一辆行驶里程约6000 km，发动机型号为CLXA，排量2.5 L，搭载OAW型无极变速器的2012年产奥迪6 L (C7)轿车。用户反映：该车在行驶中转向盘无法转动，就像锁住了一样。

    检查分析：维修人员打开点火开关，仪表板上转向助力控制系统故障报警灯长亮（图1），说明该车转向系统有故障。这时就不应继续行驶了，因为转向助力已经降至不足20%的水平，甚至可能已经彻底失灵。同时，电子稳定控制程序和胎压报警灯也报警。进行故障现象确认，原地转动转向盘非常吃力，转向盘几乎转不动，难怪车主说转向盘就像“锁”住了一样。

    维修人员连接大众VAS5052A故障诊断仪对车辆进行检测。在动力装置44中有故障码7341600 C 1 OAD29，该故障码含义为：电机位置传感器不可靠信号。记录该故障码时的数据帧如表1所示。在发动机01系统内存储故障码6134 U111300，该故障码含义为：接受的错误数值导致功能受限。记录该故障码时的数据帧如表2所示。在其他相关电控系统内（如防抱死制动系统03系统等）都有上述故障码6134U 111300。

    接着，维修人员在怠速工况下原地转动转向盘做引导性功能测试。在所显示的测量值中，“电机位置传感器／位置”数值为50.38°，保持不变；“电机位置传感器／电机速度”数值为0。这两组数据可以说明转向电机已经停止运转，因此电动助力转向系统所报故障码是符合当前故障现象的。

    那为什么转向电机位置传感器报故障，转向电机处于停止状态？在此我们先来了解一下转向电机控制原理。

    奥迪A6 L轿车上使用的是新一代电动机械式转向系统（图2）。其基本功能是通过一个与齿条同心电机来实现转向助力。之所以选用了这种结构，是因为其占用空间小、工作效率高。齿条、电机和传动机构之间是通过滚珠丝杠来驱动的。电子控制单元和相关传感器都集成在一个小巧的结构单元内。因此，整个系统的重量只有约16 kg。由于是采用电动机械方式来产生的转向助力，因此燃油消耗量最多可降低0.3 L/100 km，并且可以实现“按实际需要来改变助力大小”的功能。

    转向助力控制单元J500（图3）根据转向电机转子位置和转向力矩来确定相电压的状态模型。由此而设定的相电流就会让电机产生扭矩，扭矩大小取决于电流强度。这些匹配关系是存储在转向助力控制单元J500内的。该控制单元通过FIexRay数据总线来进行通信。

    电动机械式助力转向电机V187用于产生转向助力所需要的力矩，使用的是1个永磁三相交流同步电机，使用这种结构的电机，是因为它具有体积小和功率大的优点。

    典型的永磁三相交流同步电机驱动系统包含1个永磁交流同步电机、1个三相桥式逆变器、转子位置传感器、1个微处理器／数字信号处理器以及接口电路。由于采用永久励磁方式，因此省去了用于将励磁电流送往转子的滑环。控制单元会计算出所需要的相电压，并通过末级功放接通定子线圈。定子由12个励磁线圈构成，每4个线圈串联接在一起，通上正弦曲线的电流。3股电流彼此间的相位是错开的。由此产生3个磁场，这3个磁场合在一起又产生1个旋转磁场，于是转子才会进行同步转动。转子带有10个永久磁铁，这些磁铁的N极和S极是交互布置的，转子呈空心轴结构，安置在齿条上。

    将电机的旋转运动转换成齿条的直线运动是由滚珠丝杠来完成的。滚珠丝杠的工作原理类似于普通的螺栓－螺母，螺纹现在就变成了沟道，螺栓（螺杆）和螺母（循环滚珠螺母）之间的连接是通过沟道中滚珠来实现的（图4）。这些滚珠就像轴承内的滚子元件那样在一个封闭的循环回路中运动。循环滚珠螺母内有一个循环通道，它将循环滚珠螺母沟道的“起始点”和“终结点”连接在一起。随着循环滚珠螺母的反向转动以及滚珠滚动方向的逆转，螺杆的运动方向也就跟着改变了。与普通的螺杆传动相比，滚珠丝杠在将旋转运动转换成直线运动时，只需要消耗前者1/3的功率。功率消耗低的原因就在于摩擦降低了（因为球与沟道是点接触的）。

[1] [2]  下一页