1、豐田卡羅拉電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)簡介,液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)已發(fā)展了半個多世紀(jì)，其技術(shù)已相當(dāng)成熟。隨著汽車微電子技術(shù)的發(fā)展、對汽車節(jié)能性和環(huán)保性要求的不斷提高，該系統(tǒng)存在的耗能、對環(huán)境可能造成的污染等固有不足已越來越明顯，不能完全滿足時代發(fā)展的要求。電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(EPS)將最新的電力電子技術(shù)和高性能的電機控制技術(shù)應(yīng)用于汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，能顯著改善汽車動態(tài)性能和靜態(tài)性能、提高行駛中駕駛員的舒適性和安全性、減少環(huán)境污染等。因此，該系統(tǒng)一經(jīng)提出，就受到許多大汽車公司的重視，并進行開發(fā)和研究。,EPS系統(tǒng)優(yōu)勢體現(xiàn)在：,不轉(zhuǎn)向時不消耗功率，與液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)相比，可降低燃油消耗35； 改善車輛操縱性能，助力大小可通過控

2、制單元中的軟件來控制，容易實現(xiàn)隨車速等的變化而變化； 結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕； 工作噪音?。?結(jié)構(gòu)比液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)簡潔，無油泵、液壓油、橡膠軟管、油罐等；,卡羅拉EPS的特點,轉(zhuǎn)向復(fù)位控制。當(dāng)方向盤從極限位置向回轉(zhuǎn)動時，EPS提供復(fù)位助力控制； 變壓器增壓控制。對轉(zhuǎn)向電子控制單元(ECU)的電壓進行增壓，當(dāng)駕駛員未對方向盤進行任何操作或車輛保持直線行駛時，該電壓保持為零。當(dāng)駕駛員對方向盤進行操作時，根據(jù)負(fù)載大小，以27V-34 V的電壓對輸出助力進行可變控制； 系統(tǒng)過熱保護控制。根據(jù)電流大小及其作用時間估計馬達(dá)溫度，如果溫度超出規(guī)定范圍，系統(tǒng)將對輸出電流進行限制，以防馬達(dá)過熱； 帶有自診斷功能。系統(tǒng)發(fā)

3、生故障時，將自動儲存故障碼，同時故障指示燈(PS警告燈)閃亮；,系統(tǒng)示意圖,卡羅拉EPS的組成,轉(zhuǎn)向扭矩傳感器。它通過檢測彈性扭轉(zhuǎn)桿因方向盤的扭矩所產(chǎn)生的變形角度來測量方向盤操縱力矩，并將其轉(zhuǎn)變?yōu)殡娮有盘柌⑤敵鲋罞PS ECU，ECU據(jù)此決定對EPS馬達(dá)提供多大的電壓。這是轉(zhuǎn)向控制的重要信號； 轉(zhuǎn)向電機。裝于轉(zhuǎn)向管柱的中部，是助力轉(zhuǎn)向的動力來源； 減速裝置。采取與電機轉(zhuǎn)子內(nèi)殼配套的循環(huán)滾珠式減速機構(gòu)，將電動機傳來的轉(zhuǎn)速降低，獲得更大的轉(zhuǎn)動扭矩，以便足以驅(qū)動車輪轉(zhuǎn)向；,卡羅拉EPS的組成,轉(zhuǎn)角傳感器。向EPS ECU反饋轉(zhuǎn)向助力電機的轉(zhuǎn)角大小和轉(zhuǎn)向，便于EPS ECU對整個轉(zhuǎn)向過程進行準(zhǔn)確控制；

4、 齒條軸的外殼； 左右橫拉桿； ECU；,卡羅拉EPS主要部件的結(jié)構(gòu)與工作原理,轉(zhuǎn)向扭矩傳感器的結(jié)構(gòu)與工作原理：轉(zhuǎn)向扭矩傳感器包括分相器單元1與分相器單元2兩部分，分別安裝在方向盤的輸入軸和轉(zhuǎn)向小齒輪輸出軸上；,卡羅拉EPS主要部件的結(jié)構(gòu)與工作原理,轉(zhuǎn)子部分由上下兩層構(gòu)成，均裝有轉(zhuǎn)矩傳感器線圈。輸入軸和輸出軸由一根細(xì)金屬銷剛性連接成一體，轉(zhuǎn)子軸上方有連接用的銷孔。輸入軸由汽車方向盤直接驅(qū)動，再通過金屬銷、彈性扭轉(zhuǎn)桿的傳遞來驅(qū)動輸出軸；輸出軸小齒輪推動齒條平移，驅(qū)動轉(zhuǎn)向輪向左或向右轉(zhuǎn)向；,卡羅拉EPS主要部件的結(jié)構(gòu)與工作原理,定子部分也有上下兩層線圈，分別對應(yīng)轉(zhuǎn)子的上下部分。定子線圈有兩種，分別

5、勵磁線圈和檢測線圈。勵磁線圈對轉(zhuǎn)子部分的線圈通過電磁感應(yīng)起勵磁作用；檢測線圈用于檢測輸入、輸出軸的上下轉(zhuǎn)角差(轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩)，向EPS ECU輸送電信號，這個電信號是定子線圈上兩列正弦波的相位差，下圖是反映此時轉(zhuǎn)矩傳感器檢測到的轉(zhuǎn)矩大小。相位差越大，轉(zhuǎn)矩越大；,卡羅拉EPS主要部件的結(jié)構(gòu)與工作原理,轉(zhuǎn)角傳感器的結(jié)構(gòu)與工作原理：豐田卡羅拉轉(zhuǎn)角傳感器屬于電磁感應(yīng)式傳感器，它及時將轉(zhuǎn)向電機的轉(zhuǎn)向及轉(zhuǎn)向角度信號反饋給EPS ECU，形成一個閉環(huán)控制； 助力電動機的電源：由于目前汽車蓄電池的電壓只有12 V，助力電動機的功率非常有限。為了提高轉(zhuǎn)向助力的力矩，豐田卡羅拉助力電機的電源為2734 V的三相交流電

