向 特 性 ， 使 汽 車 具 有 良 好 的 操 縱 性 能 ，始 終 是 各 汽 車 廠 家 和 科 研 機(jī) 構(gòu)

2、的 重 要 課 題 。 特 別 是 在 車 輛高 速 化 、 駕 駛 人 員 非 職 業(yè) 化 、 車 流 密 集 化 的 今 天 ， 針 對 更多 不 同 的 駕 駛 人 群 ， 汽 車 的 操 縱 性 設(shè) 計 顯 得 尤 為 重 要 。 傳 統(tǒng) 轉(zhuǎn) 向 系 統(tǒng) 傳 統(tǒng) 的 汽 車 轉(zhuǎn) 向 系 統(tǒng) 是 機(jī) 械 系 統(tǒng) ， 汽 車 的 轉(zhuǎn) 向 運 動 是 由 駕駛 員 操 縱 方 向 盤 ， 通 過 轉(zhuǎn) 向 器 和 一 系 列 的 桿 件 傳 遞 到 轉(zhuǎn) 向車 輪 而 實 現(xiàn) 的 。 普 通 的 轉(zhuǎn) 向 系 統(tǒng) 建 立 在 機(jī) 械 轉(zhuǎn) 向 的 基 礎(chǔ) 上 。 常 用 的 有 兩 種 是 齒 輪

3、齒 條 式 和 循 環(huán) 球 式 (用 于 需 要 較 大 的轉(zhuǎn) 向 力 時 )。 這 種 轉(zhuǎn) 向 系 統(tǒng) 是 我 們 最 常 見 的 ， 目 前 大 部 分低 端 轎 車 采 用 的 就 是 齒 輪 齒 條 式 機(jī) 械 轉(zhuǎn) 向 系 統(tǒng) 。 傳 統(tǒng) 轉(zhuǎn) 向 系 統(tǒng) 的 缺 點 雖 然 傳 統(tǒng) 轉(zhuǎn) 向 系 統(tǒng) 工 作 最 可 靠 ， 但 是 也 存 在 很 多 固 有 的 缺點 ， 傳 統(tǒng) 轉(zhuǎn) 向 系 統(tǒng) 由 于 方 向 盤 和 轉(zhuǎn) 向 車 輪 之 間 的 機(jī) 械 連 接而 產(chǎn) 生 一 些 自 身 無 法 避 免 的 缺 陷 ： 汽 車 的 轉(zhuǎn) 向 特 性 受 駕 駛 員 駕 駛 技 術(shù) 的 影

4、響 嚴(yán) 重 ； 轉(zhuǎn) 向 傳 動 比 固 定 ,提 供 不 了 合 適 的 轉(zhuǎn) 向 力 ; 液 壓 助 力 轉(zhuǎn) 向 系 統(tǒng) 經(jīng) 濟(jì) 性 差 ， 一 般 轎 車 每 行 駛 一 百 公 里要 多 消 耗 0.30.4升 的 燃 料 ； 另 外 ， 存 在 液 壓 油 泄 漏 問 題 ，對 環(huán) 境 造 成 污 染 ， 在 環(huán) 保 性 能 被 日 益 強(qiáng) 調(diào) 的 今 天 ， 無 疑 是一 個 明 顯 的 劣 勢 。 助 力 轉(zhuǎn) 向 系 統(tǒng) 助 力 轉(zhuǎn) 向 系 統(tǒng) 使 轉(zhuǎn) 向 操 作 靈 活 、 輕 便 ， 在 設(shè) 計 汽 車時 對 轉(zhuǎn) 向 器 結(jié) 構(gòu) 形 式 的 選 擇 靈 活 性 增 大 ， 能 吸

