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商用车转向系统发展与挑战

智能汽车电子与软件 2023-08-10 16:59
 AI开发的实战机会来了！ 热管理技术新标杆：ST维也纳PFC与FOC控制方案深度解析


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来源：电控知识搬运工
随着信息化时代发展以及通信技术的逐步提高，商用车的电动化、智能化、网联化、无人驾驶已经成为行业的发展趋势，不管是在物流行业、救援行业还是维修服务等行业，发展智能化商用车都将随趋势迎来机遇与挑战。


商用车转向技术发展的各个阶段


商用车液压助力转向


液压助力系统包括转向器、转向油壶、转向泵（安装在发动机上）、高压管、回油管和吸油管等，转向器上的转阀控制高压助力油的助力方向，最终实现助力效果。

液压助力结构图

新能源电动车辆取消了传统的发动机，液压助力泵由电机驱动，电机可根据接收到的转向信号、车速信号等控制电动泵产生不同的流量，最终实现不同工况下的节能效果。

 新能源液压助力结构图


商用车电控转向技术的意义

电控转向对智能车的意义


工业4.0提出无人驾驶汽车，不仅对车辆（单体智能）的感知、控制和信息传输提出要求，还对车辆运行环境如道路、基站、通信网络提出硬件设置要求，大面积在乘用车的应用需要一个相对较长的过程，而在商用车领域，其运行线路固定、售后维护有保障以及现有较为完善的监管平台等特点， 商用车有较大的机会率先实现无人驾驶，目前商用车领域已建立了多个示范运营区域。


要实现商用车无人驾驶， 电控转向技术是车辆硬件基础，需要转向系统能够支持自动驾驶模式和有人驾驶模式切换，实现转角控制功能、扭矩控制功能，支持车辆自动驾驶。使用与轻型商用车的电动转向器和适用于重型商用车的电液复合转向技术解决了电控转向的功能需求。


在传统车辆，电控转向技术相比液压转向技术也有一定优势；能够实现随速助力特性智能调节，兼顾低速转向轻便和高速行驶稳定，结合良好的回正性能能够提升驾驶员的驾驶舒适性，提高行车安全。

电控转向技术分类或适用范围（按承载）


根据商用车前轴载荷的不同，针对大型公路客车、公交车等前轴较重，需要转向系统输出大扭矩，电液复合转向技术中的液压系统输出扭矩大，能够满足大输出扭矩的要求。


轻型客车、商务车等，前轴较轻，需要的转向输出扭矩不大，电动转向技术中的助力电机即可满足需求。


商用车电液复合转向技术


电液复合转向是针对电动转向输出力矩不足，而在液压助力转向系统的基础上，增加了电机驱动部分；主要助力是液压系统，而电机驱动系统根据转向信号、车速信号和主动控制指令等控制电机产生扭矩，从而实现不同的助力特性以及主动转向功能；根据电机的布置位置，可分为管柱式电液复合转向系统、一体式电液复合转向器。


商用车电动转向


商用车电动转向技术与乘用车类似，而其瓶颈在于输出更大的转向力，目前国内主要的部件是采用电动循环球式转向器，一般为在机械循环球转向器的输入端增加电机及减速机构，根据转向信号、车速信号和主动控制指令等控制电机产生转向扭矩，从而实现不同的助力特性和主动转向功能。


电控转向技术安装对比



商用车电控转向技术面临的挑战

1、适用大吨位车辆的电动转向器

电动转向在乘用车的应用表明了其性能、成本、控制等优势，但目前电动转向器输出力不足，未来针对大吨位商用车开发电动转向器，将会给商用车转向领域带来变革。

2、底盘系统层面的转向冗余设计

转向系统的功能安全是当前的一个挑战点，合作供应商也制定了方案，但单独从转向器进行冗余设计成本高，不经济；而从底盘系统层面的转向冗余设计具备空间及成本优势，具备大规模应用的潜力，是一个挑战和机会点。


3、面对无人驾驶的转向系统使用周期的性能保证

无人驾驶车辆对转向系统的性能的一致性和稳定性具有更高要求，而面对生产误差、使用磨损等方面的影响，转向系统需要设计应对方案，支持无人驾驶的转向需求，比如自动驾驶模式下的间隙自动检测和修正等功能。


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