電動動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)檢修·1.掌握電動動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)類型?！?.掌握電動動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)組成及原理?！?.能夠?qū)﹄妱觿恿D(zhuǎn)向系統(tǒng)故障進行診斷排除?！?/p>

通過本任務的學習，深化7S

管理學習，培養(yǎng)學生以主人翁精神服務于社會，注重責任，展現(xiàn)人生價值。學習目標知識目標技能目標素養(yǎng)目標2轉(zhuǎn)向盤電動機轉(zhuǎn)向柱和

轉(zhuǎn)向軸齒條

轉(zhuǎn)

向

柱動力轉(zhuǎn)向控制單元和電動機

轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)角傳感

器和減速器中間軸轉(zhuǎn)向機構(gòu)車身控制單元電動動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(Electric

PowerSteering(EPS)or

Motor

DrivenPowerSteering(MDPS))。它是在機械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中加裝電動機助

力裝置【知識準備】

3動力轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩傳遞過程電子穩(wěn)定單元Q!動力轉(zhuǎn)向故障指示燈電子控

制模塊駕駛?cè)?/p>

輸入轉(zhuǎn)矩圖7

-

1

電動動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)向一、分類如圖7-1所示。按電機的布置方式分

為：a)

轉(zhuǎn)向柱驅(qū)動式b)轉(zhuǎn)向器齒輪驅(qū)動式c)雙齒輪驅(qū)動式d)齒條驅(qū)動式

等四種類型，相關知識a)轉(zhuǎn)向柱驅(qū)動式

b)轉(zhuǎn)向器齒輪驅(qū)動式

c)雙齒輪驅(qū)動式

d)

齒條驅(qū)動式圖7-2

電動動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的類型二、電

動

式EPS

的組成原理的扭桿上，轉(zhuǎn)矩傳感器通過檢測扭桿的變形量而檢測出駕駛?cè)俗?/p>

用的轉(zhuǎn)矩信號，并把轉(zhuǎn)矩信號發(fā)送給控制單元。控制單元根據(jù)轉(zhuǎn)矩、車速及發(fā)動機轉(zhuǎn)速及控制單元內(nèi)存儲的特性曲線，計算出最佳的助力力矩大小及方向，并輸出相應的控制電

流

驅(qū)

動

轉(zhuǎn)

向

助

力

電

機

轉(zhuǎn)

電機驅(qū)動減速機構(gòu)將助力力矩傳給轉(zhuǎn)向軸，轉(zhuǎn)向機構(gòu)得到一個與工況相適應的轉(zhuǎn)向作用力。轉(zhuǎn)向盤電池供電點火開關供電動力轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)角信號

ECU轉(zhuǎn)矩信號傳感器供電車速信號發(fā)動機轉(zhuǎn)速信號電動機電流電動機電動機轉(zhuǎn)子位置信號轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)中間軸轉(zhuǎn)向機及連接相關知識轉(zhuǎn)角

傳感器

轉(zhuǎn)矩

傳感器減速齒輪-CAN

線PCM5三、電動式EPS

系統(tǒng)部件1.轉(zhuǎn)矩傳感器用于檢測轉(zhuǎn)向扭矩和轉(zhuǎn)動方向，并把檢測結(jié)果傳送給電控單元

，電控單元以此計算電機的供電電流及控制電機的轉(zhuǎn)向，用于

轉(zhuǎn)向助力的控制。轉(zhuǎn)矩傳感器的類型有渦流式、霍爾式和光電式。轉(zhuǎn)矩傳感器是通過檢測扭桿的扭轉(zhuǎn)變形(扭轉(zhuǎn)變形角)來檢測

轉(zhuǎn)矩的大小的。相關知識6(1)渦流式(電感式)其組成結(jié)構(gòu)如圖所示，扭桿用于連接輸入軸和輸出軸，輸入軸上花鍵凸起由磁性物質(zhì)制成，輸出軸套為非磁性材料的導體，上有兩排窗口，套在輸出軸外側(cè)，當有扭矩作用于輸入軸時，窗口與花鍵凸起可

以相對轉(zhuǎn)動。在軸套外窗口的對應位置處有兩個通有高頻交流電的線圈，線圈的輸出電路與電路板連接。這種傳感器是非接觸式扭矩傳感器。轉(zhuǎn)入軸窗口1輸出軸一窗口2相關知識

7線圈1線圈2a)

結(jié)