5、 收 路 面 對 前輪 產(chǎn) 生 的 沖 擊 等 優(yōu) 點 ， 現(xiàn) 代 汽 車 上 普 遍 采 用 助 力 轉(zhuǎn) 向 系 統(tǒng) 助 力 轉(zhuǎn) 向 系 統(tǒng) 于 1955年 在 Buick上 首 次 采 用 ， 解 決 了 轉(zhuǎn) 向輕 便 性 問 題 ， 助 力 轉(zhuǎn) 向 系 統(tǒng) 是 指 在 駕 駛 員 的 控 制 下 ， 借 助 于 汽車 發(fā) 動 機(jī) 通 過 液 壓 泵 產(chǎn) 生 的 液 體 壓 力 或 電 動 機(jī) 驅(qū) 動 力 來實 現(xiàn) 車 輪 轉(zhuǎn) 向 。 助 力 轉(zhuǎn) 向 是 一 種 以 駕 駛 員 操 縱 轉(zhuǎn) 向 盤（ 轉(zhuǎn) 矩 和 轉(zhuǎn) 角 ） 為 輸 入 信 號 ， 以 轉(zhuǎn) 向 車 輪 的 角 位 移 為 輸

6、出 信 號 的 伺 服 機(jī) 構(gòu) 。 助 力 轉(zhuǎn) 向 系 統(tǒng) 的 要 求 對 轉(zhuǎn) 向 系 統(tǒng) 的 要 求 ， 主 要 概 括 為 轉(zhuǎn) 向 的 靈 敏 度 和 操 縱 的 輕便 性 。 高 的 轉(zhuǎn) 向 靈 敏 度 ， 要 求 轉(zhuǎn) 向 器 具 有 小 的 傳 動 比 ， 以小 的 轉(zhuǎn) 向 盤 轉(zhuǎn) 角 迅 速 轉(zhuǎn) 向 ， 好 的 操 縱 輕 便 性 ， 則 要 求 轉(zhuǎn) 向器 具 有 大 的 傳 動 比 ， 這 樣 才 能 以 較 小 的 轉(zhuǎn) 向 盤 操 縱 力 獲 得大 的 轉(zhuǎn) 向 力 矩 。 實 際 應(yīng) 用 中 ， 一 般 要 求 ： 當(dāng) 轉(zhuǎn) 向 輪 達(dá) 到 最 大 設(shè) 計 轉(zhuǎn) 角 時 ，轉(zhuǎn) 向 盤

7、 總 轉(zhuǎn) 數(shù) 不 宜 超 過 5圈 ， 而 轉(zhuǎn) 向 盤 操 縱 力 最 大 不 超 過250N 助 力 轉(zhuǎn) 向 系 統(tǒng) 的 具 體 要 求 良 好 的 操 縱 性 合 適 的 轉(zhuǎn) 向 力 與 位 置 感 具 有 回 正 功 能 適 當(dāng) 的 路 面 反 饋 量 工 作 可 靠 節(jié) 省 能 源 安 靜 、 噪 聲 小 轉(zhuǎn) 向 必 須 靈 活 、 平 順 ，具 有 很 好 的 隨 動 性 ， 能夠 安 全 行 駛 在 狹 窄 、 連續(xù) 拐 彎 的 彎 道 上 。 低 速 或 停 車 時 ， 轉(zhuǎn) 動 轉(zhuǎn) 向 盤不 能 太 費 力 ， 高 速 行 駛 時 ， 又不 能 感 覺 到 轉(zhuǎn) 向 盤 上 的 力

8、 太 小而 有 發(fā) “ 飄 “ 的 感 覺 ， 因 此 要求 轉(zhuǎn) 向 盤 上 的 力 最 好 能 隨 車 速變 化 ， 同 時 要 求 駕 駛 員 能 清 楚地 感 覺 到 轉(zhuǎn) 向 盤 的 位 置 ， 感 覺到 操 縱 轉(zhuǎn) 向 盤 的 角 度 與 汽 車 行駛 軌 跡 的 對 應(yīng) 關(guān) 系 ， 具 有 很 好的 直 線 行 駛 穩(wěn) 定 性 和 高 速 行 駛的 路 感 。在 轉(zhuǎn) 向 后 ， 轉(zhuǎn) 向 盤 應(yīng)當(dāng) 能 自 動 回 到 直 線 行 駛的 位 置 ， 回 轉(zhuǎn) 的 速 度 要平 穩(wěn) 、 適 當(dāng) 。 使 殘 留 的角 速 度 盡 可 能 小 。 從 道 路 表 面 傳 來 的 沖擊 應(yīng) 能 傳

