新能源汽車電氣技術(shù)：4-2新能源汽車電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)檢修

PAGEPAGE7《新能源汽車電氣技術(shù)》教案授課班級班級人數(shù)授課教師課題序號8授課課型授課課時課時授課章節(jié)名稱任務(wù)一新能源汽車電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)檢修教學(xué)目標(biāo)知識目標(biāo)1.掌握電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（EPS）概述；2.電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（EPS）結(jié)構(gòu)。3.電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的工作原理技能目標(biāo)1.能夠正確拆裝EPS控制器；2.能夠正確進(jìn)行EPS故障檢修。情感目標(biāo)1.培養(yǎng)勤于思考、舉一反三的學(xué)習(xí)習(xí)慣；2.培養(yǎng)良好的團隊合作精神。教學(xué)重點動力蓄電池的組成教學(xué)難點電動汽車電源系統(tǒng)的組成部件教學(xué)方法講授法、自主學(xué)習(xí)法、探究法、小組討論法教學(xué)資源教材、網(wǎng)絡(luò)資源、教學(xué)視頻、相關(guān)PPT，多媒體教室板書設(shè)計任務(wù)一新能源汽車電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)檢修[知識學(xué)習(xí)]1.電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的控制策略2.電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的助力特性3.電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的基本參數(shù)4.電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的常見故障[技能訓(xùn)練]1.電動助力轉(zhuǎn)向EPS故障檢修教學(xué)過程主要教學(xué)內(nèi)容及步驟教師活動學(xué)生活動教學(xué)目標(biāo)【一】導(dǎo)入新章節(jié)案例導(dǎo)入：因為采用電力驅(qū)動的原因，新能源汽車特別是純電動汽車的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)都采用電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，你熟悉這個系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理嗎？這個系統(tǒng)出現(xiàn)故障，你能檢修嗎？如果不能，我們一起來學(xué)習(xí)?！径啃率谌蝿?wù)一新能源汽車電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)檢修[學(xué)習(xí)目標(biāo)]知識目標(biāo)1.掌握電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（EPS）概述；2.電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（EPS）結(jié)構(gòu)。3.電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的工作原理能力目標(biāo)1.能夠正確拆裝EPS控制器；2.能夠正確進(jìn)行EPS故障檢修。[知識學(xué)習(xí)]一、EPS控制策略及算法電動汽車在不同車速下轉(zhuǎn)向時，EPS的控制部件能夠通過對助力電機電流的控制，提供合適的轉(zhuǎn)向助力，這樣既減輕了駕駛員的操縱負(fù)擔(dān)，又能保持一定的路感，同時還可以兼顧車輛低速時的操縱輕便性和高速時的操縱穩(wěn)定性，也即是在轉(zhuǎn)向輕便性和路感之間找到1個合適的平衡點。EPS系統(tǒng)的控制策略和控制算法是EPS系統(tǒng)控制性能的關(guān)鍵，根據(jù)汽車不同轉(zhuǎn)向行駛的狀態(tài)，助力轉(zhuǎn)向的控制方法一般主要包括助力控制、阻尼控制和回正控制。在車輛原地轉(zhuǎn)向和低速行駛時，以助力控制為主；車輛中低速行駛時以助力和回正控制為主；在車輛高速行駛時，以阻尼控制為主，防止車輛轉(zhuǎn)向過快導(dǎo)致側(cè)滑和翻車現(xiàn)象的發(fā)生。按不同的控制方式，中央處理單元ECU作為EPS系統(tǒng)的核心部件，將所有的控制策略和算法以軟件與數(shù)據(jù)的形式存儲在微處理器的存儲器中。