電動機械式助力轉向系統(EPS)的原理和結構

電動機械式助力轉向系統（EPS）沒有了液壓助力系統的液壓泵、液壓管路、轉向管柱閥體等結構，結構非常簡單，通過減速器以純機械方式將電機產生的助力傳遞到轉向系統上。

EPS 電動助力轉向系統是機電一體化的產品，它由轉向管柱、扭矩傳感器、伺服電機、控制模塊等組成。

原理通解▼

車輛啟動后系統開始工作，當車速小于一定速度（如80km/h），這些信號輸送到控制模塊，控制模塊依據轉向盤的扭矩、轉動方向和車速等數據向伺服電機發出控制指令，使伺服電機輸出相應大小及方向的扭矩以產生助動力，當不轉向時，電控單元不向伺服電機發送扭矩信號，伺服電機的電流趨向于零。

因此，在直行駕駛而無需操作轉向盤時，將不會消耗任何發動機的動力，降低了燃油消耗。

本系統提供的轉向助力與車速成反比，當車速在一定速度（如80km/h）或以上時，伺服電機的電流也趨向于零，所以車速越高助力越小。因此，無論在高速、低速行駛操作過程中汽車具有更高的穩定性，駕駛員自身保持均衡不變的轉向力度。

結構通解▼

雙小齒輪

雙小齒輪電控機械助力轉向系統中，由轉向小齒輪和傳動小齒輪將必需的轉向力傳遞給齒條。駕駛員施加的扭矩通過轉向小齒輪來傳遞，而傳動小齒輪則通過蝸桿傳動裝置傳遞電控機械助力轉向系統電機的支持扭矩。

轉向器

轉向器由轉向扭矩傳感器、扭轉桿、轉向小齒輪、傳動小齒輪、蝸桿傳動裝置以及帶控制單元的電機構成。

電機及控制單元

用于轉向支持的電機帶有控制單元和傳感單元，它安裝在第二個小齒輪上。這樣就建立了轉向盤和齒條之間的機械連接。因此，當伺服電機失靈時，車輛仍可以通過機械傳動進行轉向。

轉向角度傳感器

轉向角度傳感器位于復位環后側，復位環上帶有一個安全氣囊滑環。轉向角度傳感器通過CAN 數據總線將信號傳遞到轉向管柱電子控制單元J527，由此控制單元獲悉了轉向角度

的大小。轉向管柱電子控制單元中的電子裝置分析這個信號。

轉向扭矩傳感器

轉向扭矩傳感器將轉向盤扭矩直接傳遞給轉向小齒輪。傳感器根據磁阻原理進行工作。為了確保最高的安全性，它采用了雙重結構（冗余結構）。

轉向管柱連接在扭矩傳感器上，轉向器通過扭轉桿連接在扭矩傳感器上。連接轉向管柱的元件上有一個磁極轉子，在這個轉子中不同磁極的24 個區域輪流交替。每次使用兩個磁極來進行扭矩分析。

轉子轉速傳感器

轉子轉速傳感器是電控機械助力轉向系統電機的組成部分。無法從外部接觸到轉子轉速傳感器。

一般情況下的轉向過程如下圖所示：

1—駕駛員轉動轉向盤時，轉向支持開始；

2—由于轉向盤上扭矩的作用，轉向器中的扭矩桿轉動。轉向扭矩傳感器J269 探測扭矩桿的轉動，并將探測到的轉向扭矩傳遞給控制單元；

3—轉向角度傳感器通知當前轉向角度，而轉子轉速傳感器通知當前轉向速度；

4—控制單元根據轉向扭矩、車速、發動機轉速、轉向角度、轉向速度和控制單元中的特性曲線計算出必需的支持扭矩，并啟動電機；

5—由第二個平行作用于齒條的小齒輪來進行轉向支持，小齒輪的傳動由電機來進行，電機通過一個蝸桿傳動裝置和一個傳動小齒輪將轉向支持力傳遞到齒條上；

6—轉向盤上的扭矩和支持扭矩的總和就是轉向器上的有效扭矩，由該扭矩來傳動齒條。

高速公路行駛時的轉向過程如下圖所示：

1—換車道時，駕駛員輕打轉向盤；

2—扭轉桿因此轉動，轉向扭矩傳感器獲悉扭轉桿轉動并通知控制單元，轉向盤上有一個小的扭矩；

3—轉向角度傳感器通知小轉向角度，而轉子轉速傳感器通知當前轉向速度；

4—根據一個小的轉向扭矩、100km/h 的車速、發動機轉速、小的轉向角度、轉向速度及控制單元中的特性曲線（100km/h 車速的特性曲線），控制單元獲悉必須有一個小的支持扭矩或無需支持扭矩，繼而啟動電機；

5—高速公路行駛時，由第二個平行作用于齒條的小齒輪來進行一個小的轉向支持，或者不進行轉向支持；

6—轉向盤上扭矩加上最小支持扭矩就是換車道時的有效扭矩，由該扭矩來傳動齒條

來源：電控知識搬運工

審核編輯：湯梓紅