EPS 是一種直接依靠電機(jī)提供輔助扭矩的動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。轉(zhuǎn)向柱助力式 EPS 的電動(dòng)機(jī)固定在轉(zhuǎn)向柱一側(cè),通過(guò)減速機(jī)構(gòu)與轉(zhuǎn)向軸相連,直接驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向軸助力轉(zhuǎn)向。扭矩傳感器與轉(zhuǎn)向軸 (小齒輪軸)連接一起,當(dāng)轉(zhuǎn)向軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),扭矩傳感器開(kāi)始工作,把輸入軸和輸出軸在扭桿作用下產(chǎn)生的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)位移變成電信號(hào)傳給 ECU,ECU根據(jù)車(chē)速傳感器和扭矩傳感器的信號(hào)決定電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向和助力電流的大小,從而完成實(shí)時(shí)控制助力轉(zhuǎn)向。因此它可以很容易地實(shí)現(xiàn)在車(chē)速不同時(shí)提供電動(dòng)機(jī)不同的助力效果,保證汽車(chē)在低速行駛時(shí)輕便靈活,高速行駛時(shí)穩(wěn)定可靠。因此 EPS 轉(zhuǎn)向特性的設(shè)置具有較高的自由度。
電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)由以下部件組成:
1 電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向控制模塊
2 轉(zhuǎn)向電機(jī)
3 扭矩傳感器
4 轉(zhuǎn)向減速機(jī)構(gòu)
電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向控制模塊,電子控制單元 (ECU)的功能是根據(jù)扭矩傳感器信號(hào)和車(chē)速傳感器信號(hào),進(jìn)行邏輯分析與計(jì)算后,發(fā)出指令,控制電動(dòng)機(jī)動(dòng)作。此外,ECU 還有安全保護(hù)和自我診斷功能,ECU 通過(guò)采集電動(dòng)機(jī)的電流、發(fā)電機(jī)電壓、發(fā)動(dòng)機(jī)工況等信號(hào)判斷其系統(tǒng)工作狀況是否正常,一旦系統(tǒng)工作異常,助力將自動(dòng)取消,同時(shí) ECU 將進(jìn)行故障診斷分析。
轉(zhuǎn)向電機(jī)
電動(dòng)機(jī)的功能是根據(jù)電子控制單元的指令輸出適宜的輔助扭矩,是 EPS 的動(dòng)力源。多采用無(wú)刷永磁式直流電動(dòng)機(jī)。
扭矩傳感器
扭矩傳感器是集成在轉(zhuǎn)向管柱內(nèi)部,其功能是測(cè)量駕駛員作用在方向盤(pán)上的力矩大與方向,以及方向盤(pán)轉(zhuǎn)角的大小和方向。是 EPS 的控制信號(hào)。
減速機(jī)構(gòu)
EPS 的減速機(jī)構(gòu)與電動(dòng)機(jī)相連,起降速增扭作用,采用蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)。在使用電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向控制模塊控制動(dòng)力轉(zhuǎn)向電機(jī)以便操作轉(zhuǎn)向機(jī)時(shí),電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)可以減少車(chē)輛轉(zhuǎn)向所需方向盤(pán)和轉(zhuǎn)向柱力量的大小。電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向控制模塊也使用扭矩傳感器、電機(jī)位置傳感器、蓄電池電壓電路和串行數(shù)據(jù)電路的組合來(lái)執(zhí)行系統(tǒng)功能。電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向控制模塊將通過(guò)串行數(shù)據(jù)電路監(jiān)測(cè)車(chē)速和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信息,以確定車(chē)輛轉(zhuǎn)向所需助力的大小。在低速情況下,提供較大的助力以便在駐車(chē)操作中進(jìn)行轉(zhuǎn)向。
在高速情況下,提供較小的助力以便提高路感和方向穩(wěn)定性。電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向控制模塊使用扭矩傳感器、電機(jī)位置傳感器、車(chē)速和系統(tǒng)溫度輸入計(jì)算值的組合來(lái)確定所需助力的大小。電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向控制模塊連續(xù)監(jiān)測(cè)扭矩傳感器的扭矩并定位電流信號(hào)。隨著轉(zhuǎn)向柱轉(zhuǎn)動(dòng)和轉(zhuǎn)向軸扭轉(zhuǎn),通過(guò)扭矩信號(hào)電路監(jiān)測(cè)轉(zhuǎn)向輸入和輸出軸,然后用電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向控制模塊來(lái)處理,以計(jì)算轉(zhuǎn)動(dòng)扭矩。電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向控制模塊處理電機(jī)位置傳感器的電壓信號(hào)和扭矩傳感器的定位電流信號(hào),以檢測(cè)和計(jì)算方向盤(pán)角度。電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向控制模塊通過(guò)控制轉(zhuǎn)向電機(jī)的電流,來(lái)回應(yīng)扭矩傳感器信號(hào)以及電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)傳感器電壓信號(hào)的改變。
電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向控制模塊控制脈寬調(diào)制電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路,以驅(qū)動(dòng) 3 相電機(jī)。電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向控制模塊可以計(jì)算內(nèi)部系統(tǒng)溫度,以保護(hù)電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)不受高溫?fù)p壞。為了降低過(guò)高的系統(tǒng)溫度,電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向控制模塊將減小流向轉(zhuǎn)向電機(jī)的指令電流,即減小轉(zhuǎn)向助力。電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向控制模塊可以檢測(cè)電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中的故障。當(dāng)檢測(cè)到電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí),儀表上轉(zhuǎn)向警告燈會(huì)點(diǎn)亮。電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向控制模塊具有主動(dòng)回正功能,在駕駛員手脫離方向盤(pán)時(shí),控制方向盤(pán)的回正速度,極大提升駕駛感覺(jué)和安全性能。電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向控制模塊還具有末端保護(hù)功能,在轉(zhuǎn)向機(jī)齒條行程到底前,可以降低輔助扭矩,從而避免噪聲,過(guò)熱和對(duì)機(jī)械部件的損傷。