丰田卡罗拉电动助力转向系统(EPS).doc

(完好版)丰田卡罗拉电动助力转向系统(EPS) (完好版)丰田卡罗拉电动助力转向系统(EPS) PAGE / NUMPAGES (完好版)丰田卡罗拉电动助力转向系统(EPS) 丰田卡罗拉电动助力转向系统（ EPS） 一、功能 电动助力转向系统 ( EPS) 将最新的电力电子技术和高性 能的电机控制技术应用于汽车转向系统 , 能明显改良汽车动 态性能和静态性能、提高行驶中驾驶员的舒坦性和安全性、 减少环境污染等。所以 , 该系一致经提出 , 就遇到很多大汽车 企业的重视 , 并进行开发和研究。将来的转向系统中 , EPS 将 成为主流。与其余转向系统对比 , 该系统的突出优势表此刻 : ①不转向时不用耗功率 , 与液压转向系统对比 , 可降低燃油消 耗 3 %～ 5 %; ②改良车辆操控性能 , 助力大小可经过控制单元 中的软件来控制 , 简单实现随车速等的变化而变化; ③构造 紧凑、重量轻 ; ④工作噪音小 ; ⑤构造比液压转向系统简短 , 无油泵、液压油、橡胶软管、油罐等 ; ⑥切合环保要求 , 车辆 报废时 , 不需办理液压油、橡胶软管等 , 也无液压油的泄露问 题 ; ⑦安装简化 ( 特别关于发动机后置和中置的车辆 , 可节俭装置时间 ) 。 二、 构成 1、卡罗拉 EPS 由以下零件构成 (见以下图 ) : 转向扭矩传感器。 它经过检测弹性扭转杆因方向盘的扭矩所产生的变形角度来丈量方向盘操控力矩 ,并将其转变成电子信号并输出至 EPS ECU , ECU 据此决定对 EPS马达供应多大的电压。这是转向控制的重要信号。 转向电机。 装于转向管柱的中部 ,是助力转向的动力根源。 3) 减速装置。 采纳与电机转子内壳配套的循环滚珠式减速机构 , 将电动机传来的转速降低 ,获取更大的转动扭矩 ,以便足以驱动车 轮转向。 转角传感器。 向 EPS ECU 反应转向助力电机的转角大小和转向,便于 EPS ECU 对整个转向过程进行正确控制。 齿条轴的外壳。 左右横拉杆。 EPS ECU 。 2.转向扭矩传感器的构造与工作原理 转向扭矩传感器包含分相器单元 1 与分相器单元 2 两部分 , 分别安装在方向盘的输入轴和转向小齿轮的输出轴上 (见图2、 。 图 2 卡罗拉转向扭矩传感器装置图 图 3 卡罗拉转向扭矩传感器的分解图 1)转子部分由上下两层构成 ,均装有转矩传感器线圈。 输入轴和输 出轴由一根细金属销刚性连结成一体 ,转子轴上方有连结用的销 孔(如图 3 所示 ) 。输入轴由汽车方向盘直接驱动 ,再经过金属销、弹性扭转杆的传达来驱动输出轴 ;输出轴小齿轮推进齿条平移 ,驱动转向轮向左或向右转向。 定子部分也有上下两层线圈 ,分别对应转子的上下部分。定子线圈有 2 种,分别是励磁线圈和检测线圈。励磁线圈对转子部分的线圈经过电磁感觉起励磁作用 ;检测线圈用于检测输入、输出轴的上下转角差 (转向转矩 ) ,向 EPS ECU 输送电信号 ,这个电信号是定子线圈上两列正弦波的相位差 (如图 4 所示 ) ,反应此时转矩传感器检测到的转矩大小。相位差越大 ,转矩越大。 图 4 检测线圈的相位差 3.转角传感器的构造与工作原理 丰田卡罗拉转角传感器属于电磁感觉式传感器 ,它实时将转向电 机的转向及转向角度信号反应给 EPS ECU ,形成一个闭环控制。 这个传感器转子为凸台式 ,转子与助力电动机转子连成一体 ,由图 可见转角传感器的构造与感觉凸台。转向传感器的定子线圈呈 圆环状 (图 5 中的转角传感器 ) ,装在助力电动机定子线圈端面 ,感觉凸台随助力电动机转子的转动 ,经过电磁感觉原理 ,检测出助力电动机转子的转角。 4.助力电动机的电源 因为当前汽车蓄电池的电压只有 12 V ,助力电动机的功率特别有 限。为了提高转向助力的力矩 ,丰田卡罗拉助力电机的电源为 27～ 34 V 的三相沟通电压。 其 EPS EUC 中还特意设置有提高电 压的逆变器和电感储能线圈 ,由近似三相桥式、能将蓄电池的电 压转为 27～ 34 V 的电路达成。 驾驶员操控方向盘时 ,助力电动机 会依据转向阻力大小自动输出 27～34 V 的可变电压。 三、 工作原理 EPS是由 EPS ECU 控制转向电机工作来实现助力的转向 系统。驾驶员打方向时 ,方向盘经过传动轴的花键毂带动转向主 轴(输入轴 ) ,转向主轴再经过金属销带动弹性扭转杆 ;弹性扭转杆 下端是小齿轮 (输出轴 ) ,小齿轮与转向齿条啮合产生动力输出 ,驱 动车轮向左或向右偏摆而实现转向。与此同时 ,助力的过程也在 进行 ,因为弹性扭转杆比较修长 ,遇到来自转向主轴的扭矩时 ,很 简单产生扭转变形 ,所以 ,输入轴与输出轴之间产生上下转角差 , 扭矩越大转角差越大 ;转矩传感器检