9、 達(dá) 到 轉(zhuǎn) 向 盤 上 ，增 加 駕 駛 員 的 路 感 ， 但不 能 太 大 ， 要 使 駕 駛 員的 感 覺 是 舒 適 的 。 轉(zhuǎn) 向 系 統(tǒng) 是 安 全 件 ，如 果 不 能 轉(zhuǎn) 向 或 失 去 控制 就 會 發(fā) 生 車 毀 人 亡 的事 故 。 因 此 轉(zhuǎn) 向 系 統(tǒng) 應(yīng)具 有 故 障 預(yù) 警 功 能 ， 當(dāng)計 算 機(jī) 控 制 系 統(tǒng) 或 助 力系 統(tǒng) 發(fā) 生 故 障 時 ， 轉(zhuǎn) 向系 統(tǒng) 仍 然 應(yīng) 保 留 人 力 轉(zhuǎn)向 功 能 。 在 保 證 轉(zhuǎn) 向 性 能 的 前提 下 ， 盡 可 能 降 低 轉(zhuǎn) 向系 統(tǒng) 的 動 力 消 耗 。 轉(zhuǎn) 向 系 統(tǒng) 的 分 類 傳 統(tǒng) 液 壓

10、式 助 力 轉(zhuǎn) 向 系 統(tǒng) 電 子 控 制 式 液 壓 助 力 轉(zhuǎn) 向 系 統(tǒng) 電 動 助 力 轉(zhuǎn) 向 系 統(tǒng) 傳 統(tǒng) 液 壓 式 助 力 轉(zhuǎn) 向 系 統(tǒng) 機(jī) 械 式 的 液 壓 助 力 轉(zhuǎn) 向 系 統(tǒng) 一 般 由 液 壓 泵 、 油 管 、 壓 力 流量 控 制 閥 體 、 V型 傳 動 皮 帶 、 儲 油 罐 等 部 件 構(gòu) 成 。 無 論 車 是 否 轉(zhuǎn) 向 ， 這 套 系 統(tǒng) 都 要 工 作 ， 而 且 在 大 轉(zhuǎn) 向 車 速較 低 時 ， 需 要 液 壓 泵 輸 出 更 大 的 功 率 以 獲 得 比 較 大 的 助 力 。所 以 ， 也 在 一 定 程 度 上 浪 費 了 資 源

11、。 還 有 ， 機(jī) 械 式 液 壓 助力 轉(zhuǎn) 向 系 統(tǒng) 由 液 壓 泵 及 管 路 和 油 缸 組 成 ， 為 保 持 壓 力 ， 不論 是 否 需 要 轉(zhuǎn) 向 助 力 ， 系 統(tǒng) 總 要 處 于 工 作 狀 態(tài) ， 能 耗 較 高 ，這 也 是 耗 資 源 的 一 個 原 因 所 在 。 傳 統(tǒng) 液 壓 式 助 力 轉(zhuǎn) 向 系 統(tǒng) 傳 統(tǒng) 液 壓 式 助 力 轉(zhuǎn) 向 系 統(tǒng) （ HPS） 一 般 按 液 流 的 形 式 可 分為 常 流 式 和 常 壓 式 兩 種 類 型 。 常 流 式 是 指 汽 車 在 行 駛 中 ， 不 轉(zhuǎn) 動 轉(zhuǎn) 向 盤 時 ， 流 量 控 制 閥 在中 間 位

12、置 ， 油 路 保 持 暢 通 。 常 壓 式 是 指 汽 車 在 行 駛 中 ， 無 論 轉(zhuǎn) 向 盤 是 否 轉(zhuǎn) 動 ， 整 個 液 壓系 統(tǒng) 總 是 一 直 保 持 高 壓 。 傳 統(tǒng) 液 壓 式 助 力 轉(zhuǎn) 向 系 統(tǒng) 缺 點 提 供 不 了 合 適 的 轉(zhuǎn) 向 力 ， 即 若 要 保 證 汽 車 在 停 車 或 低速 調(diào) 頭 時 轉(zhuǎn) 向 輕 便 ， 那 么 汽 車 高 速 行 駛 時 就 會 感 到 有 ” 發(fā)飄 “ 的 感 覺 ； 若 要 保 證 汽 車 在 高 速 行 駛 時 操 縱 有 適 度 手 感 ，那 么 當(dāng) 其 要 停 車 或 低 速 調(diào) 頭 時 就 會 感 到 轉(zhuǎn) 向

