机械液压、电动助力和主动转向系统对比和优缺点解析

BMWCHE/2016-03-23/ 分类:技术解析/阅读:
由于在低速和原地时,一般不希望方向盘很重,这个时候也不需要什么路感,因此,理想的设计都是在低速时轻盈,高速时加重反馈,突出路感。这个目标在技术上实现起来,至今都不是很到位,都有或多或少的妥协。 ...
       1、机械液压助力转向系统
       11年前的BMW采用的是液压助力转向,采用油液为工作介质,推动齿条上的活塞左右运动达到助力效果,这种助力转向系统有60多年的历史。
       优点:小体积可以实现大助力(车子越重越有优势),
       系统惯量小,路感清晰,
       液压油具有天然粘滞特性,提供柔顺手感
       缺点:油耗大,发动机必须时刻带动助力泵,不管你是否打方向都消耗燃料
       助力特性难以随车速变化,或实现代价昂贵
       系统部件多,装配工艺复杂
       无法做到免维护
       容易污染环境
转向系统
机械液压助力转向系统
       为了实现液压助力大小随车速变化,必须对这套系统加入电控附件,成本基本翻一番。这里很多销售会误导你说是电子转向,虽然系统里面有了电脑和传感器,但其实还是液压助力系统。
       2、电动助力(电子助力)转向系统
       后来,为了克服液压助力转向的诸多缺点,工程师开始思考用电机提供助力。电动助力(电子助力)转向系统就问世了。
       电动助力转向系统完全由电脑控制,所以可以很容易的实现助力随车速调节和故障诊断。而且它仅在有转向动作的时候消耗电力,明显比液压助力转向节能,整车油耗可以因此下降3-5%。
       优点:
       整体式的系统,方便了整车装配。
       成熟稳定的产品,可以做到终身免维护。
       原材料也很环保,都可以很容易的实现循环再利用。
       缺点:
       当然,电动助力也有它的天生弊端,这个往往只有开发设计人员才真正清楚。
       首当其冲的就是泯灭了积极的路面反馈,驾驶者体验到的回弹力矩都是电脑虚拟出来的,所以让驾驶有种“戴了套”的感觉。
       其次就是功率有限,不适合重型车,对汽车电力系统符合要求全面提高,缩短电池寿命。
       无法察觉到两侧前轮气压不一致(对跑偏不敏感),容易导致轮胎过度偏磨。
转向系统
  
电动助力(电子助力)转向系统
       需要说明的是电动助力系统往往是转向比恒定的,不要和主动转向系统混淆了。
       “电动助力转向都是采用了蜗轮蜗杆等类似减速机构的,机械部分转动惯量巨大!路面冲击先需要激励这个惯量,然后再传递到方向盘上,被你感觉到的才是“路感”。如果这个中间惯量很大的话,“路感”就很弱。就好比“隔山打牛”一样的道理。
       液压助力系统的惯量如果是1的话,通常配套这台车需要的电动助力系统的机械惯量则在300左右。就这个区别,泯灭了真实路感。
       为了让普通驾驶员还感觉有反馈,就只好用软件+电机控制策略,虚拟一个回馈作用力给驾驶员,感觉轮子还在路面上。其实,明白的人,心里都是没底的,只适合日常驾驶,因为你不能通过电动助力的回馈力来判断侧滑极限什么时候到来。”
       3、主动转向系统
转向系统
主动转向系统
       为了在原地移库的时候减少方向盘来回圈数,因此开发出了主动转向系统,早期这个系统的基础其实还是液压助力系统,图片中可以看到助力油壶,但是设计者巧妙的引入了一套行星齿轮机构,通过一个小功率电机来驱动,可以改变输入到方向机的方向盘圈数。打个比方,某一工况下,你手上打了1圈,电脑命令电机帮你打半圈,小齿轮得到的最终输入信息就是两者的叠加,即1.5圈,对于驾驶者来说,就感觉打了1圈方向盘就到头了,起到了提高传动比的主观效果。因为有一个小电机参与了输入轴的旋转,所以“主动”由此而来。
       车速慢的时候,圈数少,可以方便操作;车速高的时候,圈数多,可以提高转向控制精度。
       由于主动转向系统是基于液压助力系统的,因此保留了所有液压助力系统的优点。但同时也没有避免油耗高、需要维护等缺点,反而以更加高昂的造价,限制了其使用范围。
       在欧洲投放的初期,遭到很多车主的抱怨,觉得“需要很长时间来适应”,以及“需要选装一个关闭装置,来返回传统的转向系统”
转向系统
主动转向系统的核心,电驱动的行星齿轮机构。
       随着技术发展,ZF更新的主动转向系统,它其实就是上一代主动转向系统和电动助力系统的结合体。液压系统全部被电机替代,原有的液压系统的那些优势全部消失。换来的是低油耗、低排放、方便的发动机怠速扭矩标定策略,当然还更加方便4S店进行“维修”,出问题没法修,直接换总成,价格绝对惊人。
 
转向系统
ZF的主动转向系统
       4、线操控系统
       当然,还有研发成熟的更高级技术作为储备,就是线操控系统,也叫做Steer-by-wire。转向系统没有机械连接,直接用电线传输信息和动力。
       这套系统就好像在玩电脑驾驶游戏,转向角度通过方向盘转角传感器交给前轴上的电机去执行,路面的回馈被探测到,用过方向盘上面的一个回馈电机来模拟出来,让驾驶员感受到,就好像一些高级的游戏手柄一样。它的优点就在于可以方便的进行车身布置,左/右舵都不影响机舱布置,为OEM节约一大笔费用。另外还可以方便的实现多轴、多轮转向,自动泊车、自动驾驶等......
       但是缺点也是显而易见的,你敢开吗?
       这样的系统在德国是违反法规要求的,我们开发出来就在等待法规允许的那天可以批量应用。如今谁都知道中国是一个法规不健全的汽车市场,是一个极度喜欢新事物的汽车市场,是一个车主技术知识极度匮乏的市场,类似事情已经陆续在我国发生过,遇到类似情况,大家自己去识别。
转向系统
线操控系统
       总结:
       方向轻的车子肯定没有路感。路感和舒适性是矛盾的。
       但是方向盘单纯的重,不一定就是有路感。
       而是打方向盘的力矩要随着转向角度的增加而增加,这个递增趋势越明显,就越有路感。
       由于在低速和原地时,一般不希望方向盘很重,这个时候也不需要什么路感,因此,理想的设计都是在低速时轻盈,高速时加重反馈,突出路感。这个目标在技术上实现起来,至今都不是很到位,都有或多或少的妥协。
       原文由
“zhouhanlu”分享,感谢原作者。
 
TAG:
阅读:

热门文章

HOT NEWS
  • 周榜
  • 月榜
宝马汇 - 你的宝马专家
微信二维码扫一扫
关注微信公众号
2014-2024 宝马汇
二维码
意见反馈 二维码