二、助力控制模式及控制策略助力控制模式是電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)最基本的控制方法，該模式的主要功能是可以使駕駛員獲得良好的路感和手感，合理的助力特性對車輛的駕駛輕便性、路感、安全性和回正特性都有重要的影響。在該模式下，EPS助力電動機提供的助力按照車速的遞增是逐漸減小的，也就是說，當(dāng)車輛原地轉(zhuǎn)向時EPS提供的助力是最大的，當(dāng)車輛高速行駛的時候EPS提供的助力最小或者不提供助力，以保證高速時車輛的行駛安全。三、助力特性EPS的助力特性是指助力電機提供的助力隨汽車車速和轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)矩以及車輛運動狀態(tài)變化而變化的規(guī)律。由于助力力矩大小與電機電流成比例，所以一般用轉(zhuǎn)向盤力矩為橫坐標(biāo)，電機電流或輸出扭矩為縱坐標(biāo)，同時考慮車速的變化，用它們之間的關(guān)系曲線來表示EPS的助力特性。在助力控制模式下，助力特性曲線的設(shè)計是控制策略主要的設(shè)計目標(biāo)，這與傳統(tǒng)的HPS是完全不同的，HPS當(dāng)制造完成后，其特性曲線是固定且不能調(diào)整的，不再隨外部條件的變化而變化，除非調(diào)整底盤的結(jié)構(gòu)。而EPS是首先通過理論的分析，得到一組特定的理想特性曲線，然后，ECU根據(jù)車速、扭矩等傳感器信號通過一定的算法確定助力電機的電流，以獲得合適的助力轉(zhuǎn)矩，跟蹤某條理想的助力特性曲線，因此EPS的特性曲線是可以通過軟件來調(diào)整的。早期的EPS產(chǎn)品，均屬于低速型的產(chǎn)品，只在低速和原地轉(zhuǎn)向時提供一定的助力，車速高于一定值時（一般30km/h左右）就停止助力，其優(yōu)點是算法和控制比較簡單，對硬件的要求相對較低；缺點是無法改善車輛的高速操縱穩(wěn)定性，在車速切換點附近時，轉(zhuǎn)向盤力矩會突變而導(dǎo)致駕駛不適，其典型代表如韓國萬都的早期產(chǎn)品。而目前EPS產(chǎn)品均屬于全速型產(chǎn)品，EPS在任何車速下都提供助力。全速型的優(yōu)點是車輛的高速操縱穩(wěn)定性好，缺點是算法復(fù)雜，對控制系統(tǒng)的硬件要求較高等，本項目開發(fā)的是全速型的EPS。對EPS助力電機輸出轉(zhuǎn)矩進(jìn)行控制是EPS控制器的主要任務(wù)。利用電動機轉(zhuǎn)矩和電樞電流成正比的特性，控制器中的微處理機檢測轉(zhuǎn)矩信號和車速信號，根據(jù)相應(yīng)的控制算法進(jìn)行快速運算，得到理想的助力電機目標(biāo)電流，該電流能同時表示轉(zhuǎn)矩的大小和方向。四、電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的工作原理汽車轉(zhuǎn)向時，力矩及轉(zhuǎn)角傳感器把檢測到的力矩及角度信號處理后傳給動力轉(zhuǎn)向ECU，動力轉(zhuǎn)向ECU同時接收車速傳感器檢測到的車速信號，然后根據(jù)這兩個信號決定電動機的旋轉(zhuǎn)方向和助力力矩的大小。同時，電流傳感器檢測電路電流，對驅(qū)動電路實施監(jiān)控，最后由驅(qū)動電路驅(qū)動電動機工作，實施助力轉(zhuǎn)向，其工作原理如圖4-21所示。圖4-21電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的工作原理五、電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的優(yōu)點電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)采用現(xiàn)代控制技術(shù)，與傳統(tǒng)液壓動力轉(zhuǎn)向相比，它具有下述優(yōu)點：1.電動機和減速機構(gòu)安裝在轉(zhuǎn)向柱或轉(zhuǎn)向助力缸外，所占空間小，零部件結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便，維護費用低。2.以電動機為動力，不需要轉(zhuǎn)向油泵、油管及控制閥等液壓元件，不發(fā)生液壓油泄漏和損耗。電動機只在需要時才起動，耗用電能較少，提高了汽車經(jīng)濟性。六、電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的基本參數(shù)電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)至少需要3個輸入?yún)?shù)：轉(zhuǎn)向盤的位置，轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)向力矩和車速。