速腾2009车型转向系统采用了电动式助力转向系统，英文为Electric Power Steering，简称EPS系统。与液压式助力转向系统相比，电动式助力转向系统有很多优点。它可帮助驾驶人减轻体力上和精神上的劳累程度，这是通过“按需”方式来实现的，也就是说：只有当驾驶人需要转向助力时，助力系统才会工作。
那么，采用电动式助力转向系统（EPS）主要有以下优势：
1）精简结构，省去了转向泵、油管、储油罐、助力油等。
2）由于不使用助力油，因此，不会污染环境。
3）由于省去了由发动机带动的转向泵，因此，降低了燃油消耗。
4）该系统属于随速助力转向系统，能根据车速改变助力大小。
5）“双齿轮”式电动式助力转向系统（转向齿轮和电动机驱动齿轮），在提供足够转向力的同时，保证了路感。
6）“主动回正”功能帮助转向轮回到中心位置，使在各种驾驶情况下能获得良好的平衡感觉及精确的直线行驶稳定性。
7）直线行驶稳定功能。当车辆受到侧向风的作用和行驶在上下颠簸的路面时，驾驶人更容易控制车辆直线行驶。
1.电动式助力转向系统的组成
如图4-21所示，速腾电动式助力转向系统主要由转向器、转向盘、转向柱、十字轴万向节、转向传动轴、转向横拉杆、转向球头、转向盘转角传感器G85、转向力矩传感器G269、助力转向电动机V187、故障警报灯K161和助力转向控制单元J500等组成。
图4-21 速腾电动式助力转向系统结构图
（1）转向器 如图4-22所示，转向器主要由一个转向力矩传感器G269、一个扭转杆、一个转向齿轮、一个驱动齿轮、一个转向齿条、一个蜗轮蜗杆机构以及带有控制单元的电动机等组成。
在带有双齿轮（转向齿轮和驱动齿轮）的电动式助力转向系统上，所需要的转向力是由转向齿轮和驱动齿轮传递到齿条上的。转向齿轮传递驾驶人的转向力矩，驱动齿轮通过蜗轮蜗杆来传递电动式助力转向系统电动机V187所提供的助力力矩。
图4-22 转向器结构分解图
转向齿条同时与转向齿轮和驱动齿轮相啮合。
这个带有控制单元的电动机布置在驱动齿轮上，这种结构意味着转向盘和齿条之间是机械连接的，那么，在这个伺服电动机出现故障时，仍可通过机械方式使车轮转向。
（2）转向盘转角传感器G85 如图4-23所示，转向盘转角传感器G85位于安全气囊的回位环（带有滑环）的后面，在转向柱开关和转向盘之间的转向柱上。该传感器通过CAN数据总线将用于计算转角的信号传送给转向柱电控单元J527。J527内有用于分析这个信号的电子装置。
图4-23 转向盘转角传感器G85安装位置图
信号中断影响：如果这个传感器出现故障的话，就会启动一个应急程序，用一个替代值来取代这个信号。转向助力功能仍保持完全正常状态。警告灯K161亮起表示有这个故障。
转向盘转角传感器的结构如图4-24和图4-25所示。
转向盘转角传感器的基本部件有：
1）带有两个编码环的编码盘。
2）光电装置对（各有一个光源和一个光电传感器）。
图4-24 转向盘转角传感器结构图
图4-25 转向盘转角传感器结构原理图
编码盘由两个环组成：外面的是绝对环，里面的是增量环。
增量环划分为5个扇区，每个扇区为72°，光电装置对会读取增量环的信息。环的扇区的内部穿有孔，在一个扇区内孔距是相等的，但是不同扇区的孔距是不相等的，这就构成了扇区编码。
绝对环确定角度，角度由6个光电装置对来读出。
转向盘转角传感器能识别1044°的转向角。转向盘转角传感器将角度累加起来，当超过了360°标记时，它就识别出现在转向盘已经转了整整一圈了。转向器的结构可使转向盘转动2.76圈。
转向盘转角传感器的工作原理如图4-26所示，角度的测量采用的是光栅原理。
图4-26 转角传感器工作原理图
为了简单起见，我们只考虑增量环，在扇环的一侧放一个光源，另一侧放一个光电传感器。
如图4-26a所示，如果光源通过缝隙照到光电传感器上，那么，就会产生一个电压信号。
如图4-26b所示，如果光源被遮挡而无法照到光电传感器上，那么电压信号就中断了。
如图4-26c所示，如果转动增量环的话，就会产生一系列信号电压。
与此完全相同，在绝对环上的各光电装置对也产生一系列信号电压。所有的这些信号电压都由转向柱电控单元J527来处理。
