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汽车俢理工高级技师论文
（国家职业资格一级）
论文题目：汽车电动助力转向沉重故障排除
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汽车电动助力转向沉重故障排除
【摘 要】文章主要介绍了电动助力转向系统由于线路故障造成转向沉重故障的排除，由于其故障是发生在小车连续行驶大约半小时后，故障点极其隐蔽，笔者通过深入了解整个电动助力系统的组成和工作原理，各个部件检测试验，分析产生的故障的原因，故障得到排除。
【关键词】电动助力转向系统（EPS）；转向盘沉重；接触不良
一、 故障现象
一辆来厂维修的吉利远景汽车，车主反映，该车在连续行驶半小时左右就会出现转向沉重。经试验，该车冷车并无故障，行驶约半小时后助力转向系统无助力输出，造成转向沉重。该车配备的是电动助力转向系统。
二、 电动助力转向系统 （EPS）
电动助力转向系统，是由控制模块代替液压助力泵的一个转向助力系统。由于它是由电子控制，电路复杂，技术性强，且故障隐蔽，难于发现，因此，分析、研究电动助力转向系统的组成和故障检测的方法，对于本人及有关维修人员，提高维修技术水平，准确快速地排除汽车故障具有一定的参考意义。
电动助力转向系统由电子控制车速传感器，发动机转速传感器，扭矩传感器，方向机上的转向电机，各线路连接以及ECU组成，简称EPS。EPS是一种机电一体化新一代汽车智能助力转向系统。汽车在不同工况下转向时，通过电子控制装置，使转向助力电机产生所需的辅助助力，达到操纵稳定、转向轻巧、行使安全，使驾驶员行车有良好的路感。该产品具有结构精巧、紧凑、节能、环保等特点，是当今汽车助力转向中最人性化的产品。
（一） 工作原理
当转动方向盘，扭矩通过输入轴被传递到扭力杆，扭力杆为弹性轴，相对输出轴产生角位移，输入轴和输出轴之间产生角位移差，通过传感器将其转换为电压信号并传送到控制模块。 控制模块根据车速信号和扭矩信号的大小，按照一定的算法， 控制电机电流大小和 2
方向，从而控制电机传给输出轴的扭矩大小，实现在不同扭矩和不同车速下的智能助力， 获得最佳转向特性，协助驾驶员进行转向操纵 减轻对方向盘的操作力。
（二）EPS技术特点
EPS是一种机电一体化的新一代汽车智能转向助力系统。与液压动力转向系统（HPS）相比，有如下优点：
1）效率高。HPS系统效率一般为60%～70%；而EPS系统效率较高，可达90%以上。
2）能耗少。传统的液压助力转向系统有发动机带动转向油泵，不管转向或者不转向都要消耗发动机部分动力。而电动助力转向系统只是在转向时才由电机提供助力，不转向时不消耗能量。因此，电动助力转向系统可以降低车辆的燃油消耗。对于HPS系统，发动机运转时，液压泵始终处于工作状态，使汽车燃油消耗率增加4%～6%；而EPS控制器仅在需要转向时，才起动电机，产生助力，使汽车燃油消耗率仅增加0.5%左右。
3）“路感好”。由于EPS系统的滞后特性可以通过EPS控制器的软件加以补偿，使汽车在各种速度下都能得到满意的转向助力。传统的液压助力转向系统所提供的转向助力大小不能随车速的提高而改变。这样就使得车辆虽然在低速时具有良好的转向轻便性，但是在高速行驶时转向盘太轻，产生转向“发飘”的现象，驾驶员缺少显著的“路感”，降低了高速行驶时的车辆稳定性和驾驶员的安全感。
4）回正性好。电动助力转向系统还可以施加一定的附加回正力矩或阻尼力矩，使得低速时转向盘能够精确的回到中间位置，而且可以抑制高速回正过程中转向盘的振荡和超调，兼顾了车辆高、低速时的回正性能。EPS系统操作简单，可以通过调整EPS控制器的软件，得到最佳的回正性特性，改善汽车操纵的稳定性。
5）对环境污染少。EPS是通过电子控制，对环境几乎没有污染。
6）可以独立于发动机工作。EPS控制器以电源为能源，只要电源电力充足，即可产生助力作用。
7）应用范围广。EPS系统可适用于各种汽车，而且对于环保型的纯电动汽车或混合动力车，EPS系统为其最佳选择。装配性好易于布 3
置。 EPS系统零件数目少，易于整车布置和装配。
（三）工作参数
1、电机额定输出功率：170W；
2、额定转速：1050 r/min；
3、最大允许电流 30A；
4、额定扭矩： 1.6N.m;
5、工作温度：－40℃--- +85℃；
6、工作电压； DC 10V---16V；
7、适用车型： 前轴载荷 900kg以下各种汽车。
三、 电动助力转向系统故障原因和分析
3.1 故障原因
主要有三方面：电机的故障即是电子式方向机管柱里的电机发生故障；控制模块出现即是控制模块的微电脑计算出现错误；电路传输的信号即是发动机转速传感器，蓄电池，熔断器盒，保险丝，扭矩传感器。
3.2 故障分析
从电动助力转向系统的组成可以知道，汽车在行驶过程中传感器发出的电子信号传到控制模块，然后再经过计算发出控制辅助方向转动的大小和方向。使方向盘可以用较少力量来控制。如果其信号无法生成或传输，就会使方向机管柱里的电机无法正常运行引起转向盘沉重的故障。
