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丰田卡罗拉电动助力转向系统简介
液压助力转向系统已发展了半个多世纪,其技术已相当成熟。随着汽车微电子技术的发展、对汽车节能性和环保性要求的不断提高,该系统存在的耗能、对环境可能造成的污染等固有不足已越来越明显,不能完全满足时代发展的要求。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,能显著改善汽车动态性能和静态性能、提高行驶中驾驶员的舒适性和安全性、减少环境污染等。因此,该系统一经提出,就受到许多大汽车公司的重视,并进行开发和研究。
EPS系统优势体现在:
不转向时不消耗功率,与液压转向系统相比,可降低燃油消耗3%~5%;
改善车辆操纵性能,助力大小可通过控制单元中的软件来控制,容易实现随车速等的变化而变化;
结构紧凑、重量轻;
工作噪音小;
结构比液压转向系统简洁,无油泵、液压油、橡胶软管、油罐等;
卡罗拉EPS的特点
转向复位控制。当方向盘从极限位置向回转动时,EPS提供复位助力控制;
变压器增压控制。对转向电子控制单元(ECU)的电压进行增压,当驾驶员未对方向盘进行任何操作或车辆保持直线行驶时,该电压保持为零。当驾驶员对方向盘进行操作时,根据负载大小,以27V-34 V的电压对输出助力进行可变控制;
系统过热保护控制。根据电流大小及其作用时间估计马达温度,如果温度超出规定范围,系统将对输出电流进行限制,以防马达过热;
带有自诊断功能。系统发生故障时,将自动储存故障码,同时故障指示灯(P/S警告灯)闪亮;
系统示意图
卡罗拉EPS的组成
转向扭矩传感器。它通过检测弹性扭转杆因方向盘的扭矩所产生的变形角度来测量方向盘操纵力矩,并将其转变为电子信号并输出至EPS ECU,ECU据此决定对EPS马达提供多大的电压。这是转向控制的重要信号;
转向电机。装于转向管柱的中部,是助力转向的动力来源;
减速装置。采取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,获得更大的转动扭矩,以便足以驱动车轮转向;
卡罗拉EPS的组成
转角传感器。向EPS ECU反馈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准确控制;
齿条轴的外壳;
左右横拉杆;
ECU;
卡罗拉EPS主要部件的结构与工作原理
转向扭矩传感器的结构与工作原理:转向扭矩传感器包括分相器单元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输出轴上;
卡罗拉EPS主要部件的结构与工作原理
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接成一体,转子轴上方有连接用的销孔。输入轴由汽车方向盘直接驱动,再通过金属销、弹性扭转杆的传递来驱动输出轴;输出轴小齿轮推动齿条平移,驱动转向轮向左或向右转向;
卡罗拉EPS主要部件的结构与工作原理
定子部分也有上下两层线圈,分别对应转子的上下部分。定子线圈有两种,分别励磁线圈和检测线圈。励磁线圈对转子部分的线圈通过电磁感应起励磁作用;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,下图是反映此时转矩传感器检测到的转矩大小。相位差越大,转矩越大;