13、太 重 ， 兩 者 不能 兼 顧 。 電 子 控 制 式 液 壓 助 力 轉(zhuǎn) 向 系 統(tǒng)轉(zhuǎn) 向 控 制 閥 油 泵 ： 由 發(fā) 動 機(jī) 驅(qū) 動 ， 用 于 提 供 助 力 轉(zhuǎn) 向 所 需 的 液 壓 油 。 扭 力 桿 的 上 端 與 轉(zhuǎn) 閥 閥 桿 用 銷 子 剛 性 地 連 接 在 一 起 ， 下 端 與 控制 閥 閥 體 用 銷 子 相 連 ， 小 齒 輪 軸 的 上 端 通 過 銷 子 與 控 制 閥 閥 體 相 連 ，轉(zhuǎn) 向 時 ， 轉(zhuǎn) 向 盤 上 的 轉(zhuǎn) 向 力 通 過 扭 力 桿 傳 遞 給 小 齒 輪 軸 。 分 流 閥 ： 根 據(jù) 有 關(guān) 傳 感 器 的 信 號 作 出 最

14、佳 助 力 轉(zhuǎn) 向 力 判 斷 ， 并將 來 自 轉(zhuǎn) 向 油 泵 的 油 液 向 控 制 閥 一 側(cè) 和 電 磁 閥 一 側(cè) 分 流 ， 按 照 車 速和 轉(zhuǎn) 向 要 求 ， 改 變 控 制 閥 一 側(cè) 和 電 磁 閥 一 側(cè) 的 油 壓 ， 確 保 電 磁 閥 一側(cè) 具 有 穩(wěn) 定 的 油 液 流 量 。 固 定 小 孔 ： 把 供 給 轉(zhuǎn) 向 控 制 閥 的 一 部 份 液 壓 油 分 配 到 油 壓 反 力室 一 側(cè) 。 在 汽 車 高 速 行 駛 時 ， 由 于 通 過 小 孔 又 加 了 一 部 份 燃 油 給 反力 室 ， 進(jìn) 一 步 加 強(qiáng) 了 柱 塞 的 夾 緊 力 ， 使 得

15、 此 時 的 轉(zhuǎn) 向 力 相 對 于 轉(zhuǎn) 向角 呈 線 性 增 加 ， 從 而 獲 得 高 速 行 駛 時 的 穩(wěn) 定 轉(zhuǎn) 向 操 縱 感 。 助 力 轉(zhuǎn) 向 ECU： ECU根 據(jù) 車 速 傳 感 器 傳 來 的 信 號 ， 判 斷 汽 車 是 處于 停 止 狀 態(tài) 還 是 處 于 低 速 行 駛 或 高 速 行 駛 工 況 ， 在 根 據(jù) 判 別 出 的 汽車 狀 態(tài) ， 對 電 磁 線 圈 的 電 流 進(jìn) 行 線 性 控 制 ， 使 電 磁 閥 有 適 當(dāng) 的 開 度 ，以 控 制 轉(zhuǎn) 向 助 力 的 大 小 。電 磁 閥 ： 根 據(jù) 需 要 開 啟 適 當(dāng) 的 開 度 ， 使 油 壓

16、反 力 室 一 側(cè) 的 油 液流 回 儲 油 箱 。 電 磁 閥 開 度 增 大 時 ， 使 作 用 在 柱 塞 的 背 壓 （ 油 壓 反 力室 壓 力 ） 降 低 ， 柱 塞 推 動 控 制 閥 轉(zhuǎn) 閥 閥 桿 的 力 （ 反 力 ） 較 小 ， 因 此只 需 要 較 小 的 轉(zhuǎn) 向 力 就 可 使 扭 力 桿 扭 轉(zhuǎn) 變 形 ， 使 閥 體 與 閥 桿 相 對 轉(zhuǎn)動 而 實 現(xiàn) 轉(zhuǎn) 向 助 力 作 用 ， 電 磁 閥 開 啟 較 小 時 則 相 反 。 反 力 控 制 式 助 力 轉(zhuǎn) 向 系 統(tǒng) 的 工 作 過 程 當(dāng) 轉(zhuǎn) 向 力 增 大 ， 扭 力 桿 發(fā) 生 扭 轉(zhuǎn) 變 形 時 ，