幾乎所有的電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)都有專用的ECU來控制電動機。作為車輛穩(wěn)定性控制系統(tǒng)的一部分，許多動力轉(zhuǎn)向ECU會與其他ECU保持通信，相互作用。1.轉(zhuǎn)向盤位置轉(zhuǎn)向盤位置由滑動電位器、霍爾傳感器或旋轉(zhuǎn)變壓器來確定。如果車輛有泊車輔助功能，則EPS系統(tǒng)通常會裝旋轉(zhuǎn)變壓器，因為相比電位計或霍爾效應(yīng)傳感器，旋轉(zhuǎn)變壓器能更準(zhǔn)確地報告轉(zhuǎn)向盤的位置。由于車輛的前輪不轉(zhuǎn)動時不需要輔助系統(tǒng)工作，大多數(shù)電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)必須進(jìn)行校準(zhǔn)，以識別轉(zhuǎn)向盤的“零點位置”或標(biāo)準(zhǔn)值。如果電動助力轉(zhuǎn)向裝置在車輪轉(zhuǎn)向的同時進(jìn)行校準(zhǔn)，則車輛可能發(fā)生偏轉(zhuǎn)。2.轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)向力轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)向力是由力矩傳感器通過測量轉(zhuǎn)向軸組件中扭桿的力矩計算得出的。力矩傳感器產(chǎn)生與扭桿力矩成比的電信號。該信號被動力轉(zhuǎn)向ECU采用，與其他相關(guān)參數(shù)一起參與運算。3.車速車速較低的時候助力能量大，轉(zhuǎn)向盤輕，車速高時助力能量小，轉(zhuǎn)向盤重，這樣給安全行車帶來好處。七、電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的常見故障電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的常見故障如表4-1所示表4-1電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的常見故障故障現(xiàn)象可能的原因修理方法1.轉(zhuǎn)向沉重接插件未插好線束接觸不良或破損轉(zhuǎn)向盤安裝不正確（扭曲）扭矩傳感器性能不良轉(zhuǎn)向器故障車速傳感器性能不良主保險絲和線路保險絲燒壞EPS控制器故障正確安裝轉(zhuǎn)向盤更換轉(zhuǎn)向器更換轉(zhuǎn)向器更換車速傳感器更換保險絲更換控制器2.在直行時車總是偏向一側(cè)扭矩傳感器性能不良更換轉(zhuǎn)向器3.轉(zhuǎn)向力不平順扭矩傳感器性能不良更換轉(zhuǎn)向器七、實施步驟EPS故障檢修1）檢查主保險絲和線路保險絲是否完好。（如斷開，則更換主保險絲和線路保險；如完好，則進(jìn)行下一步。）2）打開點火開關(guān)3）檢查終端“D8”和控制盒體接地之間的電壓。（如和電池電壓不一致，則整車信號線斷開或短路；如和電池電壓一致，則進(jìn)行下一步。）4）檢查終端“A1”和控制盒體接地之間的電壓。（如和電池電壓不一致，則整車電源線斷開或短路；如和電池電壓一致，則進(jìn)行下一步。）5）檢車整車是否無助力可以行使。（如不是，則CAN通訊不暢；如是，則進(jìn)行下一步。）6）檢查插頭與EPS控制盒之間連接是否牢靠。（如不是，則接地不良；如是，則更換一個換新的EPS控制盒，重新檢查。）【三】小結(jié)與評價1.在新能源汽車中，大多數(shù)混合動力汽車和所有純電動汽車都采用了電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，因為電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是完全獨立于發(fā)動機運作的。2.汽車轉(zhuǎn)向時，力矩及轉(zhuǎn)角傳感器把檢測到的力矩及角度信號處理后傳給動力轉(zhuǎn)向ECU，動力轉(zhuǎn)向ECU同時接收車速傳感器檢測到的車速信號，然后根據(jù)這兩個信號決定電動機的旋轉(zhuǎn)方向和助力力矩的大小?！舅摹孔鳂I(yè)布置1.簡述電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（EPS）結(jié)構(gòu)。2.簡述電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的工作原理。3.簡述拆裝EPS控制器的步驟。展示一段實車故障案例的視頻出示并分析本次課學(xué)習(xí)目標(biāo)對EPS控制策略及算法講解助力控制模式及控制策略講解助力特性講解講解、分析講解、分析講解、圖片資料例舉引導(dǎo)觀看圖片、視頻資源，并進(jìn)行講解引導(dǎo)觀看圖片、視頻資源，并進(jìn)行講解教師引導(dǎo)總結(jié)小結(jié)、評價聽講、思考聽講、思考聽講、思考聽講、