汽车底盘电控技术 电子控制动力转向系统课件.ppt

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1、第三章 电子控制动力转向系统,电子控制动力转向系统概述,1,液压式电子控制动力转向系统,2,电动式电子控制动力转向系统,3,电子式四轮转向系统,4,电子控制动力转向系统的诊断与检修,5,第三章 电子控制动力转向系统 电子控制动力转向系统概述1,3.1 电子控制动力转向系统概述,1.电子控制动力转向系统的功用,电子控制动力转向（Electronic Control Power Steering，简称EPS或ECPS）系统是根据车速、转向情况等对转向助力实施控制，使动力转向系统在不同的行驶条件下都有最佳的放大倍率。,3.1 电子控制动力转向系统概述 1.电子控制动力转向系统的,电子控制动力转向系统

2、,A解决转向轻便与转向灵活的矛盾。B提高行驶安全性和舒适性。电,2.电子控制动力转向系统的组成,2.电子控制动力转向系统的组成 EPS机械转向机构转向助力系,2.电子控制动力转向系统的分类,2.电子控制动力转向系统的分类 液压式转向动力源电动式,3.2 液压式电子控制动力转向系统,根据其控制方式的不同，可分为流量控制式、反作用力控制式和阀灵敏度控制式三种形式。,3.2.1 流量控制式EPS系统,3.2 液压式电子控制动力转向系统 根据其控制方式的不同，可,电磁阀安装在通向转向动力缸活塞两侧油室的油道之间，当电磁阀的阀芯完全开启时，两油道就被电磁阀旁路。EPS ECU根据车速传感器的信号，控制电

3、磁阀阀芯的开启程度，从而通过控制转向动力缸活塞两侧油室的旁路液压油流量来改变转向助力。当车速很低时，EPS ECU输出的脉冲控制信号占空比很小，通过电磁阀线圈的平均电流很小，电磁阀阀芯开启程度也很小，旁路液压油流量小，液压助力作用大，使转向盘操纵轻便。当车速提高时，EPS ECU输出的脉冲控制信号占空比增大，使电磁阀线圈的平均电流增大，电磁阀阀芯的开启程度增大，旁路液压油流量增大，从而使液压助力作用减小，以提高操纵稳定性。,电磁阀安装在通向转向动力缸活塞两侧油室的油道之间，当电磁阀的,3.2.2 反作用力控制式EPS系统,转向控制阀是在传统的整体转阀式动力转向控制阀的基础上增设了油压反作用力室

4、而构成。扭力杆的上端通过销子与转阀阀杆相连，下端与小齿轮轴用销子连接。,3.2.2 反作用力控制式EPS系统 转向液压泵储油箱分流阀,小齿轮轴的上端部通过销子与控制阀阀体相连。转向时，转向盘上的转向力通过扭力杆传递给小齿轮轴。当转向力增大，扭力杆发生扭转变形时，控制阀阀体和转阀阀杆之间将发生相对转动，于是就改变了阀体和阀杆之间油道的通、断关系和工作油液的流动方向，从而实现转向助力作用。分流阀的作用是将来自转向液压泵的油液向控制阀一侧和电磁阀一侧分流，按照车速和转向要求，改变控制阀一侧与电磁阀一侧的油压，确保电磁阀一侧具有稳定的油液流量。固定小孔的作用是把供给转向控制阀的一部分流量分配到油压反作

5、用力室一侧。电磁阀根据需要开启适当的开度，使油压反作用力室一侧的油液流回储油箱。,小齿轮轴的上端部通过销子与控制阀阀体相连。转向时，转向盘上的,反作用力控制式EPS系统具有三种控制形态,反作用力控制式EPS系统具有三种控制形态 停车与中高速直中高,3.2.3 阀灵敏度控制式EPS系统,3.2.3 阀灵敏度控制式EPS系统 阀灵敏度控制式EP,典型阀灵敏度控制式EPS系统,转子阀的可变小孔分为低速专用小孔（1 R，1 L，2 R，2 L）和高速专用小孔（3 R，3 L）两种，在高速专用小孔的下边设有旁通电磁阀回路。,发动机,前轮,转向油泵,转向动力缸,储油箱,电磁阀,EPS ECU,车速传感器,

6、车灯开关,挡位开关,蓄电池,外体,内体,典型阀灵敏度控制式EPS系统 转子阀的可变小孔分为低速专用小,阀部等效液压回路分析,车辆停止时，电磁阀完全关闭 随着车辆行驶速度的提高，EPS ECU输出的控制信号使电磁阀的开度线性增加 ,阀部等效液压回路分析车辆停止时，电磁阀完全关闭 ,3.3 电动式电子控制动力转向系统,3.3 电动式电子控制动力转向系统 电动式EPS系统是一种直,1.电动式EPS系统的组成,电动式EPS系统是在机械转向机构的基础上，增加了电动式助力机构、转向助力控制系统后形成的。它是由转矩传感器、直流电动机、电磁离合器、减速机构和车速传感器、EPS ECU组成的。,1.电动式EPS

