四、電動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)
   （一）簡介
    E72不提供選裝配置“主動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)”。E72僅使用一種轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，即電動(dòng)機(jī)械式助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，它又稱為“電子助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)EPS”，負(fù)責(zé)提供轉(zhuǎn)向助力的電機(jī)與齒輪齒條轉(zhuǎn)向器采用軸平行布置結(jié)構(gòu)。E72電動(dòng)機(jī)械式助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案和功能與3系或1系所用轉(zhuǎn)向系統(tǒng)基本相同。最重要的更改包括：對E72車橋幾何形狀進(jìn)行了設(shè)計(jì)調(diào)整；因橫拉桿作用力增大而提高了電機(jī)功；接入E72的通信網(wǎng)絡(luò)和車載網(wǎng)絡(luò)。
雖然提高了E72電動(dòng)機(jī)械式助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的功率，但它并不是高電壓組件，而是一個(gè)14V組件電動(dòng)機(jī)械式助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，基本具有以下特點(diǎn)：級沖來自路面的千擾（提高行駛舒適性）；方向盤主動(dòng)回位（提高行駛舒適性）；根據(jù)車速控制轉(zhuǎn)向助力“Servotronic”（提高行駛舒適性和行駛安全性），沒有液壓回路（簡化整車集成性，提高環(huán)保性），根據(jù)需要控制電機(jī)（有助于降低耗油量）；轉(zhuǎn)向助力不受內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速影響。
（二）系統(tǒng)概覽
   1.  組件棍覽
   E72電動(dòng)機(jī)械式助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)組成如圖41所示。EPS轉(zhuǎn)向系統(tǒng)由以下主要組件構(gòu)成：轉(zhuǎn)向力矩傳感器；EPS控制單元，帶有電機(jī)位置傳感器的電機(jī)；減速器；齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器。

    E72電動(dòng)機(jī)樁式助力轉(zhuǎn)向電氣系統(tǒng)組成如圖42所示。

    2．功能
（1）根據(jù)車速控制轉(zhuǎn)向助力  電動(dòng)機(jī)械式助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)通過純軟件功能實(shí)現(xiàn)根據(jù)車速控制轉(zhuǎn)向助力。EPS根據(jù)有關(guān)車速和駕駛員轉(zhuǎn)向力矩的輸入信號在低速行駛時(shí)提供較大轉(zhuǎn)向助力。這樣可以在諸如移動(dòng)車輛或停車人位等情況下提高行駛舒適性。而高速行駛時(shí)則要求轉(zhuǎn)向設(shè)計(jì)不靈敏，從而確保更易于保持行駛方向。因此EPS在高速行駛時(shí)降低轉(zhuǎn)向助力，從而要求駕駛員施加較大轉(zhuǎn)向力矩，這樣可以降低在高速情況下突然操縱方向盤的危險(xiǎn)。
    駕駛員施加的轉(zhuǎn)向力矩較小時(shí)，EPS的助力力矩設(shè)置也會相應(yīng)較小，這樣可以達(dá)到出色的自動(dòng)定中心效果，即在直線行駛位置時(shí)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)不過于敏感。駕駛員施加的轉(zhuǎn)向力矩較大時(shí)，就會通過EPS獲得所需較高助力。所有特性曲線間的過渡都不是跳躍進(jìn)行而是循序漸進(jìn)的，如圖43所示，因此駕駛員不會受到任何轉(zhuǎn)換過程的干擾。

（2）方向盤主動(dòng)回位  在帶有液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的車輛上只能通過車橋運(yùn)動(dòng)學(xué)使方向盤回到直線行駛位置，如圖44所示。電動(dòng)機(jī)械式助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)通過控制電機(jī)為方向盤回位提供主動(dòng)支持。為此，EPS使用以下輸入信號：車速；駕駛員施加的轉(zhuǎn)向力矩；轉(zhuǎn)向角和轉(zhuǎn)向角速度。

    只要駕駛?cè)嗽隈偝鰪澋罆r(shí)松開方向盤就會實(shí)現(xiàn)方向盤主動(dòng)回位。EPS根據(jù)輸入信號識別出這種情況轉(zhuǎn)向角明顯不為零，且駕駛?cè)耸┘拥霓D(zhuǎn)向力矩幾乎為零。之后通過控制電機(jī)產(chǎn)生回位力矩。回位力矩可使方向盤平穩(wěn)移動(dòng)直至接近直線行駛位置。
    電動(dòng)機(jī)械式助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)可以比液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)更迅速、更準(zhǔn)確地返回到直線行駛位置上。這點(diǎn)適用于所有BMW所用的電動(dòng)機(jī)械式助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，因?yàn)樗�有這些系統(tǒng)都包括“方向盤主動(dòng)回位”功能。
（3）主動(dòng)緩沖  需要加以緩沖的方向盤自行移動(dòng)可能由于駕駛員無意間的脈沖式轉(zhuǎn)向動(dòng)作或路面、車輪干擾而造成。E72的電動(dòng)機(jī)械式助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)可以對這兩種情況進(jìn)行緩沖。這點(diǎn)通過EPS齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器的機(jī)械特性實(shí)現(xiàn)，通過減速器和電機(jī)慣性間的大傳動(dòng)比能夠?qū)Σ幌Ｍ�出現(xiàn)的方向盤運(yùn)動(dòng)進(jìn)行機(jī)械緩沖。此外，EPS還帶有“主動(dòng)緩沖”功能。
    EPS通過分析電機(jī)位置傳感器信號識別出駕駛員未施加轉(zhuǎn)向力矩情況下的齒條移動(dòng)。EPS以較高頻率控制電機(jī)，從而抵消這些不希望出現(xiàn)的移動(dòng)情況。這是克服路面或車輪干擾的有效措施。
    特別是在高速行駛時(shí)，駕駛?cè)藷o意間的脈沖式方向盤轉(zhuǎn)向動(dòng)作會對車輛穩(wěn)定性產(chǎn)生不利影響。車輛可能會左右擺動(dòng)并失去控制。EPS識別出這種脈沖式方向盤轉(zhuǎn)向動(dòng)作并控制電機(jī)，從而對其進(jìn)行充分緩沖，如圖45所示。因此可防止車輛左右擺動(dòng)。