構(gòu)扭桿工作原理當轉(zhuǎn)動方向盤時，連接輸入和輸出軸的扭

桿了生扭曲，使得輸入和輸出軸相對轉(zhuǎn)動，從而輸入軸的窗口和輸出軸的凸起位置相

對變化，輸入和輸出之間的磁場發(fā)生變化，引起兩

高頻線圈的電場變化，線圈把這一電場變化轉(zhuǎn)變成電信號傳送給

電路板，經(jīng)電路板電路進一步處理后送給

電控制單元。相關知識

8右

轉(zhuǎn)

向b)工作過程左轉(zhuǎn)向(2)霍爾式軸和轉(zhuǎn)向機構(gòu)主動齒輪是通過一根扭力桿連接起來

的

。轉(zhuǎn)向輸入軸上有個16極環(huán)形磁鐵(8個極對),該磁鐵與轉(zhuǎn)向輸入軸一同轉(zhuǎn)動。轉(zhuǎn)向機構(gòu)主動齒輪上有兩個定子，每個定子有8個

齒，定子與轉(zhuǎn)向機構(gòu)主動齒輪一同轉(zhuǎn)動。在初始位置時，定子上的這些齒正好位于環(huán)形磁鐵

上

相

應的南

極

和

北

極

之間

。轉(zhuǎn)向輸入軸磁環(huán)定子2定子1霍爾傳感器扭桿轉(zhuǎn)向齒輪相關知識

9圖7-5

霍爾式傳感器的結(jié)構(gòu)傳

辯英天

十

2翻臻鑫樓駿鑫

純5義遺蜜聚傳類

出

公

翼

集

影U5V

趣

小

取

吧合

佔

洞

產(chǎn)

命

磁

木

刀

血

十

7方向與此相反，那么霍爾傳感器A

輸出定

子1環(huán)形磁鐵

S399_450S399_444N

S定

子

1

5399-470霍爾傳感器b)最大位置信號a)零位置信號s

95磁時102.轉(zhuǎn)向角傳感器轉(zhuǎn)向角度指示駕駛員駕駛方向，它安裝在轉(zhuǎn)向柱與方向盤之間，用于轉(zhuǎn)向盤的直線校正、自動回位等功能。該傳感器也常應用于電子穩(wěn)定程序系統(tǒng)(ESP)主動前轉(zhuǎn)向(AFS)

和自適應前照燈(AFL)等

系統(tǒng)中。相關知識

11相關知識

12(1)磁阻型轉(zhuǎn)向角傳感器該傳感器根據(jù)游標原理制成，它在剛開始電時就可以確定轉(zhuǎn)角的大小，不需要靜態(tài)電流。有n1個齒的其結(jié)構(gòu)如圖7

-

6所示，主要由三個齒輪組成，中心齒輪裝于轉(zhuǎn)向柱上，代表轉(zhuǎn)向角，兩個小齒輪相差1至2個齒，每個小齒輪上有一個磁鐵，磁鐵附近有感應傳感器記錄磁鐵轉(zhuǎn)動圈數(shù)。兩齒輪由于齒數(shù)不同，

一個齒輪比另一個轉(zhuǎn)

的快，兩個齒輪測量角度值的信號特點如圖

7-7所示。這種傳感器可記錄多達4圈的轉(zhuǎn)

各盤轉(zhuǎn)角。圖7-6磁阻型轉(zhuǎn)向角傳感器圖7-7磁阻型轉(zhuǎn)向角傳感器信號相位360°720°1080°1420°中心齒輪表示轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角有n2個齒的測量齒輪表示角度ψ測量齒輪表示角度齒

輪

4

和

el。絕對測量范圍φl]3604磁體(2)光電式轉(zhuǎn)向角傳感器轉(zhuǎn)向角傳感器的基本組件如圖7—8a所示，帶有兩個編碼環(huán)的編碼盤(編碼盤與轉(zhuǎn)向盤一起轉(zhuǎn)動)和光電耦合對

(一個光源和一個光敏傳感器),編碼盤有兩個環(huán)組成，外側(cè)的叫絕對環(huán)，內(nèi)側(cè)的叫相對環(huán)。相對環(huán)分成5個扇區(qū)，每個扇區(qū)為72°,由光電耦合對來讀

取。該環(huán)的扇區(qū)上都穿有孔。同一塊扇區(qū)上的這些孔的間

距是相同的，但是不同扇區(qū)上的孔距是不同的。這就形成

了扇區(qū)編碼。絕對環(huán)確定角度，角度由6組光電耦合對來讀取。該轉(zhuǎn)向

角度傳感器可以識別1044°的轉(zhuǎn)向角。它會把角度值加在

一起，因此在超過了360°標記時，它就會識別出方向盤轉(zhuǎn)