17、控 制 閥 閥 體 與 轉(zhuǎn) 閥 閥 桿之 間 將 發(fā) 生 相 對 轉(zhuǎn) 動 ， 使 兩 閥 的 通 道 口 相 互 連 通 ， 扭 力 桿 的 變 形角 度 就 越 大 ， 轉(zhuǎn) 閥 中 工 作 油 液 通 道 的 截 口 面 積 就 越 大 ， 助 力 就 越大 。 汽 車 低 速 行 駛 或 者 大 轉(zhuǎn) 彎 時 。 流 經(jīng) 電 磁 線 圈 的 電 流 較 大 ， 電 磁 閥的 開 啟 角 度 較 大 ， 經(jīng) 分 流 閥 分 流 后 的 油 液 通 過 電 磁 閥 返 回 油 箱 的油 液 就 較 多 ， 因 此 作 用 在 反 力 室 的 油 壓 就 較 小 ， 柱 塞 上 的 油 壓 較小

18、， 這 時 作 用 在 控 制 閥 軸 上 的 反 力 也 較 小 ， 因 此 反 力 油 壓 形 成 的阻 力 矩 較 小 。 由 于 阻 力 矩 較 小 ， 轉(zhuǎn) 向 盤 只 需 要 用 較 小 的 力 就 可 以使 扭 力 桿 發(fā) 生 較 大 的 變 形 ， 轉(zhuǎn) 向 助 力 較 大 。 流 經(jīng) 電 磁 線 圈 的 電 流 較 小 ， 電 磁 閥 的 開 啟 角 度 較 小 ， 經(jīng) 分 流 閥 分流 后 的 油 液 通 過 電 磁 閥 返 回 油 箱 的 油 液 就 較 少 ， 因 此 作 用 在 反 力室 的 油 壓 就 較 大 ， 柱 塞 上 的 油 壓 較 大 ， 這 時 作 用 在

19、控 制 閥 軸 上 的反 力 也 較 大 ， 因 此 反 力 油 壓 形 成 的 阻 力 矩 較 大 。 由 于 阻 力 矩 較 大 ，輸 入 同 樣 的 力 ， 使 扭 力 桿 發(fā) 生 變 形 較 小 ， 轉(zhuǎn) 向 助 力 較 小 。 旋 轉(zhuǎn) 閥與 控 制 閥 相 互 連 通 的 通 道 口 開 度 也 減 小 ， 助 力 較 小 。 液 壓 式 助 力 轉(zhuǎn) 向 系 統(tǒng) 的 缺 點 結(jié) 構(gòu) 復(fù) 雜 ， 功 率 消 耗 大 ， 容 易 產(chǎn) 生 泄 漏 ， 轉(zhuǎn) 向 力 不 易 有 效控 制 。 電 動 助 力 轉(zhuǎn) 向 系 統(tǒng) （ EPS） 電 動 助 力 轉(zhuǎn) 向 系 統(tǒng) 利 用 電 動 機(jī) 作 為

20、 動 力 源 ， 根 據(jù) 車 速 和 轉(zhuǎn)向 參 數(shù) 等 ， 由 電 子 控 制 單 元 完 成 助 力 控 制 。 根 據(jù) 電 動 機(jī) 布 置 位 置 不 同 ， 可 分 為 轉(zhuǎn) 向 柱 助 力 式 、 齒 輪 助力 式 和 齒 條 助 力 式 三 種 類 型 。 轉(zhuǎn) 向 柱 助 力 式 EPS的 電 動 機(jī) 固 定 在 轉(zhuǎn) 向 柱 的 一 側(cè) ， 通 過減 速 機(jī) 構(gòu) 與 轉(zhuǎn) 向 軸 相 連 ， 直 接 驅(qū) 動 轉(zhuǎn) 向 軸 助 力 轉(zhuǎn) 向 。 齒 輪 助 力 式 EPS的 電 動 機(jī) 和 減 速 機(jī) 構(gòu) 和 小 齒 輪 相 連 ， 直接 驅(qū) 動 轉(zhuǎn) 向 齒 輪 ， 實 現(xiàn) 助 力 轉(zhuǎn) 向 。

