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技術(shù)

電動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的發(fā)展

2025China.cn   2009年03月11日

通常汽車的高技術(shù)革新都首先使用于大型豪華車,然后逐次向低級(jí)別的車型延伸。但對(duì)于轉(zhuǎn)向系統(tǒng)卻正相反。雖然42伏電力系統(tǒng)尚未明確投入使用,OEM廠家在仍然使用傳統(tǒng)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的情況下,已經(jīng)在尋求發(fā)揮電動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)優(yōu)勢的方法。

 

許多入門級(jí)汽車很多年以前就擁有了電動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng),而那些昂貴的私人轎車和SUV卻仍然使用液壓系統(tǒng)。為什么?這是因?yàn)榍拜嗇S負(fù)載越重,就需要比所能提供的12伏電力系統(tǒng)更高的電能來轉(zhuǎn)動(dòng)車輪。當(dāng)然,如果開發(fā)42伏系統(tǒng),就能滿足所需要的電力,但由于OEM廠家對(duì)傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)的使用越來越得心應(yīng)手,因此,這個(gè)代價(jià)昂貴的轉(zhuǎn)換需求也就銷聲匿跡了。

 

“有些人預(yù)測說,最早的42伏系統(tǒng)會(huì)出現(xiàn)在2012年,也有人說要到2015年,但我真的不知道他何時(shí)問世,”TRW汽車系統(tǒng)公司() 轉(zhuǎn)向、聯(lián)動(dòng)和懸掛系統(tǒng)全球研發(fā)總監(jiān)Alois Seewald先生說。這使得汽車制造商們陷入了進(jìn)退兩難的境地。他們不愿把所有的系統(tǒng)都升級(jí)到較高電壓,但他們卻想讓高端汽車擁有電動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的諸多優(yōu)點(diǎn)。

 

根據(jù)Seewald所說,一個(gè)解決這一問題的潛在方法是將一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)液壓系統(tǒng)和一個(gè)在較高電壓下使用的輔助電動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)結(jié)合起來。TRW的研究已經(jīng)確定能夠滿足推進(jìn)的電壓區(qū)間為23-26伏,并且鎖定了能最有效供給電能的電容器種類。Seewald指出,升級(jí)為高電壓不僅可以提供12伏電壓所不能提供的電力,而且發(fā)動(dòng)機(jī)在較小電流下運(yùn)轉(zhuǎn),并使用較細(xì)的電線,這樣可以減少過熱現(xiàn)象的發(fā)生。他估計(jì)這個(gè)系統(tǒng)能使載重增加10%,能滿足汽車在高速狀態(tài)下的最大載重需求。

 

此外,大型汽車能使用轉(zhuǎn)向扭矩重疊技術(shù)來進(jìn)行設(shè)計(jì),從而允許使用傳感器進(jìn)行自動(dòng)轉(zhuǎn)向調(diào)節(jié)。該技術(shù)的一個(gè)例子是大眾Golf的電動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)被設(shè)計(jì)成間接補(bǔ)償,這樣駕駛者在轉(zhuǎn)向時(shí)就不必一直保持車輪的扭矩。將來,作為扭矩重疊的延伸功能,諸如保持行駛路線,自動(dòng)平行停車等,沒有這些功能的豪華汽車將處于劣勢。

 

Seewald說,TRW對(duì)液壓和電動(dòng)系統(tǒng)的研究將不斷深入,到2010年將正式投入生產(chǎn)。但那些潛在客戶必須考慮跟隨哪個(gè)方向。“現(xiàn)在有兩種觀點(diǎn),”他說,“一個(gè)是加強(qiáng)現(xiàn)有的液壓系統(tǒng),另一個(gè)是完全升級(jí)到電動(dòng)輔助系統(tǒng)。”在這個(gè)爭論解決之前,TRW的電動(dòng)推進(jìn)系統(tǒng)將一直保留在實(shí)驗(yàn)室里。而在此期間,期望低載重汽車在型號(hào)改變時(shí)升級(jí)至電動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。Seewald又補(bǔ)充道,如果增加額外動(dòng)力來源,例如電容器,可使得小型汽車在使用12伏系統(tǒng)的情況下,躍入真正的“電線轉(zhuǎn)向”系統(tǒng)。這可能會(huì)使42伏系統(tǒng)更為推遲投入。

