本學習任務的目標【思政目標】引導學生合理利用外力及資源，來實現(xiàn)自我目標；【任務目標】能正確講述電動式EPS系統(tǒng)的類型、組成和各部件的工作原理，及工作過程；能正確識讀和分析電動式EPS系統(tǒng)電路圖；會使用萬用表和故障診斷儀對電動式EPS系統(tǒng)進行檢測?！緦W習重點】電動式EPS系統(tǒng)的工作原理；識讀和分析電動式EPS系統(tǒng)電路圖；電動式EPS系統(tǒng)的檢測。知識準備一、電動式電控動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的認識1．電動式EPS系統(tǒng)的組成2．系統(tǒng)部件3．EPS系統(tǒng)工作過程二、豐田卡羅拉電動式電控動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)1．系統(tǒng)組成2．系統(tǒng)工作原理3．系統(tǒng)控制電路一、電動式電控動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的認識目前越來越多的轎車采用了電動式電控動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（簡稱電動式EPS），它是在傳統(tǒng)的機械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的基礎上，增加了傳感器、電控單元和電動機等構成的，是一種直接依靠電動機提供輔助轉(zhuǎn)矩的電動助力式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。該系統(tǒng)僅需要控制電動機電流的方向和幅值，不需要復雜的控制機構。系統(tǒng)由于采用微機控制。電動式EPS比液壓式EPS更經(jīng)濟、緊湊、可靠，而且轉(zhuǎn)向助力更能適應不同運行狀況的要求，高速路感更好，現(xiàn)在被廣泛使用在轎車上。電動式電控動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的分類根據(jù)電動機對轉(zhuǎn)向系統(tǒng)產(chǎn)生助力的位置不同，電動式EPS系統(tǒng)可分成三種類型：轉(zhuǎn)向軸助力式。電動機安裝在轉(zhuǎn)向軸上。小齒輪助力式。電動機安裝在轉(zhuǎn)向器小齒輪處，可以提供較大的轉(zhuǎn)向力。齒條助力式。電動機安裝在轉(zhuǎn)向齒條處，可以提供更大的轉(zhuǎn)向力。a）轉(zhuǎn)向軸助力式