21、 齒 條 助 力 式 EPS的 電 動 機(jī) 和 減 速 機(jī) 構(gòu) 直 接 驅(qū) 動 齒 條 提 供助 力 。 電 動 助 力 轉(zhuǎn) 向 系 統(tǒng) 的 最 大 特 點 就 是 能 實 現(xiàn) “ 精 確 轉(zhuǎn) 向 ” ，它 能 夠 在 汽 車 轉(zhuǎn) 向 過 程 中 根 據(jù) 不 同 車 速 和 轉(zhuǎn) 向 盤 轉(zhuǎn) 動 的 快慢 ， 精 確 提 供 各 種 行 駛 路 況 下 的 最 佳 轉(zhuǎn) 向 助 力 ， 減 小 由 路面 不 平 引 起 的 對 轉(zhuǎn) 向 系 統(tǒng) 的 擾 動 。 不 但 可 以 減 輕 低 速 行 駛時 的 轉(zhuǎn) 向 操 縱 力 ， 而 且 可 大 大 提 高 高 速 行 駛 時 的 操 縱 穩(wěn) 定性

22、， 并 能 精 確 實 現(xiàn) 人 們 預(yù) 先 設(shè) 置 的 在 不 同 車 速 、 不 同 轉(zhuǎn) 彎角 度 所 需 要 的 轉(zhuǎn) 向 助 力 。 通 過 控 制 助 力 電 機(jī) ， 可 降 低 高 速行 駛 時 的 轉(zhuǎn) 向 助 力 ， 增 大 轉(zhuǎn) 向 手 力 ， 解 決 高 速 發(fā) 飄 問 題 ，成 本 相 對 較 低 。 電 動 助 力 轉(zhuǎn) 向 系 統(tǒng) 結(jié) 構(gòu)轉(zhuǎn) 矩 傳 感 器 轉(zhuǎn) 向 離 合 器 不 轉(zhuǎn) 向 時 ， 助 力 電 動 機(jī) 不 工 作 ， 當(dāng) 轉(zhuǎn) 向 盤 轉(zhuǎn) 動 時 ， 與 轉(zhuǎn) 向 軸 相 連 的 轉(zhuǎn) 矩 傳 感 器 不 斷 地 測 出作 用 于 轉(zhuǎn) 向 軸 上 的 力 矩 ， 并 將

23、 力 矩 轉(zhuǎn) 換 為 電 信 號 ， 車 速 傳感 器 產(chǎn) 生 車 速 信 號 ， ECU根 據(jù) 這 兩 個 信 號 ， 經(jīng) 過 運 算 處理 后 ， 向 離 合 器 和 電 動 機(jī) 發(fā) 車 發(fā) 出 控 制 指 令 ， 即 輸 出 一 個適 合 的 電 流 ， 在 離 合 器 結(jié) 合 的 同 時 ， 是 電 動 機(jī) 產(chǎn) 生 一 個 轉(zhuǎn)矩 ， 轉(zhuǎn) 矩 經(jīng) 過 減 速 機(jī) 構(gòu) 減 速 增 距 后 ， 施 加 在 輸 出 軸 上 ， 輸出 軸 的 下 端 與 齒 輪 齒 條 轉(zhuǎn) 向 器 總 成 中 的 小 齒 輪 相 連 ， 于 是由 電 動 機(jī) 發(fā) 出 的 轉(zhuǎn) 矩 最 后 通 過 齒 輪 齒 條

24、轉(zhuǎn) 向 器 施 加 到 汽 車的 轉(zhuǎn) 向 機(jī) 構(gòu) 上 ， 使 之 得 到 一 個 與 工 況 相 適 應(yīng) 的 轉(zhuǎn) 向 助 力 。 轉(zhuǎn) 矩 傳 感 器 轉(zhuǎn) 矩 傳 感 器 用 于 檢 測 作 用 于 轉(zhuǎn) 向 盤 上 轉(zhuǎn) 矩 信 號 的 大 小 ， 目前 采 用 較 多 的 是 扭 桿 式 電 位 計 傳 感 器 ， 它 是 在 轉(zhuǎn) 向 軸 位 置加 一 根 扭 桿 ， 通 過 扭 桿 檢 測 輸 入 軸 與 輸 出 軸 的 相 對 扭 轉(zhuǎn) 位移 得 到 扭 矩 。 用 磁 性 材 料 構(gòu) 成 的 定 子 和 轉(zhuǎn) 子 可 以 形 成 閉 合 的 回 來 ， 線 圈A、 B、 C、 D分 別 繞 在

