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TUhjnbcbe - 2021/5/19 14:16:00

本文来自《汽车零部件市场-7》

上期零部件杂志中我们分析了电子助力转向机(EPS)的发展前景与未来展望。虽说目前EPS占据了绝大部分市场份额,并且未来的发展前景也是一片光明。但是,EPS也有它天生的缺陷,就是提供助力能量的绝对值较低。因此,它比较适合车重较小的乘用车与部分轻客使用。例如国内的哈飞路宝,昌河北斗星这类微型车就是使用的电子助力转向。如果车身较重,转向系统需要提供较大的助力能量,那么EPS就显得力不从心。这也是商用车里重卡市场普遍采用液力转向机(HPS)的普遍原因。

HPS已经是发展了快一个世纪的产物,所以技术相当成熟,能有很好的路面信息反馈,操控精确,助力能量能通过调节液压阀进行调节,所以普及率是最高的。

现有液压转向机的问题

现在国内卡车上装配的多数是循环球式液压转向机,这种转向机虽说技术成熟。但是循环球式液压转向机缺点非常明显,比如说车辆原地转向有点重,高速有些飘等问题都会直接影响到驾驶体验。受制于液压转向机机械结构限制,低速时的转向轻盈,高速行驶的稳重,这两点兼顾做起来确实有很大难度。

如何平衡低车速与高车速之间的转向力矩标定,成为了各厂家最头痛的难题,既要低车速较轻的转向力矩,又能保证高车速转向不发“飘”、发“贼”,实现这个真的很考验卡车厂家的功力。

怎么才能解决这个问题呢?答案肯定是有的,现在一些厂家开始装配变速比转向机,据了解,解放J7、JH6至尊版使用的就是博世的变速比转向机。

可变速转向机最大的特点在于使用齿轮分度圆半径可变的设计(有点类似凸轮轴)”,不同的转向角度,可以实现不同的速比变化,速比发生变化,可以实现不同的转向力矩,转向力矩的变化,可以兼顾低速与高速时的不同转向力矩。

由此,司机的驾驶体验会好很多。但是受制于结构的原因,还是不能呈现最佳的转向体验。比如说车道保持,自动驾驶等功能,变速比转向机也无能为力了。

EHPS被广泛应用

电控液压转向机(EHPS)的到来解决了以上这些问题。电控液压转向机(electricalhydraulicpowersteering)简称EHPS。是在传统液压动力转向系统中增加电子控制和电子执行元件,最关键的是增加了伺服电机这个零部件。电液转向机,最明显的优势,电液转向机可以实现与整车通信,可以实现转向助力大小随车速变化而变化,以满足不同车速、路况的驾驶需要。

于是,普通的液力转向机向电动液压助力机(EHPS)转化,EHPS应用越来越广泛。

电控液压转向机(EHPS)结构示意图

商用车电动液压助力转向机(EHPS)将传统液压助力转向机(HPS)中的发动机驱动的液压泵改为电机驱动液压泵,从而提供转向助力。随着电控技术的发展,传统商用车EHPS的电机驱动系统,由最初的体积大、质量大、效率低的异步电机驱动系统逐渐过渡到体积小、质量轻、效率高的永磁同步电机驱动系统。同时随着无速度传感器技术及永磁同步电机参数在线辨识技术的成熟,无速度传感器的永磁同步电机控制系统也得到了大范围的应用。

不过,商用车的传统EHPS驱动电机一般处于连续及稳定转速运行,因此无论驾驶员是否进行转向操作,只要电机在运转,EHPS都处于工作状态,这就造成了不必要的能源浪费。同时,电动转向助力大小不能随着车速的变化而改变,难以满足汽车低速行驶时的转向轻便感和高速行驶时转向稳定的要求。

为了解决以上问题,商用车的EHPS将逐渐向高安全性、高功率密度、高集成化、高效率、高EMC/EMI等级及智能化方向发展。

未来EHPS的控制单元将集成到多合一系统中或集成到驱动电机内部,支持高可靠性要求。同时对EHPS的EMC/EMI等级要求越来越高。针对智能化方面来说驱动电机的所有的工作的状态都将由驱动控制单元根据车辆的行驶速度、方向盘转向角度等信号计算出的最理想状态,从而控制助力电机运行的速度,以驱动液压泵提供必要的压力及流量。

这样不但在一定程度上节省了能源消耗,也保证了驾驶员在不同车速下均能获得良好的转向手感。未来在无人驾驶方面,将直接根据整车控制单元(HCU)发出的转向指令进行精准的转向操作。

EHPS一定会普及吗?

目前市场已经有使用电控液压转向机的卡车厂家,最常见的就是沃尔沃的VDS转向系统。相信大家都对尚格云顿在沃尔沃卡车广告中经典的一字马造型印象深刻吧。沃尔沃动态转向系统(VolvoDynamicSteering)是一种以传统液压转向机为基础,增加了一个电机,可提供转向扭矩叠加的一种主动转向系统,典型的EHPS。

沃尔沃动态转向系统(VDS)技术特点示意图

ECU(电子控制装置)通过处理多个传感器的输入,可以确定卡车的行驶方向以及驾驶员的意图。每秒控制电机次,以纠正意外转向并在必要时提供额外扭矩。沃尔沃动态转向系统现可用于各种车桥配置(包括配备双前桥的车辆)。

自面世之初起,沃尔沃动态转向系统即可在高速行驶时提供完美的稳定性,在低速行驶时实现全面控制,有效缓解驾驶员的肌肉压力。动态转向系统能够让驾驶员轻松地对满载的卡车执行倒车操作。沃尔沃动态转向系统提供完美的精度、毫不费力的转向并可使方向盘自动回正。出色的路线稳定性可以实现倒行一百多米而不偏离路线。

总体来说,VDS系统是是沃尔沃卡车的一项革命性技术,也是沃尔沃重卡与其他品牌重卡最大的不同之处。

另外两家汽车零部件巨头采埃孚与博世在EHPS上都有重点布局。其中,采埃孚早在年就与一汽解放建立全面战略合作伙伴关系,双方将共享高级驾驶辅助系统(ADAS)、电动液力助力转向系统(EHPS)等安全、节能、环保与智能网联相关的技术和产品。另外,福田欧曼EST自动驾驶车型除搭载采埃孚TraXon自动挡变速箱外,在转向系统方面同样选择了采埃孚ReAX电液转向系统。

ReAX电液转向系统采用了集成化设计,ECU、电机、电控单元传动装置以及传感器都集成在电控模块,系统具有转向角测量功能的非接触式驾驶员扭矩传感器,以及安全电路的电子控制器实现先进的转向功能,包括支持驾驶员辅助功能的输入接口,能够集成驾驶员辅助系统,是无人驾驶的必备系统,同时也是保障福田欧曼EST自动驾驶车型完成列队变道的关键所在。

重卡企业自动驾驶应用场景统计

博世转向业务在商用车领域的产品线布局同样广泛,针对日渐兴起的自动驾驶技术,其推出了一款可以实现半自动驾驶的转向系统。这款名为Servotwin的电液转向系统主要用于重型商用车,它是RB-Servo

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