系统通过比较这些信号，就可计算出环已经转动了多少，也就确定了转向盘的转角。
（3）转向力矩传感器G269 如图4-27所示，转向力矩传感器G269安装在转向器输入轴上，用于记录并向控制单元J500传递打转向盘的力矩。
具体工作原理：如图4-28所示，转向盘上作用的力矩是由转向力矩传感器G269直接在转向齿轮上测得的。这个传感器是根据磁阻效应来工作的。该传感器采用双体（超静定）结构，以最大程度地保证其可靠性。
图4-27 转向力矩传感器G269安装位置图
图4-28 转向力矩传感器G269工作原理图
转向柱和转向器在力矩传感器处通过一个扭转杆连在一起。与转向柱相连接的部件上有一个磁电极感应转子，其周围有24个不同的磁极区在交替转换，每次用两个极来估算力矩。对应件是一个磁阻传感元件，它固定在转向器的连接件上。如果转动了转向盘，那么，这两个连接件就会按照作用的力矩相对运动。因为磁电极感应转子也会相对于传感元件发生扭转，于是就测量到了转向力矩的大小，并将该信号发送给控制单元。
信号中断影响：如果转向力矩传感器出现故障的话，必须更换转向器。系统识别出有故障时，转向助力功能就被关闭了。这个关闭过程不是突然的，而是“柔和的”逐步的过程。为了能实现“柔和”关闭，控制单元使用转角和转子转速计算出一个转向力矩的替代信号。同时仪表板内的故障警报灯K161呈红色亮起。
（4）转子转速传感器 转子转速传感器是电动式助力转向系统电动机V187的一个组件，从外面是看不见的。
信号作用：转子转速传感器是根据磁阻效应来工作的，其结构与转向力矩传感器G269是一样的。该传感器传送的是电动机V187转子的转速，该转速信号是精确控制该电动机所必需的。
信号中断影响：该传感器出现故障时，就使用转向角速度来作为替代信号。转向助力功能被安全关闭，这样可防止转向助力功能在这个传感器失灵时突然关闭。同时仪表板内的故障警报灯K161呈红色亮起。
（5）车速传感器 车速信号由ABS控制单元来提供。
信号中断影响：车速信号出现故障时，会启动一个应急程序。这时驾驶人仍可使用转向助力功能，但随速助力转向（Servotronic）功能无法使用了。同时仪表板内的故障警报灯K161呈黄色亮起。
（6）发动机转速传感器G28 如图4-29所示，发动机转速传感器G28是一个霍尔传感器，它拧在曲轴密封法兰的壳体上。
信号作用：发动机控制单元根据发动机转速传感器G28的信号来获知发动机的转速和曲轴的位置信息。
信号中断影响：如果发动机转速传感器G28出现故障，那么，转向系统通过15号接线柱来工作。该故障不用警报灯K161来显示。
（7）助力转向电动机V187 助力转向电动机V187是一个无刷式异步电动机，它可以产生最大4.1N·m的力矩用于转向助力。异步电动机无永久磁场或电励磁。异步电动机输入电压的频率与电动机转动频率是不同的，这就是“异步”这个名称的由来。异步电动机具有如下优点：
1）异步电动机结构简单（无电刷），所以工作非常可靠。
2）异步电动机反应快，因此，也就适合快速转向反应的要求。
3）在不通电的情况下，转向器仍可使异步电动机转动。
如图4-30所示，助力转向电动机V187和控制单元J500组合在一起安装在转向器上。该电动机装在一个铝制壳体内，通过一个蜗轮蜗杆机构和一个驱动齿轮与齿条啮合，从而传递用于转向助力的力矩。
图4-29 发动机转速传感器G28安装位置图
图4-30 助力转向电动机V187安装位置图
在轴的控制端有一个磁铁，控制单元J500使用这个磁铁来获知转子的转速，控制单元使用这个信号来确定转向速度。
信号中断影响：异步电动机的一个优点是在不通电的情况下，转向器仍可使电动机转动。这就是说：即使该电动机出现故障（也就是无转向助力了），那么，只需稍微再多用点力仍可转动机械式转向系统。即使短路，该电动机也不会锁止。同时仪表板内的故障警报灯K161呈黄色亮起。
（8）控制单元J500 如图4-31所示，控制单元J500直接固定在电动机上，这就可省去助力转向系统复杂的管路布置。
控制单元J500接收如下信号：
1）转向盘转角传感器G85传来的转向角信号。
2）发动机转速传感器G28传来的发动机转速信号。
3）转向力矩和转子转速信号。
图4-31 控制单元J500安装位置图
4）车速信号。