25、 極 靴 上 ， 構(gòu) 成 一 個 橋 式 回 路 。 轉(zhuǎn) 向軸 扭 轉(zhuǎn) 變 形 的 扭 轉(zhuǎn) 角 和 轉(zhuǎn) 矩 成 正 比 ， 所 以 只 要 測 定 轉(zhuǎn) 向 軸的 扭 轉(zhuǎn) 角 ， 就 可 間 接 知 道 轉(zhuǎn) 向 力 的 大 小 。 在 線 圈 U、 T的 兩 端 施 加 連 續(xù) 的 脈 沖 信 號 Ui,當(dāng) 轉(zhuǎn) 向 軸 上 的轉(zhuǎn) 矩 為 零 時 ， 定 子 和 轉(zhuǎn) 子 的 相 對 轉(zhuǎn) 角 也 為 零 ， 電 橋 平 橫 ，在 V和 W兩 端 的 電 位 差 Uo為 零 ， 如 果 轉(zhuǎn) 向 軸 上 存 在 轉(zhuǎn) 矩 ，定 子 和 轉(zhuǎn) 子 的 相 對 轉(zhuǎn) 角 不 為 零 ， 此 時 定 子 和 轉(zhuǎn) 子

26、 間 產(chǎn) 生 角位 移 ， 電 橋 失 去 平 衡 在 V和 W兩 端 出 現(xiàn) 電 位 差 Uo。 io kUU 車 速 傳 感 器 安 裝 在 自 動 變 速 器 的 輸 出 軸 上 ， 用 于 檢 測 自 動 變 速 器 輸 出軸 的 轉(zhuǎn) 速 ， 根 據(jù) 輸 出 軸 轉(zhuǎn) 速 計 算 得 到 汽 車 的 行 駛 速 度 。 常用 電 磁 感 應(yīng) 式 車 速 傳 感 器 ， 主 要 由 永 久 磁 鐵 和 電 磁 感 應(yīng) 線圈 兩 個 部 分 組 成 。 當(dāng) 輸 出 軸 轉(zhuǎn) 動 時 ， 感 應(yīng) 轉(zhuǎn) 子 的 齒 不 斷 的 靠 近 和 離 開 車 速傳 感 器 ， 使 感 應(yīng) 線 圈 內(nèi) 的 磁

27、 通 發(fā) 生 變 化 ， 從 而 產(chǎn) 生 交 流 感 應(yīng)電 壓 ， 車 速 越 高 ， 輸 出 軸 轉(zhuǎn) 速 越 高 ， 感 應(yīng) 電 壓 脈 沖 頻 率 就 越高 。 ECU根 據(jù) 脈 沖 信 號 的 頻 率 ， 計 算 出 輸 出 軸 的 轉(zhuǎn) 速 ， 再 進(jìn)一 步 轉(zhuǎn) 換 成 車 速 。 TrV 2 電 機(jī) EPS的 動 力 源 是 電 動 機(jī) ， 功 能 是 根 據(jù) ECU的 指 令 產(chǎn) 生 相 應(yīng)的 輸 出 轉(zhuǎn) 矩 ， 電 動 機(jī) 時 影 響 EPS性 能 的 主 要 因 素 之 一 。 通常 采 用 無 刷 永 磁 式 直 流 電 動 機(jī) 。 要 求 低 速 轉(zhuǎn) 矩 大 、 波 動 小