一整圈了。該轉(zhuǎn)向角度傳感器的結(jié)構(gòu)，使之能識別方向盤轉(zhuǎn)2.76圈，

如圖7-8b所示。相關知識

13相對環(huán)扇區(qū)372°扇區(qū)2扇區(qū)1光電耦合對a)實物

b)定子鐵心圖7-9

光電式轉(zhuǎn)向角傳感器絕對環(huán)扇區(qū)5扇區(qū)4奧迪轎車電動機

式

助

力

乃

轉(zhuǎn)國

楣

丞

磁

式閉嚴4處

磁

生

的粉上磁鐵的轉(zhuǎn)去磁場

強

度

高

電和

□o

人

L口大T

心

14旋轉(zhuǎn)變壓器定子旋轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)子片組線圈定子轉(zhuǎn)向助力電動機工作原理，定子線圈分為三組，通入電流時產(chǎn)生磁場，磁場的方向是由線圈通入

電流方向確定的，如線圈A

通入電流從A1

流向A2

時，A1朝向轉(zhuǎn)子方

向的磁極為S極，A2朝向轉(zhuǎn)子方向的磁極為N

極，當反向通電時，產(chǎn)生的極性相反；當轉(zhuǎn)換到B

線圈通電，電流從B1

流向B2

時

，B1

產(chǎn)

生S

極，B2產(chǎn)生N

極，則轉(zhuǎn)子在B線圈的磁場吸引

作用下產(chǎn)生順時針轉(zhuǎn)動，如此順序給三個線圈連續(xù)通電流，則轉(zhuǎn)子就會連

續(xù)不斷地順時針轉(zhuǎn)動；相反順序通電時，轉(zhuǎn)子就會逆時針轉(zhuǎn)動。相關知識

15定子鐵心電機的控制原理各項線圈通電流順序的轉(zhuǎn)換是由晶體管實現(xiàn)的，晶體管采用的是金屬氧化物半導體場效應晶體管，該晶體管可快速實現(xiàn)大電流切換，產(chǎn)生熱量小。其控制電路如圖所示，例如晶體管1和6工作，則線圈1和2能入了電流；位置傳感器當轉(zhuǎn)換為晶體管3和4工作時，則線圈1和2被反向通入電流，產(chǎn)生的磁極極性與原來相反，14512↑36因此通過的控制各晶體管的導通及對通電時間(脈寬)就可調(diào)節(jié)電機的轉(zhuǎn)向、轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)矩。晶體管的導通轉(zhuǎn)換必須與轉(zhuǎn)子磁場位置同步，因此需要轉(zhuǎn)子位置傳感器。相關知識圖7-11

電動動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)原理圖體(-

本位置/速度

控制觸發(fā)器PWM

供電

控制線圈2轉(zhuǎn)子位置反饋轉(zhuǎn)子電機殼體逆變器

00000供電V+2C334.電機轉(zhuǎn)子位置傳感器控制單元必須知道轉(zhuǎn)子的準確位置，以便去計算

出環(huán)繞的定子磁場所需要的相電壓(電子傳感器

控制的整流)。轉(zhuǎn)子位置傳感器測得的值也可以用于確定轉(zhuǎn)向止點。為了避免硬的機械式止點，通過電動機械式轉(zhuǎn)向機

構(gòu)可以實現(xiàn)“軟的”止點。位置傳感器有旋轉(zhuǎn)變壓器式和霍爾式。旋轉(zhuǎn)變壓器式位置傳感器如圖7-11所示。相關知識

17旋轉(zhuǎn)變壓器定子旋轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)子，c200A72盤

勵監(jiān)

南重將的白錦生磁

的到壽意

整麻生國壞

器

輪

個恩變磁場的磁通引

向接收線圈。于L

一

↓LDnL爾

廣

人馱

感

事

作為

接壓相圍病線里

相

關

腳

根

據(jù)

轉(zhuǎn)

向

助糖

式擾

周

意

建羈森鞭蝸藏蠅機粉發(fā)前逸式泉

蝸輪也可以驅(qū)動蝸告

花

然

去

月剪

合

架

整19電動機殼體橡膠連軸器有齒輪的蝸輪軸蝸桿橡膠連軸器橡膠連軸器裝在渦桿和電機軸之間，防止電機過載，并補償安裝誤差相關知識20相關知識由

營

生

的

想

姆離

模

式臻

題

公爆攜轉(zhuǎn)口鑫儉尊偏4II4

必

T函

1

甘

能

世

白

阪

刀

J口

十

L

中

乙jP

人1Dp

①二組件過熱和過電控制電流電機信號(CANLINE)EPS故障指示燈信號L(CANLINE)轉(zhuǎn)向角信號(相對轉(zhuǎn)向角信號，估計絕對轉(zhuǎn)向角信號)CANLINe)轉(zhuǎn)向角信號(絕對轉(zhuǎn)向角信

