从机械到线控 汽车转向系统进化之路

2019-12-06来源: EEWORLD关键字:转向  机械  电子  线控

在现代汽车系统及模块电子化的趋势下,电子控制执行系统的渗透率不断提升;随着电动车发展,由于传统发动机的消失,传动、转向、制动的动力源与执行方式发生了根本性的转变,电动控制执行系统则是成为了基本配置;进入自动驾驶时代,控制系统收集来自感知层的大量传感器的信息,将其处理分析,感知周围环境,规划驾驶线路,最终通过线控执行系统操纵车辆。


汽车转向系统,电动车,方向盘


传统纯机械转向系统几乎被替代,由机械液压助力转向系统(HPS),升级至电子液压助力转向系统(EHPS)之后,由电力驱动的电动助力转向系统(EPS)逐步占据主流。随着汽车电子化程度不断加深,转向系统电子化渗透率加速,电动助力转向逐步占据主流,而未来自动驾驶时代的到来,进而进入线控转向。


汽车转向系统,电动车,方向盘


1、机械液压助力转向系统(HPS)


机械液压助力转向,利用人体转动方向盘的力与发动机机械能结合,并结合液压对施力的放大效果,推动转向拉杆,完成转向动作。机械式液压助力系统主要包括齿轮齿条转向结构和液压系统(液压助力泵、液压缸、活塞等)两部分。工作原理是通过液压泵(由发动机皮带带动)提供油压推动活塞,进而产生辅助力推动转向拉杆,辅助车轮转向。


汽车转向系统,电动车,方向盘


首先位于转向机上的机械阀体(可随转向柱转动),在方向盘没有转动时,阀体保持原位,活塞两侧的油压相同,处于平衡状态。当方向盘转动时,转向控制阀就会相应的打开或关闭,一侧油液不经过液压缸而直接回流至储油罐,另一侧油液继续注入液压缸内,这样活塞两侧就会产生压差而被推动,进而产生辅助力推动转向拉杆,使转向更加轻松。


机械液压助力技术成熟稳定,完全机械结构不依赖电子设备,可靠性高,路感清晰,方便驾驶员判断转向角度,因此应用十分广泛。但其缺点也很明显,结构较复杂,占用空间大,设计、制造和维护成本都较高。而且单纯的机械式液压助力系统助力力度不可调节,很难兼顾低速和高速行驶时对指向精度的不同需求,更不能满足自动驾驶需求。


2、电子液压助力转向系统(EHPS)


电子式液压助力与机械式液压助力的区别主要是油泵的驱动方式不同,机械式液压助力的液压泵直接是通过发动机皮带驱动的,而电子式液压助力利用 ECU检测方向盘的转向角度,并由电力驱动电子泵对液压缸施力,可以将方向盘设计得很“轻”,方便驾驶员使用。


汽车转向系统,电动车,方向盘


电子液压助力的电子泵,不用依靠发动机本身的动力带动,而且电子泵是由电子系统控制的,不需要转向时,电子泵关闭,进一步减少能耗。电子液压助力转向系统的电子控制单元,利用对车速传感器、转向角度传感器等传感器的信息处理,可以通过改变电子泵的流量来改变转向助力的力度大小。


3、电动助力转向系统( EPS)


电动助力转向系统(EPS)主要由方向盘传感器、控制单元和助力电机构成,由于可以避免液压助力系统的液压泵、液压管路、转向柱阀体等结构,设计和构造简单。


汽车转向系统,电动车,方向盘


EPS 工作原理是在方向盘转动时,方向盘传感器将转动信号传到控制单元,控制单元通过计算给电机提供适当的电压,驱动电机输出的扭矩,再经减速器降转速提扭矩后推动转向拉杆,提供转向助力。


EPS主要优点是不含任何机械结构,设计和构造简便,助力与发动机转速无关,能够让方向盘在低速时更轻盈,高速时更稳定。缺点是需要长期保留机械装置,以保证冗余度,否则万一电子设备失效容易造成不良后果。


此外,根据辅助马达的位置有四种形式的 EPS。它们是柱辅助型(C-EPS),齿轮辅助型(P-EPS)和齿条辅助型(R-EPS)。


柱辅助型C-EPS的助力电机安装于转向管柱上,在转向管柱下面连接的是一个机械式的转向机,电机助力转矩作用于转向管柱上。C- EPS 系统优点是:结构紧凑,其电机、减速机构、传感器及控制器等常一体化设计,布置在驾驶舱内,工作环境较好,不占用发动机舱的空间,方便发动机舱布置,成本较低。缺点是驱动电机的助力要通过转向管柱和转向齿轮传递到转向机上转向管柱部件受力较大,可提供的助力大小受到限制;另外由于电机和减速机构布置在驾驶舱内,更易引起驾驶舱内产生噪声;由于减速机构等安装在方向盘上,不利于转向轴的吸能结构设计。因此,C-EPS 适用于中小型乘用车。


