一辆2000年9月购买的比亚迪F3DM混合电动汽车，使用近6年，近期发现转动方向盘时，操纵转向越来越沉重，而且转向时有越来越明显的 “咔、咔”声异响。后来车辆就再也不能转向并发生停驶的故障，同时在仪表盘上出现P/S报警灯亮。由于此车有明显转向故障的预兆，所以引导我们检修转向系统。

    一、电动转向助力电机的检修
    比亚迪F3DM汽车的电动助力转向属于方向柱式助力方式。现电动转向装置通常有两种助力方式：一是在转向器前方安装电机助力，二是在转向器后方装置电机来助力。前者为方向柱式助力方式，后者为齿条助力或循环球转向助力方式。比亚迪F3DM电动汽车的电动助力转向属于方向柱助力式，直接在方向盘转向管柱的下方，安装助力电机和减速装置，产生较大的转矩以减轻驾驶员的转向操作力，这就是转向柱电动助力系统，如图1所示。这种系统结构简单成本较低，可使用直流电机，只在车辆转向时电机才提供助力，比起液压助力式转向系统，具有良好的燃油经济和成本低的特点，多在经济型轿车和电动轿车上使用。

    1．比亚迪电动汽车电机助力装置的解剖
    图2为该电机助力结构图，在转向柱下方有一套蜗轮蜗杆的减速机构。助力电机的转子轴上有花键套与蜗杆端部的花键轴配合，电机转子直接驱动一个双头蜗杆，与37个齿的蜗轮配合形成较大减速的装置。蜗轮直接安装在转向柱上，由于电机帮助驱动蜗杆旋转，经蜗轮减速配合的带动，可大大地减轻驾驶员操纵方向盘的力矩。
    助力电机属于直流电机，该助力电机的型号为BYDF3DM-3418100A-C1，额定电压为20V，额定工作电流正常状况为60A，当在极端转向状况下的最大负载电流可达80A、输出的额定扭矩为3Nm，电机的额定转速为2 500r/min。转子上有换向器及碳刷，电机定子有红黑两根粗线，与转向模块ECU相连来供电。
    注意在贴近蜗轮处安装有灰色的方向盘转矩传感器，如图2所示，其上有4条细线，它们与转向EPS模块ECU相连，反映了驾驶员操纵方向盘的力矩大小和方向。

    2．电动助力转向EPS助力驱动电机的检修
    该助力电机是采用永磁式有碳刷的直流电机，需要正反转旋转输出转矩，支持车轮左右转向的助力。定子采取稀士强永磁材料。为提升电机的转矩和减少体积，驱动电机的工作电压比蓄电池的电压高，多为20～36V左右。本电机是采用20V电压来驱动，为此必须装有专用的DC/DC转换器，先将蓄电池的12V直流电压逆变为交流电，经变压器升压后，再转换成20V直流电压供给本电机使用。DC/DC转换器内部电路较复杂，此电路较成熟，封装在一个整体电路块中，安装在驾驶员的左前侧，称为“EPS升压控制DC模块”，但故障率极低。如图3所示，图中的“升压变换器”就是“EPS升压控制DC模块”。

    在检修电机时发现换向器有烧蚀痕迹，曾出现过环火花现象。拆解助力电机装置，发现蜗轮与蜗杆的配合均是正常的，没有明显发卡和磨损，电机转子两端轴承良好，转子旋转自如与定子无刮擦现象，转子线圈的漆包线颜色正常绝缘也良好，电刷架也属正常。但发现4块碳刷已经磨得极短了（如图4），而且碳刷极易磨损，碳刷中间甚至还出现有空洞现象，由此说明采用的碳刷品质很差，助力电机换向器上炭粉极多，换向器有被烧蚀的现象，可判断换向器上曾明显出现过环火花。在此换向器环火状况下运转，转子线圈无法正常工作，电机输出转矩变小，当然会感觉到无力，如果继续强制运转下去，助力电机会出现烧毁的可能！故这时打方向盘会感到特别沉重，并出现发卡的现象。

    该车已使用6年，按汽车产品的可靠性和安全性来考虑，该电机不应出现上述换向器的环火、炭粉多和碳刷磨损大等问题。我们从电流密度上和耐磨程度上考虑，碳刷材料的选择上是值得研究的，应选用耐磨且导电良好的碳刷，含铜粉较多不易被磨损，而且碳刷弹簧的弹性也稍感不足，这显然是电机制造和设计方面均应改进之处。为此我们在修复时，选用了更耐磨、电流密度更大的铜质碳刷，改进了碳刷弹簧的弹性，使此助力电机的性能得以恢复和提高。

[1] [2]  下一页