號

)EPS

ECU電機控制計算EPS狀態(tài)信號

計算在線故障診斷功能21EPS

電機位置傳感器儀表板其它模塊ICANLINE)起

/

解

元絕對轉(zhuǎn)向角信號轉(zhuǎn)向角度傳感器轉(zhuǎn)向扭矩信號(CANLINE)車速信號發(fā)動機轉(zhuǎn)速信號扭矩傳

感器車

身ECU(CANLNE)

輪速信號ESPECU動力轉(zhuǎn)向控制單

元與其它相關控想關和識一子△-AMI洶

屬

幽

上

孔小

價

廠

7

4J扭矩轉(zhuǎn)感器向中

EPS助力電機及

電機位置傳感器生

品

一集

成

轉(zhuǎn)

回

杜

上，由酒

中

由油

古

培EPSgOA由

.SS175A繼電器EPS故踔指示燈CAN驅(qū)動器儀表板車身ECUCAN蔥動器ESP

ECUCAN驅(qū)

動

器起/停控制單元CAN驅(qū)動圖CAN驅(qū)動器旋轉(zhuǎn)變壓器扭矩傳感器轉(zhuǎn)向柱EPSECUEP5

電航CANLHCANL22DLC-2JG1哪

速

棱

制

四

輪特炮煎國瀛線窯顛挺租的

蟬

收

籃

國棕

中

宿

在

分

日

H

T

氏瓜

凸

不百股灶， 23中高速時，前后輪同向轉(zhuǎn)向增加行駛穩(wěn)定性低速時，前后輪反向轉(zhuǎn)向

提高通過性副后輪轉(zhuǎn)向角傳感器前輪轉(zhuǎn)向角傳感器后輪傳感器車輛速度傳感器后輪轉(zhuǎn)向執(zhí)行器副前輪轉(zhuǎn)向角傳感器

四輪轉(zhuǎn)向控制單元1本田汽車電動式電控四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)1)系統(tǒng)構(gòu)造與組成圖7-16所示是在本田汽車上采用的電動式電控四輪轉(zhuǎn)

向系統(tǒng)。四輪轉(zhuǎn)向控制ECU

利用轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角、車速和前輪轉(zhuǎn)向

角傳感信息控制后輪轉(zhuǎn)向角。當車速低于29

km/h轉(zhuǎn)向時，后輪向相反方向偏轉(zhuǎn)，

在車速為零時的最大轉(zhuǎn)角為6°,在29

km/h

時

后輪轉(zhuǎn)向角接近為零；當車速大于29km/h

時，在轉(zhuǎn)向盤200°

轉(zhuǎn)角以內(nèi)后輪

的轉(zhuǎn)向角與前輪的一致，轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角大于200°時，后輪開始向相反方向偏轉(zhuǎn)。當車速提高到29km/h,并轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向盤100°角度時，后

輪將向相同方向偏轉(zhuǎn)大約1。;當轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動500°角度

時，后輪將向相反方向偏轉(zhuǎn)大約1。。相關知識

24主后輪轉(zhuǎn)向角傳感器相關知識

25(1)后輪轉(zhuǎn)向執(zhí)行器。后輪轉(zhuǎn)向執(zhí)行器的組成包括一個通過循環(huán)球螺桿機構(gòu)的電動機、后輪轉(zhuǎn)向傳感器、回位彈簧等。執(zhí)行器在結(jié)構(gòu)上作為后輪轉(zhuǎn)向橫拉桿的一部分，兩端的拉桿與后輪轉(zhuǎn)向節(jié)臂相連。當電動機受ECU

控制時，即可通過循環(huán)球螺桿產(chǎn)生軸向推力，克服復位彈簧的彈力帶動后輪轉(zhuǎn)向。(2)后輪轉(zhuǎn)向角度傳感器。后輪轉(zhuǎn)向角度傳感器為霍爾式，通過

檢測循環(huán)球螺母上的電磁轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動情況感知后輪偏轉(zhuǎn)角度；(3)前輪轉(zhuǎn)角傳感器。轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角傳感器又稱為前輪主轉(zhuǎn)角傳感

