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eps 电动动力转向系统部件结构及工作原理

动力小知识电动转向系统

转矩传感器
亦称转向传感器，其作用是通过测定转向盘与转向器之间的相对转矩，作为电动助力的依据之一 。
转矩传感器的基本工作原理，如图12-69所示 。

图12-69转矩传感器原理
a)结构图；b)原理图

用磁性材料制成的定子和转子可以形成闭合的磁路，线圈a、b、c、d分别绕在极靴上，形成一个桥式回路 。转向盘杆扭转变形的扭转角与转矩成正比，所以只要测定杆的扭转角，就可间接地知道转向力的大小 。
在线圈的u、t两端施加连续的脉冲电压信号ui，当转向杆上的转矩为零时，定子与转子的相对转角也为零 。这时转子的纵向对称面处于定子ac、bd的对称平面上，每个极靴上的磁通量是相同的 。电桥平衡，v、w两端的电位差u0=0 。
如果转向杆上存在转矩时，定子与转子的相对转角不为零，此时转子与定子间产生角位移θ 。极靴a、d间的磁阻增加，b、c间的磁阻减小，各个极靴的磁阻产生差别，电桥失去平衡，在v、w两端产生电位差 。这个电位差与杆的扭转角θ和输入电压ui成比例，从而可知道转向盘杆的转矩 。

一种实际应用的转矩传感器结构如图12-70所示，其工作原理与上基本相同，优点是便于安装 。

图12-70实际应用的转矩传感器
1-检测环；2-检测线圈；3-输入轴；4-输出轴
日本富士重工电动动力转向系统用转矩传感器，是将负载力矩引起的扭杆扭转角位移测出，并转换为电位计电阻的变化 。转子上产生的电信号经滑环由定子传递出来，其结构如图12-71所示 。

图12-71日本富士重工电子控制电动转向系统用转矩传感器
1-轴；2-扭杆；3-输出端；4-外壳；5-电位计；6-转向器主动齿轮；7-滑环
提示：车速传感器的结构和工作原理参考自动变速器部分 。

电动机、离合器与减速机构
电动机、离合器和减速机构组成的整体称为电机组件，其结构如图12-72所示 。
图12-72 电机组件
1-电磁离合器；2-涡轮；3-斜齿轮
1）电动机
转向助力电动机就是一般的永磁电动机（原理不再叙述），电动机的输出转矩控制是通过控制其输入电流来实现，而电动机的正转和反转则是由电子控制单元（ecu）输出的正反转触发脉冲控制 。图12-73是一种比较简单适用的正反转控制电路 。

图12-73 电动机正反转控制电路
a1、a2为触发信号端 。从电子控制器得到的直流信号输入到a1、a2端，用以触发电动机产生正反转 。当a1端得到输入信号时，晶体管t3导通，t2管得到基极电流而导通，电流经t2管的发射极和集电极、电动机m、t3管的集电极和发射极搭铁，电动机有电流通过而正转 。当a2端得到输入信号时，晶体管t4导通，t1管得到基极电流而导通，电流经过t1管的发射极和集电极，电动机m、t4管的集电极和发射极搭铁，电动机有反向电流通过而反转 。控制触发信号端的电流大小，就可以控制电动机通过电流的大小 。
2）离合器
一般使用干式单片电磁离合器，如图12-74所示 。工作电压为dc12v，额定转速时传递的转矩为15 n·m，线圈电阻（20℃时）为19.5Ω 。
【eps 电动动力转向系统部件结构及工作原理】

图12-74 电磁离合器工作原理
1-滑环；2-线圈；3-压板；4-花键；5-从动轴；6-主动轮；7-滚珠轴承
其工作原理是：当电流通过滑环进入离合器线圈时，主动轮产生电磁吸力，带花键的压板被吸引与主动轮压紧，电动机的动力经过轴、主动轮、压板、花键、从动轴传给执行机构 。

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