5）点火钥匙识别信号（来自组合仪表内的控制单元J285）。
控制单元J500通过接收以上信号就可以确定出需要多大的转向助力、计算出励磁电流强度的大小并起动电动机V187来工作。
另外，该控制单元J500内集成了一个温度传感器，该温度传感器用于确定转向系统的温度。如果这个温度超过了100℃，那么，助力转向功能就逐渐减弱。如果转向助力低于60%了，那么，故障警报灯K161就呈黄色亮起，故障存储器内也会记录下一个故障。
信号中断影响：如果控制单元J500出现故障了，必须整体更换。然后需要使用VAS5051来激活控制单元永久存储器内相应的特性曲线图族。(www.xing528.com)
（9）故障警报灯K161 如图4-32所示，故障警报灯K161位于组合仪表的显示屏上，它用于指示电动式助力转向系统的故障。
图4-32 故障警报灯K161安装位置图
在接通点火开关后，该灯呈红色亮起，因为这时电动式助力转向系统要进行自检。当助力转向控制单元确定系统工作正常的话，该警报灯就熄灭了。这个自检过程持续大约2s。在发动机起动后该警报灯会立即熄灭。
在出现故障时，该警报灯会以两种颜色亮起：
1）如果该灯呈黄色亮起，这表示一个不严重的警告。
2）如果该灯呈红色亮起，那就必须立即去4S店检查。当该灯呈红色亮起时，同时还会响起三声锣音。
2.特性曲线族和特性曲线
转向助力的控制是通过控制单元内永久式程序存储器中的一个特定曲线族来完成的。该存储器中存有多达16种不同的特性曲线族，根据要求（例如车重）在出厂时激活相应的特性曲线族。但是在售后服务中，也可以使用VAS5051通过功能“自适应”在“通道1”中激活特性曲线族。例如，在更换了控制单元或者更换了转向装置时，就需要进行这样的工作了。
如图4-33所示，一种特性曲线族包括5条不同的特性曲线，它们用于不同的车速。特性曲线表示在这个车速时，电动机在多大的转向力矩时提供多大的转向助力力矩。
图4-33 特性曲线族
3.电动式助力转向系统的工作原理
（1）转向助力功能 如图4-34所示。
图4-34 转向助力功能原理图
1）当驾驶人用力转动转向盘时助力转向系统开始工作。
2）作用在转向盘上的转动力矩使得转向器中的扭转杆发生扭转，转向力矩传感器G269察觉到旋转并将计算出的转向力矩传给控制单元J500。
3）转向盘转角传感器G85将转向盘实际转向的角度信息及转子转速传感器将实际转向的速度信息传给控制单元J500。
4）控制单元J500根据转向力矩、发动机转速、车速、转向盘转角、转向盘转速以及存储在控制单元J500中的特性曲线，计算出必要的助力力矩并控制电动机V187开始工作。
5）转向助力是由驱动齿轮来完成的，该齿轮按平行于齿条方向传力，它由电动机V187来驱动，该电动机通过蜗轮蜗杆机构和一个驱动齿轮啮合在齿条上，并传递转向所需要的辅助力。
6）由电动机V187产生的助力转向力矩和驾驶人施加在转向盘上的力矩之和是最终驱动转向齿条上的有效力矩。
（2）泊车助力功能 如图4-35所示。
图4-35 泊车助力功能原理图
1）在泊车时，驾驶人用力转动转向盘。
2）扭转杆发生扭转，转向力矩传感器G269侦测到这个扭转量并将这个信息传给控制单元J500（现在有一个很大的转向力矩作用在转向盘上）。
3）转向盘转角传感器G85送来较大的转向角信息；转子转速传感器送来实际转向速度信息。
4）控制单元J500根据下列因素来确定出需要较大的助力力矩并操纵电动机来工作：较大的转向力矩、车速为0km/h、发动机转速、较大的转向角、转向速度以及控制单元内存储的用于车速为0km/h的特性曲线。
5）于是在泊车时，驱动齿轮按平行于齿条方向传递最大的辅助力。
6）转向盘上的转向力矩和这个最大的助力力矩之和就是泊车时转向器上用于驱动齿条的力矩。
（3）城市循环行驶功能 如图4-36所示。
1）在城市行驶中遇弯道时驾驶人转动转向盘。
图4-36 城市循环行驶功能原理图
2）扭转杆发生扭转，转向力矩传感器G269侦测到这个扭转量，将这个信息通知控制单元J500（现在有一个中等的转向力矩作用在转向盘上）。
3）转向盘转角传感器G85送来中等的转向角信息；转子转速传感器送来实际转向速度信息。