①VVS（转速传感器）出现故障。车速传感器是根据车速大小产生成比例的信号。车辆里程将这些反馈出相应的车速读数，同时也把它转换成双倍周期的方法信号输入控制模块，信号得不到输出，使其控制模块失灵失去助力作用即转向沉重。
②控制模块出现故障控制模块是由微电脑，A/D（模拟/数字）转换，I/Q装置等组成控制器。它不仅含有控制助力转向大小和方向的主要功能，还有车载诊断和安全保护功能。若控制模块的模数转换器接口等损坏或松脱，均不能向方向机管柱发出控制信号使方向沉重。 ③扭转传感器出现故障。扭转传感器是对各种旋转或非旋转机械部分上，对扭转力矩感知的检测。扭转传感器将扭力的物理变化转换 4
成精确的电信号。如果传感器内的晶体管和二极管损坏或击穿，使其脉冲信号（电流模拟信号）变化范围变大。使控制模块不能得到有效计算，发出合理信号没有起到助力作用。
根据以上原因分析围绕着电动助力转向系统，对逐个可能产生故障的原因进行检查及分析。笔者针对故障特点即车辆行驶一段时间后才出现故障以及元件的冷热工作状态有关重点检查各元件的电路。
四、故障检测及排除
4.1 VSS（转速传感器）的检测
用万能表来测量转速传感器的电阻和电压。在发动机运转时，用万能表交流电压档来测出其输出电压在1.5～3.0 V范围内。在发动机不运转时，可进行传感器线圈电阻检查，用万能表欧姆档测量其端1脚和端2脚处在250～500 Ω。经测量在转动时，用万能表交流电压档的值为2.49 V。在其车不运转时，用万能表欧姆档测出其值为998 Ω，测量结果正常。
4.2 控制模块检测
把点火开头打到on位置发动机启动状态，找到故障诊断短接‘4’‘7’（图1）插头。看组合仪表“EPS”灯有无不断闪烁，2秒后关闭，结果显示无故障码。再找到‘A2’诊断线插头接地，清除其旧的或以不存在的旧故障码。使其内部处于无故障码的状态下试车结果在车连续行驶半小时后依然出现方向沉重。再把控制模块装到另一台“吉利远景”车上，让其车连续行驶一个小时但方向沉重的现象没出现过，其控制模块无故障。
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图1
4.3 扭矩传感器的检测
拆下方向机管柱的下保护罩，打开点火开头把方向盘打正。检查扭矩传感器插座中“B5”插口终端电压有2.5 V左右。如果有，再关闭点火开关断开扭矩传感器插头。检查得到其在插头“B2”和“B5”之间的电阻有0.96 kΩ。经检查发现其2插口之间的电阻有0.96 kΩ。然后查其主线和扭矩传感器的辅助线路输出和输入之间的电阻。把点火开关打到“OFF”处，用万能表欧姆档分别量其处的红和蓝线或红和白线的电阻。分别按转向盘朝正方向，转向盘全部转向右边和方向盘全部转向左边的三个方位来测量其电阻值。
①红与蓝线之间的电阻值：方向盘朝正方向电阻值为0.955 kΩ；方向盘全部转向右边电阻值为0.47 kΩ；方向盘全部转向左边电阻值为1.15 kΩ。
②红与白线之间的电阻值：方向盘朝正方向电阻值为0.963 kΩ；方向盘全部转向右边电阻值为1.02 kΩ；方向盘全部转向左边电阻值为0.479 kΩ。
可以看出测量结果正常。
4.4 测量控制模块的电压
用高阻抗万能表测量控制模块的各线口的联系状况。分别在线的现状插入表笔。听到万能表有无发出蜂鸣的响声。经试验发现控制模块的两头与线的连接无断路。最后我们把试灯插到控制模块的“A7”插口的线上。把钥匙打到ON档。发现试灯着了。说明电源已到控制模块处。再把车打着，在行驶半个小时后突然插在电源线上的度灯熄灭。在查看其电路图中发现这“A7”插头的另一头直接连到蓄电池和熔断器盒上。
①用万能表调到电压档。用二支笔点到电池正负极上为12.31 V在正常范围内。打着车时，电压值降到10 V。打着车后电压回升到13.55 V。这些数值都在蓄电池的正常范围内。蓄电池没事。
②把钥匙打到“OFF”处。拆下负极电池头再拆下正极电池头。打开正极上的熔断器盒就发现其内部有一条保险丝出现裂缝。再观看 6
电路图其保险丝就在蓄电池和控制模块之间。因保险丝有裂缝在长时间的工作下，使其裂缝增大。导致通向控制模块的电池减少。最终是控制模块无法正常工作出现方向沉重的现象。
检测过程如下：方向沉重→检查转速传感器，发出信号有无失准（无）→检查控制模块，发出信号有无失准（无）→检查扭矩传感器是否有故障（无）→检查控制模块各插头之间接触是否正常（无）→检查是否有电源到控制模块之间是否有断路，或者接触不良。
综上所述，造成该车在连续行驶半小时后方向沉重的原因是：熔断盒的保险丝在连续工作中产生高温，使其裂缝增大造成接触不良。特别是各连接触点的接触是否不良是很重要的。
五、结束语
在这次诊断故障的过程中我发现了故障的多样性。虽然已经知道故障出现在电路上，但是有谁猜的出会出现到一个小保险丝上。现代汽车的技术含量越来越高。电控系统都带有故障自诊断功能，很多故障都是能通过ECU的提示进行排除、但仍有很多故障是ECU是诊断不出的。因此我们要注意各零件的数据，重视其数据的范围才易于找到故障的原因。
【参考文献】
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