文档介绍：: .
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。未来的转向系统中 ，EPS将
成为主流。与其他转向系统相比 ，该系统的突出优势体现在 :
①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 %;②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 ；③结构
紧凑、重量轻；④工作噪音小；⑤结构比液压转向系统简洁 ， 无油泵、液压油、橡胶软管、油罐等 ；⑥符合环保要求，车辆
报废时，不需处理液压油、橡胶软管等 ，也无液压油的泄漏问
题；⑦安装简化（特别对于发动机后置和中置的车辆 ，可节省
装配时间）。
二、 组成
1、卡罗拉EPS由以下部件构成（见下图）:
1）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EPSECU , 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。
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2） 转向电机。装于转向管柱的中部，是助力转向的动力来源。
3） 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。
4） 转角传感器。向EPSECU反馈转向助力电机的转角大小和转 向，便于EPSECU对整个转向过程进行准确控制。
5） 齿条轴的外壳。
6） 左右横拉杆。
7） EPS ECU。
2. 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的输出轴上 （见图2、
3）。
图2 卡罗拉转向扭矩传感器装配图
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接成一体 ，转子轴上方有连接用的销
孔（如图3所示）。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。
2） 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 （如图4所示），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。
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图4 检测线圈的相位差
3. 转角传感器的结构与工作原理
丰田卡罗拉转角传感器属于电磁感应式传感器 ，它及时将转向电
机的转向及转向角度信号反馈给 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 5可见转角传感器的结构与感应凸台。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 应凸台随助力电动机转子的转动，通过电磁感应原理，检测出助力 电动机转子的转角。
图$卡隣拉转角传感器的结构
4. 助力电动机的电源 由于目前汽车蓄电池的电压只有 12 V ,助力电动机的功率非常有 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的三相交流电压。其EPSEUC中还专门设置有提升电 压的逆变器和电感储能线圈 ,由类似三相桥式、能将蓄电池的电 压转为 27〜 34 V 的电路完成。 驾驶员操纵方向盘时 ,助力电动机 会根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EPSECU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 ,方向盘通过传动轴的花键毂带动转向主 轴（输入轴 ） ,转向主轴再通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 ,由于弹性扭转杆比较细长 ,受到来自转向主轴的扭矩时 ,很 容易