電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)

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1、認(rèn)識電動式電控動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成：電子控制電動式動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)主要由車速傳感器、轉(zhuǎn)矩傳感器、轉(zhuǎn)角傳感器、電子控制器ECU、電動機及減速機構(gòu)等組成。扭矩傳感器用于檢測作用于轉(zhuǎn)向盤上的扭矩信號的大小與方向;車速傳感器常采用電磁感應(yīng)式傳感器通過感應(yīng)電流改變磁場的大小,安裝在變速箱上;EPS的動力源是電動機,通常采用無刷永磁式直流電動機,其功能是根據(jù)ECU的指令產(chǎn)生相應(yīng)的輸出扭矩;離合器采用干式電磁式離合器,其功能是保證EPS在預(yù)先設(shè)定的車速范圍內(nèi)閉合;當(dāng)車速超出設(shè)定車速范圍時,離合器斷開,電動機不再提供助力,轉(zhuǎn)入手動轉(zhuǎn)向狀態(tài)。減速機構(gòu)是用來增大電動機

2、的輸出扭矩,主要有兩種形式:蝸輪蝸桿減速機構(gòu)和雙行星齒輪減速機構(gòu);工作原理：電助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的工作原理如下：首先，轉(zhuǎn)矩傳感器測出駕駛員施加在轉(zhuǎn)向盤上的操縱力矩，車速傳感器測出車輛當(dāng)前的行駛速度，然后將這兩個信號傳遞給ECU；ECU根據(jù)內(nèi)置的控制策略，計算出理想的目標(biāo)助力力矩，轉(zhuǎn)化為電流指令給電機；然后，電機產(chǎn)生的助力力矩經(jīng)減速機構(gòu)放大作用在機械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)上，和駕駛員的操縱力矩一起克服轉(zhuǎn)向阻力矩，實現(xiàn)車輛的轉(zhuǎn)向。性能特點：只在轉(zhuǎn)向時電機才提供助力，以顯著降低燃油消耗。傳統(tǒng)的液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)有發(fā)動機帶動轉(zhuǎn)向油泵，不管轉(zhuǎn)向或者不轉(zhuǎn)向都要消耗發(fā)動機部分動

3、力。而電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)只是在轉(zhuǎn)向時才由電機提供助力，不轉(zhuǎn)向時不消耗能量。因此，電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)可以降低車輛的燃油消耗。與液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)對比試驗表明：在不轉(zhuǎn)向時，電動助力轉(zhuǎn)向可以降低燃油消耗2.5%；在轉(zhuǎn)向時，可以降低5.5%。2、電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)提供的助力大小可以通過軟件方便的調(diào)整。在低速時，電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)可以提供較大的轉(zhuǎn)向助力，提供車輛的轉(zhuǎn)向輕便性；隨著車速的提高，電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)提供的轉(zhuǎn)向助力可以逐漸減小，轉(zhuǎn)向時駕駛員所需提供的轉(zhuǎn)向力將逐漸增大，這樣駕駛員就感受到明顯的“路感”，提高了車輛穩(wěn)定性。電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)還可以施加一定的附加回正

4、力矩或阻尼力矩，使得低速時轉(zhuǎn)向盤能夠精確的回到中間位置，而且可以抑制高速回正過程中轉(zhuǎn)向盤的振蕩和超調(diào)，兼顧了車輛高、低速時的回正性能。3、結(jié)構(gòu)緊湊，質(zhì)量輕，生產(chǎn)線裝配好，易于維護保養(yǎng)。電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)取消了液壓轉(zhuǎn)向油泵、油缸、液壓管路、油罐等部件，而且電機及減速機構(gòu)可以和轉(zhuǎn)向柱、轉(zhuǎn)向器做成一個整體，使得整個轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，質(zhì)量輕，在生產(chǎn)線上的裝配性好，節(jié)省裝配時間，易于維護保養(yǎng)。4、通過程序的設(shè)置，電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)容易與不同車型匹配，可以縮短生產(chǎn)和開發(fā)的周期。由于電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)具有上述多項優(yōu)點，因此近年來獲得了越來越廣泛的應(yīng)用。故障診斷與排

5、除電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)故障實例診斷根據(jù)EPS系統(tǒng)控制線路，對EPS系統(tǒng)各組成部件進行如下故障診斷。1.轉(zhuǎn)矩傳感器故障診斷電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)應(yīng)用的是擺臂式的轉(zhuǎn)矩傳感器。其工作原理相當(dāng)于一個電位計，它具有雙回路輸出，即主扭矩（對應(yīng)IN+端電壓值）、副扭矩（對應(yīng)IN-端電壓值）輸出，其主、副扭矩輸出特性所示，即當(dāng)轉(zhuǎn)矩傳感器正常工作時，電位計的兩個輸出即主扭和副扭信號，理論上，正常工作范圍在1V～4V，并且當(dāng)轉(zhuǎn)向盤處于中間位置時，轉(zhuǎn)矩傳感器的主扭和副扭的輸出電壓均為2.5V。一旦其本身及信號采集電路出現(xiàn)異常，輸入CPU的主、副扭矩信號將大于4V或小于1V或兩

6、信號之差超過3V。但實際車輛行駛中，雖然硬件和軟件設(shè)計中考慮了各種抗干擾措施，各種偶爾的噪聲或振動還是或多或少的會引起轉(zhuǎn)矩信號的暫時偏差，而這種偏離是暫時的且系統(tǒng)能自動修復(fù)，故將轉(zhuǎn)矩信號的異常界限值設(shè)為0.9V-4.1V，并且只有當(dāng)信號值超出其范圍持續(xù)一定時間（如30ms），才判定轉(zhuǎn)矩傳感器有故障，這樣可以減少因其它外界原因而引起對轉(zhuǎn)矩傳感器故障的誤判。此外，轉(zhuǎn)矩傳感器的信號檢測是建立在+5V的穩(wěn)壓電源基礎(chǔ)上的，穩(wěn)壓電源電路的正常與否將直接影響到主、副扭矩信號。因此在檢測轉(zhuǎn)矩傳感器主、副扭矩信號異常之前，首先判斷轉(zhuǎn)矩傳感器電源電壓是否在規(guī)定范圍

7、內(nèi)?？紤]到三端穩(wěn)壓集成塊在環(huán)境溫度影響下其輸出電壓會有±0.1V的偏差，因此我們規(guī)定其正常輸出電壓為5±0.2V。如果CPU檢測到電源電壓異常，此時就跳過對轉(zhuǎn)矩傳感器信號的檢測，這樣可以避免對轉(zhuǎn)矩傳感器本身故障的誤判。2.電機故障診斷轉(zhuǎn)向助力大小是通過控制電機電流來實現(xiàn)，因此檢測電機兩端的實際控制電流就顯得非常重要。電機電流采集電路，通過測量串聯(lián)在驅(qū)動回路中的精密電阻兩端的電壓，經(jīng)過信號放大和適當(dāng)?shù)碾娙轂V波，然后通過端口反饋給CPU，此時程序設(shè)計將此電壓與理論計算電壓進行比較，如果兩者懸殊過大；或者連續(xù)幾分鐘之內(nèi)的平均電流消耗超過預(yù)先規(guī)定的數(shù)值

8、，就判斷電機及其線路有故障。3.車速和發(fā)動機轉(zhuǎn)速信號故障診斷車速信號和發(fā)動機轉(zhuǎn)速信號都是數(shù)字信號，因此不需要經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換，只需經(jīng)過一定的整形電路，就