 

有什么特點(diǎn)你可以在大眾Golf上找到卻不能在寶馬7系列上發(fā)現(xiàn)?那就是電動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。TRWAlois Seewald解釋說,由于諸如豪華轎車之類的重型汽車的前輪軸載重過大,無法使用電動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。小型汽車,如Golf仍然使用這項(xiàng)技術(shù)。使用電動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的好處不久將包括自動(dòng)平行停車,汽車可以感知車位的長度,并且自動(dòng)停車不需要駕駛者操作。由于這種帶來極大方便的優(yōu)點(diǎn),豪華轎車的生產(chǎn)廠商和供應(yīng)商們試圖讓重型汽車也能受益于電動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。.畢竟,這是什么樣的心情,當(dāng)一個(gè)寶馬7系列車主需要手動(dòng)將車停在車位上,而他旁邊的Golf駕駛者只需要按一個(gè)按鈕就行了。

 

汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)種類簡介

 

◆傳統(tǒng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)

 

傳統(tǒng)的汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是機(jī)械系統(tǒng),汽車的轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)是由駕駛員操縱方向盤,通過轉(zhuǎn)向器和一系列的桿件傳遞到轉(zhuǎn)向車輪而實(shí)現(xiàn)的。普通的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)建立在機(jī)械轉(zhuǎn)向的基礎(chǔ)上,通常根據(jù)機(jī)械式轉(zhuǎn)向器形式可以分為:齒輪齒條式、循環(huán)球式、蝸桿滾輪式、蝸桿指銷式。常用的有兩種是齒輪齒條式和循環(huán)球式(用于需要較大的轉(zhuǎn)向力時(shí))。這種轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是我們最常見的,目前大部分低端轎車采用的就是齒輪齒條式機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。

 

◆電液動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)

 

近年來,隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展,轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中愈來愈多的采用電子器件。相應(yīng)的就出現(xiàn)了電液助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。電液助力轉(zhuǎn)向可以分為兩大類:電動(dòng)液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)EHPS(electro-hydraulic power steering)、電控液壓助力轉(zhuǎn)向ECHPS(electronically controlled hydraulic power steering)。EHPS是在液壓助力系統(tǒng)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的,其特點(diǎn)是原來有發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)的液壓助力泵改由電機(jī)驅(qū)動(dòng),取代了由發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的方式,節(jié)省了燃油消耗。

 

◆電動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)

 

電動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)EPS(Electric Power Steering)把一個(gè)機(jī)械的系統(tǒng)和一個(gè)電控的電動(dòng)馬達(dá)結(jié)合在一起形成的一個(gè)動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。與液壓系統(tǒng)不同的是,助力改由電機(jī)提供,因此,要有一個(gè)力矩傳感器來測量作用在方向盤上的力矩,由電子控制單元來計(jì)算所需要的力矩。作用在方向盤上的力矩曲線由一個(gè)電動(dòng)馬達(dá)來分配。電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向目前已成為世界汽車技術(shù)發(fā)展的研究熱點(diǎn)之一。

 

◆電子轉(zhuǎn)向系統(tǒng)

 

電子轉(zhuǎn)向系統(tǒng)取消了方向盤與轉(zhuǎn)向輪之間的機(jī)械連接,改而由方向盤模塊、轉(zhuǎn)向執(zhí)行模塊和主控制器ECU三個(gè)主要部分以及自動(dòng)防故障系統(tǒng)、電源等輔助模塊組成。電子轉(zhuǎn)向系統(tǒng)SBW(Steer-By-Wire)是汽車轉(zhuǎn)向方面最為先進(jìn)和前沿的技術(shù)之一。

 

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