电动助力转向系统的故障诊断

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1、第5卷第4期浙江工贸职业技术学院学报Vol.5No.42005年12月JOURNALOFZHEJIANGINDUSTRY&TRADEPOLYTECHNICDec.2005电动助力转向系统的故障诊断1叶红弟（江苏大学汽车与交通工程学院，江苏镇江212013）摘要：文章在分析电动助力转向系统（EPS）基本构成及其工作原理的基础上，根据EPS各故障对部件的输出和整个EPS工作的不同影响，分析各部件的常见故障类型及其故障辨识方法。文章的研究对不同类型的EPS设计有较好的参考价值。关键词：EPS；故障；故障辨识中图书类号:U

2、463.44文献标识码:A文章编号:1672-0105(2005)-04-0030-06FaultDiagnosisofElectricPowerSteeringSystemYeHongdi（AutomobileandTrafficEngineeringSchoolJiangsuUniversityZhenjiangJiangsu212013）Abstracts：Onthebasisofanalyzingtheelementalstructureandworkingprincipleoftheelectronicp

3、owersteeringsystem,thispaperanalyzesthefamiliarfaultsofallpartsandtheirfaultidentificationaccordingtothedifferentinfluenceofallfaultstoitsoutputandEPS’swork.ItsstudyresultshavegoodreferencevaluefordesigningdifferentkindsofEPS.Keywords：ElectricpowersteeringFaul

4、tFaultidentification1概述转向系统作为汽车的一个重要组成部分，其性能的好坏将直接影响到汽车的转向特性、稳定性和行驶安全性。实践证明电动助力转向系统(EPS)具有节能、成本低和便于控制，易于装车，提高操纵稳定性和轻便性以及符合机电一体化的要求等优点，正迎合了时代的要求。自从1988年EPS在日本[1][2]商业化以来，相继得到了国外各大汽车企业的大力开发和广泛应用，不仅用于微型汽车和小型汽车，还广泛应用于轻型汽车及普通型轿车上。国内近几年也得到了相当的重视，也有一些车辆（如昌河北斗星轿车）安装了进

5、口EPS，但还图1电动助力转向系统结构示意图收稿日期：2005-7-8作者简介：叶红弟（1976-），女，讲师，硕士研究生。30叶红弟：电动助力转向系统的故障分析没有自主知识产权的EPS进入市场，从几家研发的产品看出，这其中的因素有很多，特别是车辆在行驶中系统的故障在线监测、故障自诊断和安全防范，以及EPS装车后的行车安全性等方面还不能很好的得到保证。电动助力转向系统通常由转矩传感器、车速传感器、控制单元、电动机、电磁离合器和减速机构等组成（如图1）。其基本工作原理：转矩传感器测得的方向盘转矩信号和车速信号一同送给

6、控制单元，经控制单元处理和计算以决定电动机助力电流的大小，然后通过电磁离合器和减速机构实现转向助力。2EPS的常见故障及其故障辨识分析电动助力转向系统工作中，受车辆行驶的道路条件、频繁的转向、环境温度、车辆的振动以及外界干扰等诸多因素的影响，工作情况复杂。长时间使用后，系统各部件都可能会出现各种情况的机械故障、线路短路/断路、电子电气元件老化、接触不良以及过热烧坏等异常情况，类型复杂繁多，如果对各个部件的每个可能异常或故障情况都进行分析，显然很累赘，而且大可不必，因为有许多故障对部件的输出和对整个EPS的工作影响是

7、类似的。下面根据各故障对部件的输出和整个EPS工作的不同影响，分析各部件的故障类型及其判别方法。2.1转矩传感器转矩传感器测定方向盘与转向器输出轴之间传递的转矩，并且将其转矩大小转化为电压值信号，送给ECU，是控制转向助力大小的一个重要决定因素，因此其输出信号的正确与否将直接影响车辆的操纵安全，特别是高速行驶中的车辆。考虑到要求转矩传感器结构简单，工作可靠，价格便宜，精度适中，本文研究的EPS应用了摆臂式的转矩传感器，其原理相当于一个电位计，如图2所示。两个输入端通过线路连接电控单元（ECU）的VCC和GND端口，

8、分别是＋5V和0V，转矩传感器的两个输出端，即主扭IN+和副扭IN-，通过线路分别连接ECU。其输出特性如图3所示，当转向盘处于中间位置时，转矩传感器的主扭和副扭的输出电压均为2.5V；当转向盘向右旋转时，主扭（IN+）端口的电压大于2.5V，副扭（IN-）端口的电压小于2.5V；当转向盘向左旋转时正好相反。这里设计了双回路输出，其中IN-信号用于与控制转向