图6-14所示为齿条驱动式电动助力转向系统（REPS）的结构，它由机械与电气两部分组成，机械部分主要有齿条轴、转向驱动小齿轮、循环滚珠式减速装置、左右两边的横拉杆及车轮转向节等；电气部分包括助力驱动电机、力矩传感器及转向传感器、ECU电控模块、电源变频装置及车速传感器等，电机直接安装在齿条轴上提供助力，形成齿条电机助力式转向系统。

电动汽车的转向系统因车型不同会有差别，主是是采用不同的力矩传感器、不同的驱动电机、不同的布置形式，或采取不同的减速传动装置。但电动汽车转向系统的基本工作原理是相同的，均是通过力矩及转向传感器，检测驾驶人操纵转向盘的力矩大小及转角方向，并转化成电信号，传输到转向控制单元ECU进行分析，输出一个与之相匹配的力矩信号，指令转向的驱动电机工作，而产生相应的转向助力作用。

力矩传感器反映了驾驶人操纵转向盘转动的力矩的大小。力矩传感器通常有解角式、磁阻式及检测环复合式等多种形式，其中解角式力矩传感器用得最普遍。如图6-14所示的转角传感器是检测转向角度及转动方向用的。

图6-14 齿条电动转向驱动式助力转向器结构图

1.解角式力矩传感器的结构

解角式力矩传感器通常安装在转向盘转向柱的中部或下端，串接在转向盘的转向轴与转向齿条之间，力矩传感器的输出装置就是转向驱动小齿轮，它与齿条直接啮合使齿条作左右直线运动，通过左右横拉杆来驱动车轮的转向节左右摆动而转向。显然力矩传感器在电动转向系统中，是极重要的一个部件，它检测驾驶人操纵转向盘转向力矩的大小，并将此力矩转换成电信号，向转向控制器ECU传输。

图6-15所示是解角式力矩传感器的分解图，图6-15a为其转子总成外形图，图6-15b是其定子结构图。定子分上下两层，分别嵌有上定子线圈1和下定子线圈2。它安装在转向器外壳内，是固定不动的，其上有七根不同颜色的细线，向转向控制单元ECU输出力矩信号；定子的内部是力矩传感器的转子，转子的上端与转向盘轴用花键钢性连接，转子轴有上下的内外两层。两个定子线圈与两个转子线圈在位置上是分别对应的。转子线圈1是装在转子空心轴上，与转向盘同步旋转。而转子线圈2则与转向小齿轮一起旋转，小齿轮的上部有较细的扭杆，插入空心轴内，细扭杆的上端与空心轴的上端用横销相连，有花键与转向盘的输出转轴连接，随着转向盘一起转动。扭杆下端是驱动小齿轮，直接与齿条相啮合，驱动两前轮左右摆动而转向。

图6-15 解角式转矩传感器的分解图

a）转子总成外形图 b）定子结构图

2.力矩传感器的输出电压

力矩传感器的输出电压反映了驾驶人操纵时的转向力矩。当驾驶人操纵转向盘转向时，转向盘轴带动力矩传感器的转子轴旋转，转子轴的空心轴与扭杆轴随之转动。空心轴的下端只有转子线圈1，而没有其他的负载，所以空心轴完全与转向盘同步旋转；而灵敏的细扭杆轴下端是驱动小齿轮，它与齿条啮合以驱动左右前轮摆动。由于轮胎与路面有较大的摩擦力，反映扭杆轴上的驱动齿轮是有载荷阻力的。在这个阻力的作用下，会造成细扭杆产生一定的扭曲形变，扭曲形变量的大小直接反映转子线圈2与转子线圈1两者间产生的“相位差”。两个转子线圈的转角相位差可通过定子的上层和下层的线圈感应，则定子线圈输出转向的感应电压信号到转向ECU电控模块，反映了驾驶人操纵转向盘的力矩，故这个装置称为转向的力矩传感器。(www.daowen.com)

3.转向助力电机与减速机构

转向齿条轴横置在驾驶室防火墙的下方，其外壳内装有电机，向转向系统提供助力。电机有直接采取直流无刷电机式的，也有用三相永磁无刷电机式的，其共同特点是电机的体积小，可直接安装在转向器的齿条轴上，转子的转动惯量较小，转向操纵十分灵活，运转时的噪声较低，输出功率高。电机结构的特点如下：

①为减少助力电机的体积和增大电机的输出功率，有的电机的工作电压提升到三相交流电30V左右，有的三相交流电压提升得更高，远高于蓄电池的电压，可有效地减小电机运转时的工作电流。由于电机工作电压提升的需要，为此必须增加一个电压提升的电路，以及必需的电源逆变电路来产生三相交流电，供三相驱动电机使用。

②电机的转子采用永磁材料，为使转向齿条轴穿过电机的转子，转子内部是空心的，电机与齿条轴是同轴结构。如图6-14所示，电机永磁转子上还安装有转角传感器的永磁转子，与之相对应的还有转角传感器的定子及其线圈，其信号传给转向ECU，反映了实际转向及角度的大小。

③电机的旋转运动是通过减速装置传给齿条轴的，为高效传递转矩减轻摩擦阻力，并减少运动的噪声，这里采取了循环滚珠式的减速装置，如图6-14所示。齿条轴的延伸是滚珠丝杠，外套有滚珠螺母，丝杠与螺母间有循环流动的滚珠。转向电机转子的高速旋转通过外套的滚珠螺母，形成较大的减速比，并将滑动摩擦转换成滚动摩擦，摩擦阻力异常轻巧，轻便地传送给滚珠丝杠，使得齿条轴得以助力，整个转向系统变得轻便灵活，响应极迅速。

4.平行轴式REPS

齿条驱动式电动助力转向系统，有同轴式和平行轴式两种形式。同轴式REPS是指电机的空心轴与转向器丝杠轴两者同为一根轴，电机转子直接驱动丝杠螺母，并将力矩传递给丝杠螺母，丝杠螺母副将旋转运动转变成齿条的直线运动。本书前面所述的电机辅助助力系统就是同轴式的。

平行轴式REPS是指转向器助力电机转子与转向器丝杠轴两者不同轴，而采用平行轴结构，利用传动带连接电机转轴和丝杠螺母，滚珠丝杠上的循环滚珠作为减速机构。平行轴式REPS主要由壳体、驱动电机、滚珠丝杠、输入齿轮轴总成、力矩传感器、ECU和轴承等构成。

欧美电动车型多用平行轴式电动助力转向，比亚迪“秦”混合电动汽车、大众车系的迈腾轿车也采用了这种电动转向结构。如图6-16所示，平行轴式REPS中的转向丝杠亦是采取十分省力灵活的滚珠结构。

平行轴式REPS的驱动电机，多用永磁式三相交流电机，工作电压一般与动力电池的电压相同，但也需要通过变频器的转换，将动力电池的直流电压首先经变频器变换为三相交流电后，再供给转向驱动电机旋转，使转向系统得以助力。

图6-16 平行轴式REPS内部结构