    （4）特殊情況
    ①軟件功能形式的限位位置。在即將到達(dá)機(jī)械限位位置前，EPS以坡度曲線形式降低轉(zhuǎn)向助力，這樣可以明顯使轉(zhuǎn)向到限位位置的動(dòng)作更加平穩(wěn)。因?yàn)橐呀?jīng)事先提高了阻力，因此到達(dá)限位位置時(shí)不會過于突然，而且還可以降低組件的機(jī)械負(fù)荷。
    ②出現(xiàn)故障時(shí)關(guān)閉功能。研發(fā)目的是要通過電動(dòng)機(jī)械式助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)可靠提供轉(zhuǎn)向助力并在出現(xiàn)故障情況下仍確保這項(xiàng)功能正常。例如某一傳感器信號失靈時(shí)，可能會使用一個(gè)冗余信號或一個(gè)計(jì)算值代替。但是如果出現(xiàn)影響電機(jī)可靠操控的故障，則必須停用轉(zhuǎn)向助力。這樣雖然會使駕駛員施加的轉(zhuǎn)向力矩明顯增大，但重要的是能夠防止電機(jī)故障操控。電機(jī)只是在沒有通電的情況下自由轉(zhuǎn)動(dòng)。注意：出現(xiàn)故障時(shí)轉(zhuǎn)向助力消失是一種預(yù)定的EPS系統(tǒng)響應(yīng)特性。雖然駕駛員可能會感覺這種特性有些意外，但只要加大控制力量就可一直確保車輛轉(zhuǎn)向性能不受影響。
    出現(xiàn)這種故障情況時(shí)，組合儀表內(nèi)的警告燈就會亮起，如圖46所示。同時(shí)通過一條檢查控制信息提醒駕駛員注意故障情況。

    ③防止過載EPS組件溫度過高時(shí)，EPS就會采取干預(yù)措施，為此使用EPS控制單元內(nèi)所裝溫度傳感器的信號和一個(gè)計(jì)算模型。計(jì)算模型分析電機(jī)耗電量，并由此確定繞組溫度評估值。
    識別出溫度較高時(shí)，EPS控制單元就會采取以下保護(hù)措施。
    a．風(fēng)扇。根據(jù)溫度會要求接通風(fēng)扇或逐漸提高風(fēng)扇轉(zhuǎn)速。為此，EPS控制單元向數(shù)字式發(fā)動(dòng)機(jī)電子系統(tǒng)發(fā)送總線電碼。隨后數(shù)字式發(fā)動(dòng)機(jī)電子系統(tǒng)以相應(yīng)轉(zhuǎn)速擋接通電風(fēng)扇。
    b．降低功率。EPS控制單元根據(jù)溫度降低電機(jī)功率。這樣可以減小EPS自身產(chǎn)生的熱量，從而防止溫度繼續(xù)升高。此外還可以減小轉(zhuǎn)向助力。當(dāng)駕駛員可以察覺出的時(shí)候，組合儀表內(nèi)的警告燈也會亮起。
    環(huán)境溫度較高且轉(zhuǎn)向操作猛烈時(shí)，特別是在車輛靜止的情況下，可能會出現(xiàn)這種過載現(xiàn)象，但大多數(shù)客戶都不會經(jīng)歷這種例外情況。
    當(dāng)駕駛?cè)嗽噲D使前車輪轉(zhuǎn)向某個(gè)堅(jiān)實(shí)障礙物時(shí)（例如路沿），可能會出現(xiàn)另外一種過載現(xiàn)象。如果在較短時(shí)間間隔內(nèi)反復(fù)出現(xiàn)這種情況，也會減小轉(zhuǎn)向助力。這樣不僅可以保護(hù)EPS組件，而且還能提示駕駛員正在轉(zhuǎn)向一個(gè)堅(jiān)實(shí)障礙物。EPS通過比較電機(jī)控制信號和電機(jī)位置傳感器信號識別出這種情況。

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