7、系统的组成 电动式EPS系统是在机械转向机构,转矩传感器,转矩传感器用于测定转向盘与转向器之间的转向力矩 。,在输出轴的极靴上分别绕有A，B，C，D四个线圈，连接成一个桥式回路。,转矩传感器转矩传感器用于测定转向盘与转向器之间的转向力矩 。,转矩传感器,应用于EPS系统的另一种转向盘转矩传感器，它将负载力矩所引起的扭力杆扭转角位移转换为电位计电阻的变化，并通过滑环将信号输出。,转矩传感器应用于EPS系统的另一种转向盘转矩传感器，它将负载,直流电动机,电动机的输出转矩控制是通过控制其输入电流来实现的，而电动机的正转和反转则是由EPS ECU输出的正、反转触发脉冲控制的。,直流电动机电动机的输出转

8、矩控制是通过控制其输入电流来实现的，,电磁离合器,安装在电动机输出轴上的主动轮内装有电磁线圈，通过滑环引入电流。当离合器通电时，电磁线圈产生的电磁力使压板与主动轮端面压紧。于是，电动机的动力经主动轮、压板、花键、从动轴传递给减速机构。,电磁离合器 安装在电动机输出轴上的主动轮内装有电磁线圈，通过,减速机构,电动式EPS系统减速机构的组合方式： 蜗轮 - 蜗杆传动与转向轴驱动 两级行星齿轮传动与传动齿轮驱动为了抑制噪声和提高耐久性，减速机构中的齿轮有的采用特殊齿形，有的采用树脂材料制成。,减速机构电动式EPS系统减速机构的组合方式：,2.电动式EPS系统的工作原理,2.电动式EPS系统的工作原理

9、,3.4 电子式四轮转向系统（4WS）,在汽车低速行驶时，依靠逆向转向（前、后车轮的转角方向相反），获得较小的转向半径，改善汽车的操纵便捷性； 在汽车中、高速行驶时，依靠同向转向（前、后车轮的转角方向相同），减小汽车的横摆运动，使汽车可以利用高速变换行进路线，提高转向时的操纵稳定性。,3.4 电子式四轮转向系统（4WS） 作用 在汽车低速行驶,3.4.1 转向角比例控制式4WS系统,1.系统的组成,车速传感器前转向横拉杆输出小齿轮转向盘连接轴转角比传感器扇形齿轮,输入小齿轮从动杆后转向横拉杆转向枢轴辅助电动机4WS转换器主电动机,3.4.1 转向角比例控制式4WS系统 所谓转向角比例控制，,车

10、速传感器前转向横拉杆输出小齿轮转向盘连接轴转角比传感器扇形,偏置轴与转向枢轴构造,从动杆回转中心,偏置轴运动轨迹,偏置轴,连接座,扇形齿轮,转向枢轴,从动杆,转向枢轴左右回转中心,外套,内套,偏置轴与转向枢轴构造 从动杆偏置轴偏置轴连接座扇形转向枢轴从,偏置轴与转向枢轴的工作原理,转向枢轴,从动杆,扇形齿轮,偏置轴,转向枢轴,从动杆,偏置轴与转向枢轴的工作原理 转向枢轴从动杆扇形齿轮偏置轴转向,4WS转换器的结构,偏置轴,辅助电动机,4WS转换器,主电动机,4WS转换器输出轴,从动杆,蜗轮-蜗杆机构,转角比传感器,4WS转换器的结构 偏置轴辅助电动机4WS转换器主电动机4,转角比传感器结构原理

11、图,利用滑动电阻器把反映后转向齿轮箱中的从动杆回转角度变化的模拟信号电压输入ECU，作为ECU进行转向角比例控制的基本信号。,转角比传感器结构原理图 利用滑动电阻器把反映后转向齿轮箱中的,2.转向角比例控制式4WS系统控制原理,2.转向角比例控制式4WS系统控制原理,转角比控制,ECU根据车速传感器和转角比传感器的输入信号，计算出车速与转向角的实际数值，然后把它们的实际数值与标准数据作比较，向主电动机发出控制指令，控制主电动机驱动从动杆转动。在此过程中，驾驶员可使用 4WS模式切换开关，选择“NORMAL”或“SPORT”模式。,转角比控制ECU根据车速传感器和转角比传感器的输入信号，计算,2

12、WS选择控制,当2WS选择开关被设定在ON（导通）位置，且变速器被挂入倒挡位置时，ECU就设定后轮转向角的转向量为零。这项控制是为那些习惯于使用2WS转向系统倒车的驾驶员设置的。,安全保障控制,若主电动机异常，则ECU仅利用“NORMAL”模式的同向转向部分驱动辅助电动机，进行与车速相对应的转角比控制。 若车速传感器异常，则ECU会以SP1 与SP2输入的较高车速值为依据，控制主电 动机仅进行同向转向的转角比控制。 若转角比传感器异常，则ECU驱动辅助电动机同向运动到最大值后，中止控制。若此时辅助电动机异常，则用主电动机完成以上工作。 若ECU异常，则ECU会驱动辅助电动机同向运动到最大值后，