4）控制单元根据下列因素来确定出需要中等的助力力矩并操纵电动机来工作：中等的转向力矩、车速为50km/h、发动机转速、中等转向角、转向速度以及控制单元内存储的用于车速为50km/h的特性曲线。
5）于是在转弯时，驱动齿轮按平行于齿条方向传递中等的辅助力。
6）转向盘上的转向力矩和这个中等的助力力矩之和就是城市循环转弯时转向器上用于驱动齿条的力矩。
（4）高速公路行驶功能 如图4-37所示。
图4-37 高速公路行驶功能原理图
1）在变道时驾驶人轻轻转动转向盘。
2）扭转杆发生扭转，转向力矩传感器G269侦测到这个扭转量，将这个信息通知控制单元J500（现在有一个很小的转向力矩作用在转向盘上）。
3）转向盘转角传感器G85送来很小的转向角信息；转子转速传感器送来实际转向速度信息。
4）控制单元根据下列因素来确定出需要很小的助力力矩或者根本不需要助力力矩并操纵电动机来工作：很小的转向力矩、车速为100km/h、发动机转速、很小的转向角、转向速度以及控制单元内存储的用于车速为100km/h的特性曲线。
5）于是在高速公路上行驶时，驱动齿轮按平行于齿条方向传递很小的的辅助力或者根本不传递辅助力。
6）转向盘上的转向力矩和这个最小的助力力矩之和就是高速公路变道时转向器上用于驱动齿条的力矩。
（5）主动回正功能 如图4-38所示。
1）在转弯时驾驶人减小了转向力矩，扭转杆也就跟着松弛下来了。
2）转向力减小的同时，包括转向角度和转向速度都相应减小，一个精确的回转速度也相应地计算出来。将其和转向角速度进行比较，其结果就是需要的回正力矩。
3）由于车轮定位参数的原因，在转向车轮上会产生一个回正力矩。由于转向系统和车桥内部的摩擦，这个回正力矩一般是非常小的，不足以将车轮转到直线行驶位置。
4）通过对转向力矩、车速、发动机转速、转向角、转向速度和控制单元内存储的特性曲线的分析，控制单元就可计算出回正所需要的力矩。
5）起动电动机，于是车轮回到直线行驶位置。
（6）直行修正功能 如图4-39所示，直线修正功能是主动回正功能的一个扩展，当没有力提供时，系统产生一个助力使车轮回到中心位置。为实现此功能，又分为长时算法和短时算法两种不同的情况。
图4-38 主动回正功能原理图
图4-39 直行修正功能原理图
1）长时算法：对长时间偏离直线行驶的情况进行补偿。当长时间发生背离中心位置的任何一侧时，起到平衡背离的任务，例如将夏季轮胎换成旧的冬季轮胎时所出现的情况。
2）短时算法：对短时间偏离直线行驶的情况进行校正。这可以减轻驾驶人的负担，比如在有持续的侧向风作用时，就需要持续地“对抗转向”。
①当车辆受到持续的侧向力时，如侧向风。
②驾驶人给转向盘一个力，以便使车辆保持直线行驶状态。
③通过对转向力矩、车速、发动机转速、转向角、转向速度和控制单元内存储的特性曲线的分析，控制单元就可计算出直线行驶校正所需要的力矩。
④起动电动机，于是车辆回到直线行驶位置。驾驶人就不再需要进行“对抗转向”了。
4.电动式助力转向系统的电器部分
（1）牵引 在车速大于7km/h且点火开关接通时，如果牵引车辆，转向助力也会起作用。
（2）蓄电池亏电 转向系统会识别出电压过低并对此作出反应。如果蓄电池电压低于9V，那么，转向助力也就减至关闭状态，且警报灯K161呈红色亮起。如果电压只是短时降到9V以下，那么，警报灯K161呈黄色亮起。
（3）电路图 如图4-40所示。
图4-40 电动式助力转向系统电路图
A—CAN—Low B—CAN—High G269—转向力矩传感器 J500—转向助力控制单元 S—熔丝 V187—电动机
5.转向止点（挡块）的自适应
为了避免接触转向机构的机械硬止点，就通过软件来对转向角进行限制。这个“软件止点”（也就是缓冲）在机械止点前5°转向角时被激活。于是，转向助力力矩就根据转向角和转向力矩来减小了。
在“基本设定”中必须使用VAS5051来清除止点的角位置。
这个自适应不需要检测仪就可进行，为此，需要用到最新的维修手册和“故障导航”中的详细信息。
6.系统总览图
图4-41所示为电动式助力转向系统总览图。
图4-41 电动式助力转向系统总览图
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