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【工業(yè)能源論文】新能源輕型商用車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)發(fā)展

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1、【工業(yè)能源論文】新能源輕型商用車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)發(fā)展 摘要:文章對新能源輕型商用車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)發(fā)展進(jìn)行簡單概述,對液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、電動液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)進(jìn)行了簡單分析??春镁€控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在輕型商用車上的應(yīng)用前景。重點對輕型商用車應(yīng)用的電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(X-EPS)進(jìn)行了分析。電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(X-EPS)有利于節(jié)約成本、降低重量、降低耗能。 關(guān)鍵詞:轉(zhuǎn)向系統(tǒng);電動助力轉(zhuǎn)向(EPS);電動液壓助力轉(zhuǎn)向(EHPS);線控轉(zhuǎn)向(SBW) 概述 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是用來改變或保持汽車行駛或倒退方向的裝置。其主要功能就是按照駕駛員的意愿控制汽車的行駛方向

2、。從汽車誕生的那天起,轉(zhuǎn)向系統(tǒng)就是其最重要的系統(tǒng)之一。隨著汽車技術(shù)的發(fā)展,汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)也得到的長足的發(fā)展,從最早的純機(jī)械轉(zhuǎn)向,發(fā)展到液壓助力轉(zhuǎn)向(HPS)、電動液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(EHPS)、電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(EPS),以及正在研究發(fā)展的線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(SBW)。線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(SBW)以電線連接代替機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中轉(zhuǎn)向盤和轉(zhuǎn)向輪之間的機(jī)械連接[1]。SBW是近年來汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)研究的熱門話題,對L4及L5階段的自動駕駛尤為重要,但由于線控技術(shù)取消了傳動的機(jī)械轉(zhuǎn)向傳動軸,轉(zhuǎn)向控制器根據(jù)方向盤或自動駕駛控制單元的指令來驅(qū)動轉(zhuǎn)向電機(jī)從而實現(xiàn)汽車的轉(zhuǎn)向功能。然而現(xiàn)階段線控轉(zhuǎn)向尚不能做到完全可靠,尚不能規(guī)模性的

3、應(yīng)用。據(jù)悉,汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)GB17675正在討論修訂,有望對涉及線控轉(zhuǎn)向部分的內(nèi)容進(jìn)行修訂?,F(xiàn)代汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)主要存在兩大結(jié)構(gòu)類型,分別是角傳動轉(zhuǎn)向和線性傳動轉(zhuǎn)向,其最具代表意義的是用于商用車的循環(huán)球轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和應(yīng)用于中小型乘用車的齒輪齒條轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。 1新能源輕型商用車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)發(fā)展趨勢 輕型商用車普遍采用的是循環(huán)球液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng),該轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的特點是能產(chǎn)生并傳遞較大的扭矩,適合輕型商用車轉(zhuǎn)向軸偏重的轉(zhuǎn)向需求。其缺點也很明顯,轉(zhuǎn)向桿系相對較復(fù)雜,自由間隙相對線性轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(齒輪齒條轉(zhuǎn)向系統(tǒng))更難控制。汽車的發(fā)展趨勢之一是智能駕駛甚至是自動駕駛,而傳動的液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)

4、(HPS)無法實現(xiàn)自動駕駛工況下的轉(zhuǎn)向需求。乘用車目前普遍采用的是電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(EPS),其優(yōu)點是環(huán)保、節(jié)能、操縱舒適等,可以滿足L3級自動駕駛的需求。但在商用車領(lǐng)域卻幾乎無EPS的應(yīng)用,究其根本原因是商用車轉(zhuǎn)向軸載荷較大,所需求的轉(zhuǎn)向力矩較大。傳統(tǒng)的EPS僅能提供的800-1000N.m的輸出扭矩,滿足不了中重型商用車轉(zhuǎn)向助力需求。商用車駕駛員駕車時間長,路況更復(fù)雜,更需要操控性更好的轉(zhuǎn)向系統(tǒng),能實現(xiàn)車道保持(LKA),甚至是自動駕駛,來提高駕駛舒適性、減輕勞動強(qiáng)度。目前相關(guān)法規(guī)正在修訂,預(yù)計不久將要在中重型貨車、客車上實現(xiàn)車道保持功能(LKA),所以發(fā)展商用車的電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)甚至是線