器，它為霍爾式，裝在組合開關下方的轉(zhuǎn)向柱上。(4)車速傳感器。與ABS系統(tǒng)共用的兩只電磁式后輪速傳感器向

ECU

提供交變電壓信號，供ECU

判定車速。電刷

轉(zhuǎn)子主后轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)感器副后轉(zhuǎn)角傳感器循環(huán)球螺母執(zhí)行器殼體轉(zhuǎn)向軸螺桿復位彈簧換向器定子主動轉(zhuǎn)向控制模塊J792帶有動力轉(zhuǎn)控制模塊J500

機電動力轉(zhuǎn)向單元帶后輪轉(zhuǎn)向控制模塊J1019的

機電動力轉(zhuǎn)向單元傳動系統(tǒng)控制模塊J775動態(tài)轉(zhuǎn)向執(zhí)行器2奧迪汽車電動電控四輪轉(zhuǎn)向2019年奧迪A8

四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)組成如圖7-18所示。后輪轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)裝有機電動力轉(zhuǎn)向單元，該

單元通過兩側(cè)的拉桿分別與兩側(cè)后輪轂鉸接，

該單元裝有后輪轉(zhuǎn)向控制模塊J1019,四輪轉(zhuǎn)向

系統(tǒng)由傳動系統(tǒng)控制模塊J775

控制工作，系統(tǒng)

中其它相關模塊進行的功能拓展。相關知識

26桃薰賜向移動，再27帶后輪轉(zhuǎn)后控制模塊J1019的

機電動力轉(zhuǎn)向單元UX

刃

人現(xiàn)后輪轉(zhuǎn)向營套豊康熱后輪轉(zhuǎn)向控制模塊J1019

電機另為軸轉(zhuǎn)向角傳感器G85

轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角實際轉(zhuǎn)向角ABS

控制模塊J104總線診斷模塊J533所需轉(zhuǎn)向角氣囊控制模塊J234駕駛員輔助系統(tǒng)控制模塊J1121發(fā)動機控制模塊J623如圖7-20所示，怕

示了主要輸入

28中

調(diào)

指

用

女

操

錐

瘀

裝

私傳種統(tǒng)控羈暢委還考鷹駛前

定

百

仿

泊任

何

相

關

的

駕

中擇

模

毀

系

統(tǒng)

。動力轉(zhuǎn)向控制

模塊

J500主動轉(zhuǎn)向控

制單元J792后橋轉(zhuǎn)向動力

模

塊J1019駕駛選擇設置橫向加速度

偏轉(zhuǎn)率傳動系統(tǒng)控制

模塊J775駕駛員輔助

系統(tǒng)狀態(tài)加速踏板位置狀態(tài)輪速1.電控系統(tǒng)檢修表7-1馬自達阿特茲轎車電動動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的故障診斷與排除故障現(xiàn)象故障原因故障檢查故障排除點火開關轉(zhuǎn)

至ON位置時，

電

動

轉(zhuǎn)向裝

置(

E

P

S

)

報

警信號燈不亮1)表組內(nèi)的EPS報

警信號燈電路有故障2)錯誤源于EPS

CM所產(chǎn)生的信號為關閉信號。EPS

CM故障使用M-MDS(專用診斷儀)激活命令模式功能的“WL+IL”

打開儀表盤的EPS報警信號燈。

EPS報警信號燈是否開啟亮EPS

CM故障，更換EPS

CM不亮執(zhí)行儀表盤配置，然后從第1步

重新開始檢查若再發(fā)生故障，更換該儀表盤即使發(fā)動機已起動，電動轉(zhuǎn)向

裝置(EPS)報警信號燈也不

熄滅1)線束故障2)插接器狀態(tài)故障3)轉(zhuǎn)矩傳感器的故障4)EPS電動機故障5)熔絲故障6)EPS

CM故障7)CAN線束故障1)把點火開關打在OFF位置并保持約1min。點火開關切

換至ON檔(發(fā)動機起動)進行DTC檢查，看是否出現(xiàn)DTC有DTC執(zhí)行適用的DTC檢查無DTC執(zhí)行下一步2)使用M-MDS激活命令模式功能的“WL+IL”關閉儀表盤中的EPS報警信號燈。

EPS報警信號燈是否關閉關閉EPS

CM故障，更換EPS

CM沒

關

閉執(zhí)行儀表盤配置，然后從第1)

步重新開始檢查若再發(fā)生故障，更換該儀表盤

任務實施29右轉(zhuǎn)向和左

轉(zhuǎn)向的助力有

差異1)轉(zhuǎn)向器和拉桿機構(gòu)

的故障2)EPS

CM故障3)EPS

CM