EPS 是一種直接依靠電機提供輔助扭矩的動力轉向系統。轉向柱助力式 EPS 的電動機固定在轉向柱一側,通過減速機構與轉向軸相連,直接驅動轉向軸助力轉向。扭矩傳感器與轉向軸 (小齒輪軸)連接一起,當轉向軸轉動時,扭矩傳感器開始工作,把輸入軸和輸出軸在扭桿作用下產生的相對轉動位移變成電信號傳給 ECU,ECU根據車速傳感器和扭矩傳感器的信號決定電動機的旋轉方向和助力電流的大小,從而完成實時控制助力轉向。因此它可以很容易地實現在車速不同時提供電動機不同的助力效果,保證汽車在低速行駛時輕便靈活,高速行駛時穩(wěn)定可靠。因此 EPS 轉向特性的設置具有較高的自由度。
電動助力轉向系統由以下部件組成:
1 電動助力轉向控制模塊
2 轉向電機
3 扭矩傳感器
4 轉向減速機構
電動助力轉向控制模塊,電子控制單元 (ECU)的功能是根據扭矩傳感器信號和車速傳感器信號,進行邏輯分析與計算后,發(fā)出指令,控制電動機動作。此外,ECU 還有安全保護和自我診斷功能,ECU 通過采集電動機的電流、發(fā)電機電壓、發(fā)動機工況等信號判斷其系統工作狀況是否正常,一旦系統工作異常,助力將自動取消,同時 ECU 將進行故障診斷分析。
轉向電機
電動機的功能是根據電子控制單元的指令輸出適宜的輔助扭矩,是 EPS 的動力源。多采用無刷永磁式直流電動機。
扭矩傳感器
扭矩傳感器是集成在轉向管柱內部,其功能是測量駕駛員作用在方向盤上的力矩大與方向,以及方向盤轉角的大小和方向。是 EPS 的控制信號。
減速機構
EPS 的減速機構與電動機相連,起降速增扭作用,采用蝸輪蝸桿機構。在使用電動助力轉向控制模塊控制動力轉向電機以便操作轉向機時,電動助力轉向系統可以減少車輛轉向所需方向盤和轉向柱力量的大小。電動助力轉向控制模塊也使用扭矩傳感器、電機位置傳感器、蓄電池電壓電路和串行數據電路的組合來執(zhí)行系統功能。電動助力轉向控制模塊將通過串行數據電路監(jiān)測車速和發(fā)動機轉速信息,以確定車輛轉向所需助力的大小。在低速情況下,提供較大的助力以便在駐車操作中進行轉向。
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。電動助力轉向控制模塊使用扭矩傳感器、電機位置傳感器、車速和系統溫度輸入計算值的組合來確定所需助力的大小。電動助力轉向控制模塊連續(xù)監(jiān)測扭矩傳感器的扭矩并定位電流信號。隨著轉向柱轉動和轉向軸扭轉,通過扭矩信號電路監(jiān)測轉向輸入和輸出軸,然后用電動助力轉向控制模塊來處理,以計算轉動扭矩。電動助力轉向控制模塊處理電機位置傳感器的電壓信號和扭矩傳感器的定位電流信號,以檢測和計算方向盤角度。電動助力轉向控制模塊通過控制轉向電機的電流,來回應扭矩傳感器信號以及電機轉動傳感器電壓信號的改變。
電動助力轉向控制模塊控制脈寬調制電機驅動電路,以驅動 3 相電機。電動助力轉向控制模塊可以計算內部系統溫度,以保護電動助力轉向系統不受高溫損壞。為了降低過高的系統溫度,電動助力轉向控制模塊將減小流向轉向電機的指令電流,即減小轉向助力。電動助力轉向控制模塊可以檢測電動助力轉向系統中的故障。當檢測到電動助力轉向系統出現故障時,儀表上轉向警告燈會點亮。電動助力轉向控制模塊具有主動回正功能,在駕駛員手脫離方向盤時,控制方向盤的回正速度,極大提升駕駛感覺和安全性能。電動助力轉向控制模塊還具有末端保護功能,在轉向機齒條行程到底前,可以降低輔助扭矩,從而避免噪聲,過熱和對機械部件的損傷。