5、控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)更為迫切。目前在重卡及客車領(lǐng)域正在開發(fā)的是電液雙伺服轉(zhuǎn)向系統(tǒng),其基本的原理是在傳統(tǒng)液壓轉(zhuǎn)向器的技術(shù)上增加一個電動助力控制系統(tǒng),由液壓提供基本的助力,電動助力控制系統(tǒng)優(yōu)化轉(zhuǎn)向助力、增加主動回正力,必要時可以擴(kuò)展為LKA及L3級自動駕駛。但輕型商用車由于空間布置的限制,無法采用該轉(zhuǎn)向系統(tǒng),必須要另辟蹊徑。 2輕型商用車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)發(fā)展思考 針對輕型商用車的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在自動駕駛即將來臨時該如何做,國內(nèi)外廠商和研究機(jī)構(gòu)對此研究得并不是很多。隨著這兩年電機(jī)技術(shù)的進(jìn)步,尤其是大扭矩?zé)o刷直流電機(jī)技術(shù)的進(jìn)步,我們吉利新能源商用車公司率先在新能源輕型貨車上開發(fā)了電動循環(huán)球助力

6、轉(zhuǎn)向系統(tǒng),該系統(tǒng)不需要額外的電機(jī)變壓控制器,只需要共用12V或24V低壓電源即可,相對于其他新能源輕卡常用的電動液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(EHPS)成本節(jié)約1500元,節(jié)約電能平均每小時1KW。電動循環(huán)球助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(X-EPS)能滿足轉(zhuǎn)向軸載荷在2.5T以下的轉(zhuǎn)向助力需求[2](相當(dāng)于80缸徑轉(zhuǎn)向器的輸出扭矩),能實現(xiàn)主動回正功能,可以根據(jù)車速及需要調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)向助力的大小,大幅改善汽車的操控性能。該套轉(zhuǎn)向系統(tǒng)可以滿足車道保持功能的需求,可以滿足L3、L4級自動駕駛的轉(zhuǎn)向需求。該系統(tǒng)還有不完善的地方,如輸出扭矩?zé)o法突破1500N.m,無法滿足轉(zhuǎn)向軸載荷大于2.5噸的輕型商用車的轉(zhuǎn)向需求,我們需要聯(lián)合供應(yīng)商做進(jìn)

7、一步的研究,爭取早日突破。 3總結(jié) 未來輕型商用車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)該如何發(fā)展?個人認(rèn)為是智能化、線控化、舒適化、個性化。吉利輕型商用車率先應(yīng)用的X-EPS系統(tǒng)可以初步實現(xiàn)智能化、舒適化及部分個性化的需求,可以根據(jù)自動駕駛的需求實現(xiàn)車輛基本的橫向控制。由于技術(shù)條件限制,目前商用車領(lǐng)域的EPS甚至線控方面的研究都落后于乘用車,控制和反饋未能達(dá)到理想水平,需要我們進(jìn)一步協(xié)調(diào)有實力的供應(yīng)商一起研究、開發(fā)。自動駕駛汽車的開發(fā)一定是整零合作開發(fā)的,只依靠整車企業(yè)或零部件企業(yè)都不能很好地完成開發(fā)任務(wù)。未來輕型商用車一定是率先實現(xiàn)自動駕駛的汽車,而轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在該環(huán)節(jié)中尤其重要,我們一定要

8、把握智能化、線控化、舒適化、個性化的需求,打開思路,開發(fā)設(shè)計適應(yīng)自動駕駛的汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。 參考文獻(xiàn) [1]于蕾艷,吳寶貴,伊劍波.汽車線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)轉(zhuǎn)向控制研究[J].江蘇大學(xué)學(xué)報:自然科學(xué)版,2014,35(3):267-273. [2]牛營凱等.新能源輕卡轉(zhuǎn)向系統(tǒng)零部件輕量化淺析.[J].汽車實用技術(shù),2019,11-13. [3]楊偉斌.新能源商用車的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢分析[J].北京汽車,2011,1-3. [4]楊文興等.汽車線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的現(xiàn)狀與發(fā)展前景研究[J].新技術(shù)新工藝,2011,117-11

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