28、、慣 量 小 、 尺 寸 小 、 質(zhì) 量 輕 ， 可 靠 性 高 、 控 制 性 能 好 。 需 要 正 反 轉(zhuǎn) 控 制 。 EPS電 機(jī) 正 反 轉(zhuǎn) 控 制 電 路 當(dāng) a2端 得 到 輸 入 信 號 時 ， 晶 體管 VT4導(dǎo) 通 ， VT1得 到 基 極 電 流而 導(dǎo) 通 。 電 動 機(jī) 有 反 向 電 流 流過 反 轉(zhuǎn) 。 控 制 觸 發(fā) 信 號 端 電 流 的 大 小 ，就 可 以 控 制 電 動 機(jī) 通 過 電 流 的大 小 。a1和 a2端 為 觸 發(fā) 信 號 端 ， 從 微 機(jī) 系 統(tǒng) 的 D/A轉(zhuǎn) 換 器 得 到 的 直 流 信號 輸 入 到 a1和 a2端 ， 用 以 觸

29、發(fā) 電 動 機(jī) 產(chǎn) 生 正 反 轉(zhuǎn) 。 當(dāng) a1端 得 到 輸入 信 號 時 ， 晶 體 管 VT3導(dǎo) 通 ， VT2得 到 基 極 電 流 而 導(dǎo) 通 。 電 動 機(jī) 有電 流 流 過 正 轉(zhuǎn) 。 離 合 器 采 用 干 式 電 磁 離 合 器 ,保 證 EPS在 預(yù) 先 設(shè) 定 的 車 速 范 圍 內(nèi)閉 合 ， 當(dāng) 車 速 超 過 設(shè) 定 車 速 范 圍 時 ， 離 合 器 斷 開 ， 電 動 機(jī)不 在 提 供 助 力 ， 轉(zhuǎn) 入 手 動 轉(zhuǎn) 向 狀 態(tài) ， 另 外 當(dāng) 電 動 機(jī) 發(fā) 生 故障 時 ， 離 合 器 將 自 動 斷 開 。 車 速 超 過 30KM/h時 ， EPS不工 作

30、 。 轉(zhuǎn) 矩 傳 感 器 ： 檢 測 轉(zhuǎn) 向 軸 轉(zhuǎn) 矩 的 大 小 和 轉(zhuǎn) 動 的 方 向 ， 轉(zhuǎn) 矩 傳 感 器信 號 和 車 速 信 號 同 時 輸 入 到 ECU,ECU根 據(jù) 這 些 信 號 確 定 助 力 轉(zhuǎn) 矩的 大 小 和 方 向 。發(fā) 動 機(jī) 轉(zhuǎn) 速 傳 感 器 ： 確 定 發(fā) 動 機(jī) 的 工 況 ， 當(dāng) 處 于 怠 速 工 況 時 ， 電動 助 力 轉(zhuǎn) 向 系 統(tǒng) 不 工 作 。微 機(jī) 根 據(jù) 車 速 、 轉(zhuǎn) 向 力 及 轉(zhuǎn) 向 角 等 參 數(shù) ， 計 算 得 到 最 佳 的 轉(zhuǎn) 向 助力 轉(zhuǎn) 矩 ， 并 向 轉(zhuǎn) 向 電 動 機(jī) 輸 出 電 流 控 制 信 號 ， 使 轉(zhuǎn)

31、向 機(jī) 構(gòu) 得 到 一個 與 汽 車 工 況 相 適 應(yīng) 的 轉(zhuǎn) 向 作 用 力 。 從 而 實 現(xiàn) 最 佳 的 轉(zhuǎn) 向 助 力 控制 。 電 動 助 力 轉(zhuǎn) 向 的 精 確 轉(zhuǎn) 向 的 實 現(xiàn) 過 程 工 作 時 ， 微 機(jī) 控 制 指 令 經(jīng) D/A轉(zhuǎn) 換 接 口 送 入 電 動 機(jī) 和 離 合 器 的驅(qū) 動 放 大 電 路 ， 以 控 制 電 動 機(jī) 電 流 的 大 小 和 方 向 ， 以 及 離 合 器 的 離 合 。電 動 機(jī) 的 電 流 經(jīng) 放 大 電 路 、 電 流 表 及 a/d轉(zhuǎn) 換 接 口 反 饋 給 微 機(jī) ， 微 機(jī)將 此 與 按 微 機(jī) 指 令 應(yīng) 給 的 電 流 相 比 較 ， 若 有 差 值 ， 則 予 以 調(diào) 整 ， 使 兩者 趨 于 一 致 。 電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的控制流程