汽车转向系统,电动车,方向盘


齿轮辅助型P-EPS助力电机和减速机构布置在转向齿轮上,驱动电机的输出力矩通过蜗轮蜗杆减速机构传递到转向齿轮上。P-EPS助力扭矩直接作用于转向齿轮上,因此可以提供较大的转向助力,助力效果较为迅速准确。助力电机和减速机构布置在发动机舱,有利于降低驾驶舱噪声水平。P-EPS 的缺点是:其电机和传感器等部件安装在发动机舱,器件的耐热与防水等环境要求高,成本较高。因此,P-EPS适用于需求助力较大的中型乘用车。


汽车转向系统,电动车,方向盘


齿条式R-EPS,助力电机和减速机构布置在转向齿条上,电机助力扭矩作用于转向齿条上。R-EPS 助力扭矩直接作用于转向齿条上,因此可以提供更大的转向助力,助力效果也最为迅速准确。助力电机和减速机构布置在发动机舱,有利于降低驾驶舱噪声水平。R-EPS 缺点是:其电机和传感器等部件安装在发动机舱,器件的耐热与防水等环境要求高,成本较高。因此,R-EPS 适用于需求助力较大的大中型乘用车。


汽车转向系统,电动车,方向盘


4、线控转向(SBW)


线控转向就是取消了转向盘与转向轮之间的机械连接,取而代之由路感反馈总成、转向执行总成、控制器以及相关传感器组成。单纯使用传感器获得方向盘旋转角度数据,然后ECU 将其折算为具体的驱动力数据,用电机推动转向机转动车轮。


汽车转向系统,电动车,方向盘


可以说线控转向完全摆脱了传统转向的各种限制,不但可以设计汽车转向的力传递特性,而且可以设计汽车转向的角传递特性,给汽车的转向特性设计带来更大的可发挥空间,更方便与自动驾驶其他子系统(如感知、动力、底盘等)实现集成,在改善汽车主动安全性能、驾驶特性、操纵性以及驾驶员路感方面具有优势,是自动驾驶汽车实现路径跟踪与避障避险必要的关键技术。


汽车转向系统,电动车,方向盘


2014 款英菲尼迪 Q50 是第一款装配线控转向的量产车。为了保证冗余性,它有 3 个 ECU,同时还有一套机械转向系统。如果电子控制装置出现问题,则驾驶员可以恢复机械控制。


关键字:转向  机械  电子  线控 编辑:鲁迪 引用地址:http://news.eeworld.com.cn/qcdz/ic482278.html 本网站转载的所有的文章、图片、音频视频文件等资料的版权归版权所有人所有,本站采用的非本站原创文章及图片等内容无法一一联系确认版权者。如果本网所选内容的文章作者及编辑认为其作品不宜公开自由传播,或不应无偿使用,请及时通过电子邮件或电话通知我们,以迅速采取适当措施,避免给双方造成不必要的经济损失。

上一篇:向电子化发展,新趋势下汽车制动系统的演变
下一篇:对于电动汽车而言再生制动技术有什么作用

关注eeworld公众号 快捷获取更多信息
关注eeworld公众号
快捷获取更多信息
关注eeworld服务号 享受更多官方福利
关注eeworld服务号
享受更多官方福利

