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为了让车主打方向盘时能省点劲儿,供应商们有多努力?

时间:2019-12-26 15:24栏目:AG直营平台 点击: 125 次

博世官方表示:取消中间轴会有很多好处。其一是减少整车厂的产品类型,降低成本。举例说明,左驾和右驾车的转向系统现在是两个产品。但取消中间轴之后,左驾和右驾的转向就可以变成一个系统。其二,将可变转向比功能下放到更多价位更低的车型上。

电子助力转向系统(Electric Power Steering,简称EPS):该系统根据助力电机的安装位置不同,可以分为转向轴助力式、齿轮助力式、齿条助力式3种模式。其原理都是利用驱动电机直接带动转向轴,或转向齿轮,最终让转向齿条在电子控制单元下直接实现助力转向。这种方案的最大好处,在于省去了液压助力系统所必需的动力转向油泵、软管、液压油、传送带和装于发动机上的皮带轮。

不同的时代对于车辆有不同的需求。

但是,目前的技术更多是依靠对助力电机的控制来实现。尤其在使用自动泊车的功能时,我们能看到方向盘还需要随着车轮的转向而转动的。在Model 3车主用方向盘操纵车机打游戏时,车轮也会随方向盘转动。针对这种情况,线控转向技术的出现恰逢其时。

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。

该技术的原理是利用发动机的动力带动油泵,给机械转向提供液压助力。在使用中,驾驶员仅需轻微用力就能转动方向盘,操作跟之前相比更轻松写意。但由于方向盘给驾驶员力量反馈太小,容易给后者造成路感缺失的问题(尤其是在高速行驶时,方向盘过轻会导致车身控制不稳定)。另外,为了保持压力,不论是否需要转向助力,系统总要处于工作状态,还会造成能耗较高。

信息安全方面,存在被黑客攻击的风险。因为使用纯电子信号作为执行数据传输,所以系统在一定程度具有被黑客攻击的潜在危险性。另一方面,线控转向取消了传统的物理连接,这意味着车辆被黑客控制后,车内驾驶员完全丧失了对车辆的控制能力。当然,博世声称该公司会构建足够安全的防火墙。不过一旦系统成为车联网的一部分,无论谁也没有办法保证100%的安全性。

若要实现自动驾驶技术,线控转向在很大程度上会成为必不可少的硬件部分。显然,博世在此时推出线控转向技术,就是为了迎合自动驾驶趋势而进行提前布局。

转向比可随意调节。系统可通过软件参数的调整实现多种不同的驾驶模式,比如舒适模式和运动模式(运动模式会提供更多的路面反馈)。

相比传统液压动力转向系统,电动助力转向系统具有以下优点:只有在转向时电机才会提供动力,可以显著降低能耗;助力大小可以通过软件调整,能够兼顾低速时的转向轻便性和高速时的操纵稳定性,回正性能好;结构紧凑,提升了车内空间效率;可通过程序的设置,使电动助力转向系统易于匹配不同车型,缩短生产和开发周期。

目前,一些车辆要实现可变传动比,需要在机械上要做出不同的齿型,成本较高并且工艺复杂。如果用了线控转向系统,传动比可以通过软件和参数来设定,既有灵活性,同时又降低了成本和缩短了开发周期。

设计丨付洪远

编辑:周到

转向系统的“前世今生”线控转向是“何方神圣”?线控转向的优势和劣势自动驾驶时代,少不了线控转向系统

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。

“自动驾驶”作为现在炙手可热的话题,无论是传统主机厂还是新造车势力,都在研发自动驾驶技术。

占据空间小,为机舱内其余零部件的布置提供了更充足的空间。比如,可以获得更大的驾驶员腿部空间。

电子助力转向系统

机械液压助力转向系统

这对于热爱驾驶的老司机来说,助力大小可根据车速来匹配简直是不得了的福音。车辆从此在速度高时助力小、手感更沉稳;车速低时助力大、开着更省力。

机械转向系统

优势:

而博世针对目前的市场需求,推出了线控转向系统。

编辑 | 周   到

一旦出现质量问题,后果不堪设想。以英菲尼迪Q50召回为例,由于线控主动转向系统控制单元程序有偏差,当发动机在电瓶处于低电压状态下启动时,控制单元有可能对方向盘角度作出误判,导致方向盘和车轮的转动角度存在差异。这种情况下,即便方向盘转到中立位置,车轮也可能不会返回到直行位置,导致车辆不能按驾驶员意图起步直行或转向,非常危险。

电子液压助力系统(Electro Hydraulic Power Steering,简称EHPS):为了提升驾驶员操控感,解决能耗高的问题,电子液压助力系统就诞生了。其原理与机械液压助力基本相同,不同点为油泵由电动机驱动,助力力度可变。通过车速传感器对车速的监控,电控单元获取数据后通过控制转向控制阀的开启程度改变油液压力,从而实现转向助力力度的大小调节。

劣势:

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劲(尤其是在原地打方向时)。所以老一辈人总说,开车那是个体力活。

方向盘与转向机之间没有硬连接。不同于英菲尼迪Q50的线控转向系统(仍有机械中间轴作为冗余设计),博世研发的系统则完全取消了中间轴的设计,消除了机械连接冲击的传递,降低了噪声和震动。

电子液压助力转向系统

更重要的是,线控转向技术的出现将会推动自动驾驶技术的发展。当完全自动驾驶功能落地后,方向盘存在的意义便会被极大的削弱。如果依旧采用传统的机械式转向结构,那在自动驾驶过程中,方向盘变成为了侵占空间的“累赘”。而线控转向系统节省下的空间,可以用来布置传感器、计算单元或其他零部件。

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“。

对性能车和跑车这种强调驾驶乐趣的车型来说路感不足,驾驶乐趣差。个人认为,没有硬连接导致路感反馈较为虚假。

“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。

机械液压助力系统( Hydraulic Power Steering,简称HPS):经过一段时间的使用,大家发现基于机械转向操作实在费力,并且容易伤到驾驶员。于是乎,机械液压助力系统就顺应而来。

博世的线控转向系统技术原理,是指在转向系统的上部和下部之间,取消现有的物理连接。实现了上转向与下转向的非机械连接,并将其结构分为方向盘执行机构和转向齿条执行机构两部分:

首先,方向盘执行机构将驾驶者的转向意图通过传感器转换成数字信号,随后传递给转向齿条执行机构。同时,根据不同的车速及驾驶工况提供模拟的方向盘力矩反馈,从而实现方向盘的回正以及驾驶手感等功能。

当然了,面对线控转向的可靠性及安全性问题,博世官方也给出了解答。他们强调:“我们的系统架构,如整车电源,通讯、信号、转向系统的电机、处理器都采取了全冗余的系统方案。其相当于有两套系统实时并联工作,当其中一套失效时,另一套也能继续保证转向指令被执行。”

总结下来,机械转向的性能可靠、结构简单,但是扳着费力,灵敏度不高。更惨的是,在方向盘没把稳时还有可能造成手臂骨折,尤其是在开载重和自重很大的货车时。

当前,智能驾驶中便有许多功能是通过电动转向系统来实现的——例如车道保持辅助、交通拥堵辅助、自动泊车等。

作者 | 陈宇洋

转向齿条执行机构则从方向盘执行机构接受信号,并根据驾驶员的转向意图将方向盘角度信号转换成轮胎的摆动。

面对着即将到来的自动驾驶时代,传统转向系统已然无法满足自动驾驶功能的控制需求。因此,博世日前推出了线控转向系统。该系统的技术原理,和传统转向系统存在本质不同。


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