13、中止控制。此时要避免出现反向转向。,2WS选择控制 当2WS选择开关被设定在ON（导,3.4.2 横摆角速度比例控制式4WS系统,可以使汽车的车身方向从转向初期开始就与其行进方向保持高度一致（只有极小偏差）；可以通过检测车身横摆角速度感知车身的自转运动，因此，即使有转向以外的力（如横向风等）引起车身自转，也能马上感知到，并可迅速通过对后轮的转向控制来抑制自转运动。,3.4.2 横摆角速度比例控制式4WS系统 横摆角速度比例,1.系统组成,1.系统组成,（1）前轮转向机构,转向盘,齿轮 -齿条副,转向齿轮液压油缸,齿条端部,控制齿条,前带轮,转角传动拉索,弹簧,带轮传动组件,（1）前轮转向机构

14、转向盘齿轮 -齿条副转向齿轮齿条端部控制,（2）后轮转向机构,后带轮,凸轮推杆,衬套,滑阀,主动齿轮,脉动电动机,从动齿轮,阀控制杆,液压缸右室,功率活塞,功率活塞,液压缸轴,液压缸左室,弹簧,阀套筒,控制凸轮,（2）后轮转向机构 后带轮凸轮推杆衬套滑阀主动齿轮脉动电动机,2.控制原理,后轮转角控制,转向盘转角与后轮转角之间的关系,转向盘转角在左、右约200以上的反向区域内，实际上表现的是汽车在低速时的大转角与停车时的转向切换操作。而在中、高速内的转向就变成了仅在电动转向范围内的后轮转向。ECU随时读取来自车速传感器的信号，然后计算出与车辆状态相适应的后轮目标转向角，再驱动脉动电动机，完成后轮

15、转向操作。,2.控制原理 后轮转角控制 转向盘转角与后轮转角之间的关系,大转角控制（机械式转向）,前带轮,滑阀,支点 A,阀控制杆,液压缸轴,功率活塞,阀套筒,控制凸轮,大转角控制（机械式转向） 前带轮滑阀支点 A阀控制杆液压缸轴,小转角控制（同向转向）,阀套筒,滑阀,支点 A,从动齿轮,阀控制杆,滑阀,阀控制杆,小转角控制（同向转向） 阀套筒滑阀支点 A从动齿轮阀控制杆滑,使汽车滑移角为零的控制,使汽车滑移角为零的控制是抑制4WS汽车在转向初期过渡阶段出现的车身向转向内侧转动滞后的一种控制方法。这种控制方法可在转向开始的瞬间，控制后轮反向转动，使车身产生自转运动，抑制公转运动，防止车身向转向

16、外侧转动。此时，横摆角速度传感器会检测出自转运动的增大，并反馈给控制系统，控制后轮产生一个同向转向，取得自转与公转运动的平衡。这样就能保证从转向初期到转向结束汽车滑移角始终为零。,使汽车滑移角为零的控制 使汽车滑移角为零的控制是抑制4WS汽,受到横向风作用时的控制,受到横向风作用时的控制 在突然受到横向风作用，车辆将要偏向时,ABS作用的控制,ABS作用的控制 一般情况下，由于比较重视中、低速域的转向响,3.5 电子控制动力转向系统的诊断与检修,3.5.1 三菱电控动力转向系统的检修,3.5 电子控制动力转向系统的诊断与检修 3.5.1 三菱,3.5.1 三菱电控动力转向系统的检修,3.5.1

17、 三菱电控动力转向系统的检修自诊断将万用表直流电压,3.5.1 三菱电控动力转向系统的检修,三菱微型汽车转向装置时常失效而停驶。检查时发现故障警示灯点亮，变为常规转向机构（无电动助力），完全处于保险状态。,诊断顺序故障实例 3.5.1 三菱电控动力转向系统的检修三菱,3.5.2 凌志电控动力转向系统的检修,1.电子控制系统故障检修,2.电子控制部件的检查,（1）电磁阀的检查,打开点火开关，察看ECU-IG熔丝是否正常 拔下ECU线束插座，将电压表正表笔接插接器+B脚，负表笔搭铁，电压应为1014 V（蓄电池电压） ,3.5.2 凌志电控动力转向系统的检修 1.电子控制系统故,第三章小结,电子控制动力转向系统概述,1,液压式电子控制动力转向系统,2,电动式电子控制动力转向系统,3,电子式四轮转向系统,4,电子控制动力转向系统的诊断与检修,5,第三章小结电子控制动力转向系统概述1液压式电子控制动力转向系,第三章 复习题,1.液压式电子控制动力转向系统有哪些类型?试述其工作原理。 2.试述电动式电子控制动力转向系统的组成与工作原理。 3.试述转向角比例控制式4WS系统的组成与工作原理。 4.电动式电子控制动力转向系统有哪些主要特点? 5.试述电子控制动力转向系统的故障诊断过程。,第三章 复习题1.液压式电子控制动力转向系统有哪些类型?试述,