推荐阅读

低边驱动在汽车前照灯随动转向系统中的应用用
汽车前照灯随动转向系统(AFS)结合汽车转向等信息实时控制车灯方向,减少盲区。该系统中步进电机的驱动芯片必不可少,本文将简单介绍 AFS 系统的实现,推荐两款能同时驱动两个步进电机的低边驱动芯片NCV7240 和 NCV7754。  一、会动的前照灯随着技术的发展以及人们对驾驶安全的追求,汽车前照灯随动转向系统(AFS)也越来多地用在各个品牌的车身上。在以往,大部分汽车的前照灯的照射角度是固定的,当汽车在弯道上行驶时,由于光束不能偏转,会因为行驶角度问题出现一定的“盲区”,这在一定程度上会影响驾驶的安全。在光线固定的情况下,这个盲区是不可避免的,如果给汽车的前照灯加装上电机,让车灯能根据汽车转弯的方向跟着转向
发表于 2020-01-09
低边驱动在汽车前照灯随动转向系统中的应用用
技术文章—低边驱动在汽车前照灯随动转向系统中的应用
摘要:汽车前照灯随动转向系统(AFS)结合汽车转向等信息实时控制车灯方向,减少盲区。该系统中步进电机的驱动芯片必不可少,本文将简单介绍AFS系统的实现,推荐两款能同时驱动两个步进电机的低边驱动芯片NCV7240和NCV7754。  一、会动的前照灯 随着技术的发展以及人们对驾驶安全的追求,汽车前照灯随动转向系统(AFS)也越来多地用在各个品牌的车身上。在以往,大部分汽车的前照灯的照射角度是固定的,当汽车在弯道上行驶时,由于光束不能偏转,会因为行驶角度问题出现一定的“盲区”,这在一定程度上会影响驾驶的安全。在光线固定的情况下,这个盲区是不可避免的,如果给汽车的前照灯加装上电机,让车灯能根据汽车转弯的方向
发表于 2020-01-08
技术文章—低边驱动在汽车前照灯随动转向系统中的应用
百度转向“搜索+信息流”双引擎模式与头条争锋
在移动互联网生态下,搜索引擎在PC时代的超级入口地位逐渐为众多App分流,百度转向“搜索+信息流”双引擎模式。百度App是百度信息流和搜索业务在移动端的重要承载,在百度App首页,顶部是百度的搜索框,往下不断滑动就是源源不断的信息流内容。今日头条是首家把信息流业务做大做强的移动互联网新贵,如今在头条信息流业务的最顶端,也嵌入了最新的搜索业务。搜索的市场多年没有战事,2019年8月头条搜索上线后,搜索霸主百度和信息流新贵今日头条在核心业务上的竞争对峙正式变得剑拔弩张起来。2019年11月的头条生机大会上,新任今日头条CEO朱文佳在接受《中国经营报》记者采访时坦言,从产品形态来看,推荐+搜索双引擎是未来资讯产品的趋势,未来的百度App
发表于 2020-01-06
PIC单片机如何从汇编转向PICC
一、如何从汇编转向PICC首先要求你要有C语言的基础。C代码的头文件一定要有#include,它是很多头文件的集合,C编译器在pic.h 中根据你的芯片自动载入相应的其它头文件。这点比汇编好用。载入的头文件中其实是声明芯片的寄存器和一些函数。static volaTIle unsigned char TMR0 @ 0x01;staTIc volaTIle unsigned char PCL @ 0x02;staTIc volatile unsigned char STATUS @ 0x03;可以看出和汇编的头文件中定义寄存器是差不多的。如下:TMR0 EQU 0X01;PCL EQU 0X02;STATUS EQU 0X03;都是
发表于 2020-01-06
PIC单片机如何从汇编转向PICC
自动驾驶时代 少不了线控转向系统的帮助
“左打方向,车向右;右打方向,车向左。“通过改变参数设置,实现这波神奇的操作,这就是博世研发出的线控转向系统。不经常钻研技术的小伙伴儿们可能会略显迷茫,什么是线控转向系统呢?它跟传统的转向系统有什么分别呢?基于以上问题,本次首席出行官就博世研发出的线控转向系统来跟大家浅谈”转向系统的发展史“。转向系统的“前世今生”汽车转向的发展历程可大致分为4个阶段:机械转向系统、机械液压助力系统、电子液压助力系统和电子助力转向系统。机械转向系统(Manual Steering,简称MS):顾名思义,该系统以驾驶员体力作为转向能源,其中所有传力件都是机械的。这种方法的缺点显而易见:轮胎和地面的反作用力直接传递到方向盘上,导致在扳动方向盘的时候很费
发表于 2019-12-24
自动驾驶时代 少不了线控转向系统的帮助
车联网标准之战重大转折!美国转向C-V2X,DSRC或成为历史
车东西12月13日消息,今日,美国联邦通信委员会(FCC)一致投票通过了一项提案,该提案将重新分配5.9 GHz频段的75MHz频谱,其中一部分将用于C-V2X技术。V2X通信有两大技术路径,一个是基于蜂窝网络(即手机使用的网络)进行通信的C-V2X技术,另一个是基于Wi-Fi改进来的DSRC技术。前者覆盖面大,通信距离远,无需额外组网即可通信,后者仅可在短距离进行通信。美国此前一直重视DSRC技术,而中国选择的则是C-V2X技术,此次美国联邦通信委员会投票则说明也选择了C-V2X技术路径。▲美国联邦通信委员会官方声明美国联邦通信委员会给C-V2X技术的专用频谱是5.905-5.925GHz频段的20MHz,而5.895-5.905
发表于 2019-12-16
车联网标准之战重大转折!美国转向C-V2X,DSRC或成为历史
小广播
电子工程世界版权所有 京ICP证060456号 京ICP备10001474号 电信业务审批[2006]字第258号函 京公海网安备110108001534 Copyright © 2005-2020 EEWORLD.com.cn, Inc. All rights reserved