王谷娜，成林，王茂美，宋建桐

（北京电子科技职业学院汽车工程学院，北京 100176）

引言

转向是汽车行驶中最基本的运动形式之一。汽车在行驶过程中，由于行驶路线、道路方向的改变，或为了避让行人、障碍物等多种原因，其行驶方向需要经常改变或不断修正，驾驶员通过操纵转向系统来实现这种转向意图。同时，汽车在直线行驶过程中，驾驶员同样需要通过转向系统来克服各种侧向力的干扰，以保持汽车的直线行驶状态。汽车转向系统可以分为机械转向系统（Manual Steering System, MS）和助力转向系统（Power Assisted Steering System, PAS）两大类。转向系统直接影响汽车的操纵稳定性，转向系统的好坏直接决定汽车稳定性，良好的稳定性能够保证汽车的行驶安全性、减少交通事故的发生以及保证驾驶员自身的安全。

1 电动助力转向系统常见故障

电动助力系统常出现的故障模式是无助力和误助力。

1.1 EPS无助力

EPS无助力的现象，是指当驾驶员需要提供助力的时候EPS没有提供助力。由于EPS系统的特有结构， EPS无助力情况的发生几率远大于EPS误助力的情况，因此对它的分析要格外细致。经分析， EPS无助力只可能由以下几个原因造成：

1）离合器失效断开；

2）蜗轮蜗杆疲劳失效；

3）直流电机故障；

4）MCU系统无控制信号输出；5）MCU检测到零或故障信号而断开离合器：6）电机驱动电路失效。

1.2 误助力

EPS误助力的现象，是指当车辆不需要助力时EPS却主动提供助力的时候，这种情况实际中应该较少出现。经分析，可能有以下几种部件与该失效现象有关，它们分别是：

1）传感器失效，信号输出恒为高；

2）MCU内部控制策略软件出错；

3）MCU硬件失效，输出恒为高；

4）故障离合器不能正确断开。

2 电动助力转向系统常见故障诊断

2.1 转矩传感器缺陷故障诊断

图1为转矩传感器线路图。按照转矩传感器工作原理，可由四个方面来分析转矩传感器的故障(首先确保P/S模块正常工作)。

图1 转矩传感器线路图

（1）转矩传感器主线路断开或短路

i.打开点火开关，把方向盘放置在车辆朝前运动的位置，检查转矩传感器耦合器中的“W”线终端电压。判断电压是否大约2.5V，如果是，则“W”线断开或者终端“A8”连接不良，反之，进入步骤ii；

ii.关闭点火开关，断开转矩传感器耦合器，检查转矩传感器的终端“A8”和“A3”之间电阻，看是否大约0.82Ω(松开转向盘时的固有阻值，根据具体传感器而定)如果是，则“W”线到电池短路或接地或者转矩传感器耦合器到线束耦合器接触不良。反之，则说明转矩传感器本身有故障。

（2）转矩传感器主副线路电压输出不一致

i.关闭点火开关，断开转矩传感器耦合器，检查转矩传感器耦合器各端子间电阻。

①检查“A8”和“A3”间电阻值，在方向盘朝前运动的位置，大约为0.82Ω；方向盘全部转向右边，大约为0.48Ω；方向盘全部转向右边，大约为1.02Ω；

②检查“A 10”和“A3”间电阻值，在方向盘朝前运动的位置，大约为0.82Ω；

方向盘全部转向右边，大约为 1.02Ω；方向盘全部转向右边，大约为0.48Ω。

ii.如果测出的值均为上述值，则表示“W”或“B”线路不良或者终端“A8”或“A10”连接不良；反之，说明转矩传感器本身有故障。

（3）转矩传感器电源电压过高或过低

i.打开点火开关，检查转矩传感器耦合器上“R”，线和端子接地之间电压，看是否大约为5V，如果是，则为P/S控制模块故障，如果不是，进入步骤ii；

ii.关闭点火开关，断开转矩传感器耦合器，检查转矩传感器侧耦合器上“A9”和“A3”，端子之间电阻，看是否大约为1.09Ω，如果是，说明终端“A3”或“A9”连接不良，转矩传感器耦合器到线束耦合器接触不良，“R”或“G”线路打开或者“R”或“G”线路到地面或电池短路；反之，说明转矩传感器故障。

（4）转矩传感器副线路断开或短路

i.打开点火开关，将方向盘放置在车辆朝前运动的位置，检查转矩传感器耦合器上“B”线端子电压，看是否约为2.5V，如果是，说明“B”线断开或者终端“A 10”接触不良，如果不是，进入步骤ii；

ii.关闭点火开关，断开转矩传感器耦合器，检查转矩传感器侧耦合器“A10”和“A3”端子之间电阻，看是否大约为0.82Ω，如果是，说明“B”线路到地面或电池短路或者转矩传感器耦合器到线束耦合器接触不良；反之，说明转矩传感器故障。

2.2 车速传感器故障诊断

汽车速度传感器(VSS)位于变速器箱内，它根据车速大小产生成比例的频率信号。车速传感器的故障分析如下：脱开蓄电池负极电缆，脱开车速传感器插头，拆卸变速器箱上的车速传感器；检查车速传感器接线端之间的电阻，看是否为R5值(由具体传感器而定)。如果不是，则车速传感器故障。

2.3 电机、离合器缺陷故障诊断

图2为电机、离合器线路图。

图2 电机、离合器线路图

（1）电机故障诊断

i.关闭点火开关，检查电机和端子“B1”和“B3”之间是否导通，如果不导通，则电机出现故障；如果导通，进入步骤ii；

ii.检查电机和离合器耦合器的“B3”端和车身之间的电阻，如果为无穷大，则“R”或“B1”线断开，“R”或“B1”线到地面短路或者耦合器接触不良；如果不是无穷大，则为电机故障。

（2）离合器故障

i.关闭点火开关，检查电机和端子“A6”和“A11”之间是否导通，如果不导通，则离合器出现故障；如果导通，进入步骤ii；

ii.检查电机和离合器耦合器的“A11”端和车身之间的电阻，如果为无穷大，则“B/BL”或“B/Y”线断开，“B/BL”或“B/Y”线到接地短路，电机和离合器耦合器接触不良或者“A6”和“A11”端子接触不良；如果不是无穷大，则为离合器故障。

2.4 电子控制单元(P/S控制模块)曲线故障诊断

图3为控制模块线路图。

图3 控制模块线路图

如果发现控制模块的电源线路，蓄电池电压低，则该故障分析如下：关闭点火开关，拆卸控制模块，并连接控制模块耦合器，再打开点火开关，检查控制模块的“B2”端子和地面的之间的电压是否为10～14V，如果是，则B2端子接触不良；如果不是，则蓄电池故障。

3 总结

本文对汽车助力转向系统进行故障形式分析，运用归纳的方法系统地分析转向系统可能存在的故障形式及其产生的后果和危害的程度。并提出助力转向系统故障诊断方法，为转向系统试验研究奠定基础。

[1] 叶红弟.电动助力转向系统的故障诊断,浙江工贸职业技术学院学报.2005,5(4)：30-35.

[2] 邓文才.转向柱式电动助力转向故障诊断研究,杭州：浙江大学机械与能源工程学院,2006.

[3] 郑荣良,朱爱萍.用于电动助力转向系统的控制逻辑电路,江苏大学学报.自然科学版,2004,25.