在國家“雙碳”政策的基調下，新能源汽車發展勢頭迅猛，新能源轎車已逐步被人們所接受，銷量逐年攀升，新能源技術和產品也逐漸完善，新能源輕卡物流車也應運而生。
新能源輕卡物流車最初的設計理念是油改電，轉向系統也是在燃油車基礎上將發動機帶的轉向泵更換為電動轉向泵，即電動液壓助力轉向系統（Electro Hydraulic Power Steering,EHPS）。伴隨著市場及用戶對轉向系統的操控性能及功能要求越來越高，EHPS已無法滿足，需升級純電動助力轉向系統。純電動輕卡（Electric Power Steering,EPS）的應用可以有效提升整車的轉向輕便性、回正性等，且可接收上層信號，實現車道保持、自適應巡航等高級功能。隨著EPS成熟應用，純線控轉向（Steer By Wire,SBW）未來有望批量應用。
電動液壓助力轉向系統
EHPS由方向盤、轉向操縱裝置、液壓循環球助力轉向器、轉向直拉桿、轉向油管及支架、轉向油罐、高壓盒集成轉向控制器、電動轉向泵、車輪及輪胎等組成，其布置結構示意圖如圖2所示。
液壓助力循環球轉向器多使用轉閥結構
如圖1所示，電動轉向泵由轉向電機和轉向泵兩個大件組成，直流/交流（Direct Current/Alternating Current）變換器將整車高壓直流電逆變成轉向電機需求的高壓三相交流電，提供給電機，使電機旋轉帶動轉向泵工作，為轉向器提供動力源，保證轉向輕便性。
不同車速下，駕駛員操縱方向盤的需求是不一樣的，原地轉向或低速掉頭時，駕駛員需要轉動方向盤角度大、轉動方向盤的速度就要快。高速時防止車輛側翻，轉動方向盤角度小、速度慢，且需求一定的轉向手感。所以轉向泵的控制邏輯就顯得尤為重要，要保證低速下的輕便性，就需要足夠的轉向油流量，如果流量太小，轉向太快就會出現轉向沉重，如果流量太大，會導致動轉油流速太快，導致油路溫度太高，會加速皮碗、塑料油管等部件的老化。
轉向泵的控制策略正常有兩種，一種是定頻即轉向控制器只輸出一種頻率，使電動轉向泵以規定的轉速運行，轉向泵提供的流量是恒定的，這樣在保證低速行駛的操縱輕便性的情況下，車輛高速行駛時轉向力太輕，有發飄等現象，且消耗不必要的能源。
另一種是主流使用的變頻控制，即轉向控制器根據車速和轉向角度調節輸出頻率
轉向控制器變頻調節條件為
1）轉向控制器接收整車啟動命令開始運行。
2）轉向控制器根據整車車速、轉向角度兩個信號進行變頻輸出。
3）轉向控制器變頻輸出的整車車速一般分為四個階段（例：第一階段為0～30 km/h，第二階段為30～60 km/h，第三階段為60～90 km/h，第四階段為90 km/h以上）；隨轉向角度一般分為兩個階段（例：第一階段為0°～±10°，第二階段為10°以上）。
具體控制策略如下：
1）車速為第一階段時，轉向角度為0°～±10°時，轉向泵以1/2最高轉速nmax進行工作，降低能耗。
2）車速為第一階段時，轉向角度>±10°時，轉向泵迅速提升至最高轉速nmax進行工作，保證整車的操縱輕便性。
3）車速為第二階段時，轉向角度為0°～±10°時，轉向泵以1/2最高轉速nmax進行工作，降低能耗。
4）車速為第二階段時，轉向角度>±10°時，轉向泵迅速提升至3/4最高轉速nmax進行工作，能略微降低能耗同時，提高駕駛操縱感。
5）車速為第三階段時，轉向角度為0°～±10°時，轉向泵以1/2最高轉速nmax進行工作，降低能耗。
6）車速為第三階段時，轉向角度>±10°時，轉向泵迅速提升至2/3最高轉速nmax進行工作。降低能耗同時，提高駕駛操縱感。
7）車速為第四階段時，轉向泵在全角度內均以1/2最高轉速nmax進行工作，降低能耗的同時很好的提高駕駛操縱感。
以上只是提供一種控制邏輯方法，具體的控制邏輯還需根據車型、轉向器的大小、載重的大小等具體標定。