b）小齒輪助力式

c）齒條助力式電動式EPS系統(tǒng)的主要優(yōu)點采用電力作為轉(zhuǎn)向助力，省去了液壓系統(tǒng)，因此不需補充液壓油，也不必擔心漏油。沒有液壓式EPS系統(tǒng)所必須的轉(zhuǎn)向液壓泵，電動機只是在需要轉(zhuǎn)向時才接通電源，所以動力消耗和燃油消耗均可降到最低。電動式EPS各部件一般裝配成一個整體，既無管道也無控制閥，其結構緊湊、質(zhì)量較輕。一般電動式EPS的質(zhì)量比液壓式EPS質(zhì)量輕25％左右。電動機工作可用ECU進行控制，可以容易地按照汽車性能的需要設置、修改轉(zhuǎn)向助力特性，具有較好的兼容性。課程思政點不管是液壓式EPS系統(tǒng)還是電動式EPS系統(tǒng)，都是借助于外力，來增大駕駛員轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向盤的力量，最終使車輪偏轉(zhuǎn)一個角度。一個人的力量總是有限的，借助外力，我們可以強大弱小的自己?；蛘哒f，我們做事情，除了要實干外，還要巧干，合理利用外力及資源，來實現(xiàn)自我目標。借助水，舟才得以行千里；借助風，鳥才得以翱翔于天空；借助雨，草才得以茁壯地成長；借助支點會撬動地球；借助智者可以創(chuàng)造奇跡；借助外物可以成就自我……電動式EPS系統(tǒng)的結構電動式EPS系統(tǒng)的組成組成：轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角傳感器轉(zhuǎn)向扭矩傳感器動力轉(zhuǎn)向控制單元動力轉(zhuǎn)向電動機動力轉(zhuǎn)向故障指示燈等轉(zhuǎn)向扭矩傳感器作用：檢測轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生的轉(zhuǎn)向力矩。類型：主要采用非接觸式，類型有磁阻式、霍爾式等。磁阻式扭矩傳感器轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向盤時，扭力桿扭轉(zhuǎn)，磁性轉(zhuǎn)子和磁阻傳感器產(chǎn)生相對運動，磁阻傳感器處的磁場發(fā)生變化，在傳感器元件兩端產(chǎn)生電位差。通過測量磁阻傳感器元件兩端的電位差值，則可以測量轉(zhuǎn)向力矩的大小。霍爾式轉(zhuǎn)向扭矩傳感器當環(huán)形磁鐵和霍爾傳感器之間產(chǎn)生相對運動時，兩個霍爾傳感器產(chǎn)生信號，送給控制單元處理。轉(zhuǎn)向扭矩傳感器動力轉(zhuǎn)向電動機是一個無刷異步電動機，電動機安裝在一個鋁盒中，通過蝸桿傳動裝置和傳動小齒輪將轉(zhuǎn)向助力傳遞到齒條上。電動機內(nèi)部有一個轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速傳感器，此傳感器無法從外部接觸。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速傳感器根據(jù)磁阻原理進行工作，它的結構和轉(zhuǎn)向扭矩傳感器一致。它用于檢測電動機的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，以確定電動機的轉(zhuǎn)向速度。若此傳感器失靈，將使用轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角傳感器作為備用信號。轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角傳感器轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角傳感器檢測并向控制單元傳送轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動的角度信號。傳感器安裝在轉(zhuǎn)向柱上，位于轉(zhuǎn)向柱與轉(zhuǎn)向盤之間，與安全氣囊螺旋電纜集成為一體。轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角傳感器通過CAN數(shù)據(jù)總線將信號傳遞到轉(zhuǎn)向柱電子控制單元，再由CAN數(shù)據(jù)總線傳遞給動力轉(zhuǎn)向控制單元。車輪轉(zhuǎn)速傳感器車輪轉(zhuǎn)速傳感器用于獲得車速信號，信號由ABS控制單元經(jīng)CAN數(shù)據(jù)總線傳給動力轉(zhuǎn)向控制單元。控制單元根據(jù)車速信號計算相應的轉(zhuǎn)向助力。一般低速時提供較大助力，以使轉(zhuǎn)向輕便；高速時減少助力，以提高路感和操作穩(wěn)定性。發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器控制單元根據(jù)發(fā)動機轉(zhuǎn)速信號判斷發(fā)動機是否工作，以決定電動式EPS系統(tǒng)是否投入工作。在發(fā)動機熄火的情況下，電動式EPS系統(tǒng)停止運行，此時轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向盤需要更大的力量。動力轉(zhuǎn)向控制單元動力轉(zhuǎn)向控制單元直接固定在電動機上，因此線路更簡單。動力轉(zhuǎn)向控制單元中集成了一個溫度傳感器，以檢測轉(zhuǎn)向裝置的溫度。如果溫度超過100℃，轉(zhuǎn)向助力就會持續(xù)降低。如果轉(zhuǎn)向助力下降了60%，動力轉(zhuǎn)向故障指示燈顯示黃色，并且存儲故障。動力轉(zhuǎn)向故障指示燈指示燈位于組合儀表板內(nèi)，用來顯示動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的故障。打開點火開關，動力轉(zhuǎn)向故障指示燈顯示為紅色，此時系統(tǒng)進行自檢，過程大約需要2s。發(fā)動機起動后或自檢完成系統(tǒng)工作狀態(tài)正常時，指示燈立刻熄滅。系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，動力轉(zhuǎn)向故障指示燈有兩種顏色。顯示黃色代表輕度警報。顯示紅色時，應立即將車輛送至工廠維修；指示燈紅色時，還會發(fā)出三聲響亮的警報音。EPS系統(tǒng)工作過程駕駛員轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向盤時，轉(zhuǎn)向助力開始。

轉(zhuǎn)向器中的扭力桿轉(zhuǎn)動。轉(zhuǎn)向扭矩傳感器、轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角傳感器、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速傳感器檢測數(shù)據(jù)。