6、壓。其EPS EUC中還專門設(shè)置有提升電壓的逆變器和電感儲能線圈，由類似三相橋式、能將蓄電池的電壓轉(zhuǎn)為2734 V的電路完成。駕駛員操縱方向盤時，助力電動機會根據(jù)轉(zhuǎn)向阻力大小自動輸出2734 V的可變電壓,EPS的工作原理,EPS是由 ECU控制轉(zhuǎn)向電機工作來實現(xiàn)助力的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。駕駛員打方向時，方向盤通過傳動軸的花鍵轂帶動轉(zhuǎn)向主軸(輸入軸)，轉(zhuǎn)向主軸再通過金屬銷帶動彈性扭轉(zhuǎn)桿；彈性扭轉(zhuǎn)桿下端是小齒輪(輸出軸)，小齒輪與轉(zhuǎn)向齒條嚙合產(chǎn)生動力輸出，驅(qū)動車輪向左或向右偏擺而實現(xiàn)轉(zhuǎn)向。與此同時，助力的過程也在進行，由于彈性扭轉(zhuǎn)桿比較細(xì)長，受到來自轉(zhuǎn)向主軸的扭矩時，很容易產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)變形，因此，輸入軸與輸出

7、軸之間產(chǎn)生上下轉(zhuǎn)角差，扭矩越大轉(zhuǎn)角差越大；轉(zhuǎn)矩傳感器檢測轉(zhuǎn)角差大小并轉(zhuǎn)化為電信號輸給ECU； ECU根據(jù)轉(zhuǎn)矩大小輸出不同驅(qū)動電壓，以驅(qū)動轉(zhuǎn)向助力電動機產(chǎn)生助力，轉(zhuǎn)矩越大輸出的驅(qū)動電壓越高，驅(qū)動電壓在2734 V變化。但當(dāng)駕駛員未打方向或車輛直線行駛時，助力電動機不運轉(zhuǎn)，此時助力電動機的電壓為零,EPS的工作原理,轉(zhuǎn)向助力電動機的電流由EPS ECU控制，隨車速變化而變化，EPS ECU根據(jù)轉(zhuǎn)向力矩值及車速大小計算所需輸出電流并控制馬達(dá)運轉(zhuǎn)。如右圖，車速越高，轉(zhuǎn)向助力電機的電流越?。卉囁僭降?，轉(zhuǎn)向助力電機的電流越大。因此，轉(zhuǎn)向助力的大小由兩個因素決定，即方向盤輸入扭矩與車輛的行駛速度,EPS的工

8、作原理,電動助力系統(tǒng)的控制：當(dāng)車輛速度低時，轉(zhuǎn)向沉重，這時需要大的助力。由于車速低，EPS ECU供給助力電動機大的電流；另一方面方向盤沉重，彈性扭轉(zhuǎn)桿變形大，轉(zhuǎn)角差大，EPS ECU供給助力電動機高的電壓，因此，助力電動機提供大的助力。車速高時，轉(zhuǎn)向輕便，這時需要小的助力，增加駕駛員轉(zhuǎn)向的路感。由于車速高，EPS ECU供給助力電動機小的電流；另一方面方向盤輕便，彈性扭轉(zhuǎn)桿變形小，轉(zhuǎn)角差小，EPS ECU供給助力電動機低的電壓，因此，助力電動機提供小的助力。通過電動助力，達(dá)到理想的轉(zhuǎn)向控制。從上圖曲線的虛線部分可以看出，轉(zhuǎn)向力矩曲線不是單一的。轉(zhuǎn)向助力輸出電流一定時，對應(yīng)不同曲線得到不同的轉(zhuǎn)

9、向力矩，這是因為驅(qū)動電壓不是固定的，它隨方向盤轉(zhuǎn)向力矩變化而變化；同樣，轉(zhuǎn)向力矩一定時，對應(yīng)不同曲線得到不同的轉(zhuǎn)向助力輸出電流，原因是驅(qū)動電壓因素在起作用,EPS的工作原理,轉(zhuǎn)向助力電動機動力傳給轉(zhuǎn)向齒條的原理：如下圖所示，轉(zhuǎn)向助力電動機的轉(zhuǎn)子是空心的，它通過滾珠與齒條軸相嚙合。當(dāng)轉(zhuǎn)向助力電動機轉(zhuǎn)動時，它的轉(zhuǎn)子只能左右轉(zhuǎn)動，而不能軸向移動，因此，轉(zhuǎn)向助力電動機轉(zhuǎn)動時驅(qū)動滾珠迫使齒條軸向左或向右移動。在這個過程中，循環(huán)滾珠式減速機構(gòu)起到減速增扭的作用，將轉(zhuǎn)向助力電動機傳來的速度減慢、轉(zhuǎn)動扭矩放大。所以轉(zhuǎn)向輪上最終得到的轉(zhuǎn)向力矩是駕駛員轉(zhuǎn)向力矩和轉(zhuǎn)向電動助力之和(車輛低速時，后者遠(yuǎn)大于前者)，轉(zhuǎn)角傳感器反饋轉(zhuǎn)向助電動機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角的大小與轉(zhuǎn)向方