動力轉(zhuǎn)向控制單元根據(jù)計算必需的助力扭矩，并且起動電動機。由第二個平行作用于齒條的小齒輪來進行轉(zhuǎn)向助力。小齒輪的傳動由電動機來進行。轉(zhuǎn)向盤上的扭矩和助力扭矩的總合就是轉(zhuǎn)向器上的有效扭矩，由該扭矩來傳動齒條。二、豐田卡羅拉電動式電控動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)一汽豐田卡羅拉轎車采用轉(zhuǎn)向軸助力式EPS系統(tǒng)組成：動力轉(zhuǎn)向電動機、轉(zhuǎn)向扭矩傳感器、轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角傳感器、動力轉(zhuǎn)向ECU、車輪轉(zhuǎn)速傳感器、發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器、動力轉(zhuǎn)向故障指示燈等組成。除轉(zhuǎn)向扭矩傳感器、動力轉(zhuǎn)向電動機直接與動力轉(zhuǎn)向ECU相連外，其他部件均通過CAN通信線路相連?？_拉電動式EPS系統(tǒng)的組成框圖動力轉(zhuǎn)向電動機的結構組成：直流電動機、減速機構安裝：與轉(zhuǎn)向扭矩傳感器安裝在轉(zhuǎn)向柱的中部作用：接收來自動力轉(zhuǎn)向ECU的信號，產(chǎn)生扭矩以助力轉(zhuǎn)向。動力轉(zhuǎn)向電動機內(nèi)部安裝了一個轉(zhuǎn)角傳感器，為電磁式傳感器，它及時將轉(zhuǎn)向電動機的轉(zhuǎn)角大小和方向信號反饋給ECU，以便ECU對整個轉(zhuǎn)向過程進行修正控制。系統(tǒng)工作原理動力轉(zhuǎn)向ECU根據(jù)接收到的發(fā)動機轉(zhuǎn)速信號、車速信號、扭矩傳感器等信號，計算轉(zhuǎn)向助力的方向和大小，然后控制動力轉(zhuǎn)向電動機產(chǎn)生助力。電動機轉(zhuǎn)動后，通過安裝在轉(zhuǎn)向柱軸上的減速齒輪減速增扭后，將轉(zhuǎn)向助力作用到轉(zhuǎn)向軸上。當駕駛員未打方向或車輛直線行駛時，動力轉(zhuǎn)向電動機不運轉(zhuǎn)，此時電動機的電壓為0V。轉(zhuǎn)向助力是隨車速變化而變化的，車速越高，動力轉(zhuǎn)向電動機的電流越?。卉囁僭降?，動力轉(zhuǎn)向電動機的電流越大。轉(zhuǎn)向助力的大小由兩個因素決定，即轉(zhuǎn)向盤輸入扭矩與車輛的行駛速度。系統(tǒng)控制電路豐田卡羅拉轎車電動式EPS系統(tǒng)控制電路轉(zhuǎn)向扭矩傳感器的零點校準更換轉(zhuǎn)向柱總成（包含扭矩傳感器）、更換動力轉(zhuǎn)向ECU或左右轉(zhuǎn)向力矩有差異時，需要將扭矩傳感器的位置重新初始化，又稱為零位偏差補償、零點校準。方法：手動操作、使用故障診斷儀操作轉(zhuǎn)向扭矩傳感器的零點校準手動操作步驟校準前的檢查。測量線束端子B-6與搭鐵的電壓，為蓄電池電壓。轉(zhuǎn)向盤居中，短接DLC3端子12和4、端子

13和4。KeyON，在20s內(nèi)斷開并重新連接DLC3端子1320次及以上。P/S故障指示燈閃爍20次后一直點亮（表明存儲了故障碼DTCC1515，其含義是扭矩傳感器故障）。轉(zhuǎn)向盤居中，前車輪對準正前方。短接DLC3端子

12和4。KeyON，P/S故障指示燈亮起，7s后以4Hz的頻率閃爍。斷開短接線，讀取DTC并清除。轉(zhuǎn)向扭矩傳感器的零點校準使用故障診斷儀操作校準前的檢查。

讀取數(shù)據(jù)表中“IGPowerSupply”的值，應為11～14V。執(zhí)行扭矩傳感器零點校準。轉(zhuǎn)向盤居中，前車輪對準正前方。在故障診斷儀中進入以下菜單項：Utility/TorqueSensorAdjustment，開始進行零點校準。完成后，應確保沒有DTC輸出。注意：校準過程中不要觸碰轉(zhuǎn)向盤。

轉(zhuǎn)向扭矩傳感器的檢修當出現(xiàn)與轉(zhuǎn)向扭矩傳感器有關的故障碼時，可按如下步驟進行檢查。讀取扭矩傳感器數(shù)據(jù)流。讀取數(shù)據(jù)表中“扭矩傳感器1輸出值”和“扭矩傳感器2輸出值”的值。當轉(zhuǎn)向盤左轉(zhuǎn)時，值為0.3～2.5V；轉(zhuǎn)向盤居中時，值為2.3～2.7V；當轉(zhuǎn)向盤右轉(zhuǎn)時，值為2.5～4.7V。兩顯示值的差值，應低于0.3V。檢查傳感器電源。測量端子C6與C8之間的電壓，為7.5～8.5V。檢查傳感器信號。測量端子C5與C8、端子C7與C8之間的電壓。當轉(zhuǎn)向盤左轉(zhuǎn)時，為0.3～2.5V；轉(zhuǎn)向盤居中時，為2.3～2.7V；當轉(zhuǎn)向盤右轉(zhuǎn)時，為2.5～4.7V。若以上檢查正常，則更換動力轉(zhuǎn)向ECU。轉(zhuǎn)向電動機的檢修轉(zhuǎn)向電動機電路出現(xiàn)故障時檢查步驟：讀取轉(zhuǎn)向電動機數(shù)據(jù)流當轉(zhuǎn)向盤左轉(zhuǎn)時，值為10～55A轉(zhuǎn)向盤居中時，值為－1～1A當轉(zhuǎn)向盤右轉(zhuǎn)時，值為－55～－10A