1）變頻調節：可變頻調節轉向泵的轉速，來降低能耗且能提高轉向操縱性能。
2）回正性差：轉向回正性完全依靠前橋的回位性，回正性能偏差。
3）無法實現車道保持等智能化功能。
4）耗能大：轉向器為常流式，耗能較大。
5）噪音大：電動轉向泵的工作噪音大，用戶體驗感差。
6）結構復雜，成本高、重量大。
鑒于目前市場上新能源輕卡車型前懸架型式為非獨立懸架結構，純電動助力轉向方案在原有EHPS的基礎上，將液壓助力循環球轉向器升級為電動循環球轉向器（見圖4），實現純電動助力轉向系統
EPS由方向盤、轉向操縱裝置、電動循環球轉向器、轉向直拉桿、車輪及輪胎等組成，其布置結構示意圖如圖5所示。
如圖6所示，扭桿是彈性元件變形，連接輸入軸和輸出軸，駕駛員轉動方向盤時，帶動輸入軸使扭桿變形，扭矩轉角傳感器根據扭桿變形量及電磁方向檢測方向盤轉矩的大小和方向，然后轉化為電信號發送給電機控制器，電機控制器處理后結合車速信號，控制電動機旋轉方向和助力電流大小，電機帶動蝸輪蝸桿減速機構進行扭矩放大，和手力一起作用到螺桿上使螺桿旋轉，帶動螺母上下移動，螺母齒條帶動搖臂軸的齒扇進行旋轉，帶動垂臂前后移動。
EPS可實現的功能策略如下：
1）基本助力功能：根據車速及施加在方向盤上的力矩，通過標定，控制電機的助力電流，實現“低速輕便，高速穩定”的目的。
2）主動回正功能：EPS可主動提供一個回正力矩，回正時輔助用戶將方向盤轉回到中間位置，提高操縱舒適性。
3）慣性補償功能：在助力電流基礎上另附加一個額外的補償電流，可以克服轉向時由慣性引起的波動和黏滯感，進而保證轉向時手感的平順和清晰。
4）阻尼補償功能：為保證車輛在靜態轉向時方向盤的穩定性，需適當提高阻尼；為保證車輛低速時的回正速度，需適當調低阻尼；為保證車輛高速行駛時方向盤手感，避免回正超調，且為改善路感，抑制橫擺振動，需提高阻尼。
5）摩擦補償功能：減小轉向系統中的摩擦阻力，用來減小或消除轉向過程中摩擦對人操縱的不利影響。
6）智能化：EPS可以接收上層控制器指令，可主動轉向，實現車道保持（Lane Keeping Assist,LKA）等智能化功能。
1）操縱舒適性好：可根據不同車速和整車重量精細標定，精確提供各種行駛路況下的最佳轉向助力，減小由路面不平引起的對轉向系統的擾動，實現“低速輕便，高速穩定”的目的。
2）回正性好：增加主動回正，提高了轉向回正性能。
3）節能：采用低壓路線，不轉向時EPS處于靜默狀態，極限轉向狀態下電機的功率較小，節能降耗。
4）結構簡單：集成度高，成本低、輕量化效果好，且可提高裝配效率，減少故障點。
5）保護環境：取消液壓回路，不存在液壓漏油、異響等問題，減少對環境的污染。
6）智能化：能夠實現車道保持、自動泊車和智能駕駛等高級功能。
7）環境適應性好：相比EHPS有更好的低溫工作性能，更好適應環境性能。
8）助力力矩受限：目前大噸位車輛還無法直接應用EPS，仍使用EHPS方案。
隨著智能化水平的提高，車道保持功能等功能需求越來越強烈，結合EPS和EHPS的優缺點，未來EPS會成為新能源輕卡物流車的主流趨勢
隨著自動駕駛級別越來越高，為了追求更高的執行精度、更快的響應速度及更高的安全性，智能駕駛要求底盤系統能夠盡可能取消執行機構間的機械連接，用電信號來傳遞指令，實現真正意義上的線控轉向系統
SBW主要是在EPS基礎上，取消傳統系統中方向盤與轉向器的機械連接，系統主要由路感反饋模擬器、轉向器、控制器及相關傳感器等部分組成。但考慮安全性，需要雙冗余安全備份功能，即電機、控制電路、轉角扭矩傳感器、電源等均為雙路，通過雙冗余設計方案可大大提高轉向安全。
線控轉向的特點有：
1）改善駕駛特性和增強操縱性。基于車速、牽引力控制等參數，轉向比率可不斷變化。低速行駛時，轉向比率低，可減小轉彎半徑；高速行駛時，轉向比率變大，獲得更好的直線行駛條件。
2）改善駕駛員的路感。（下轉第64頁）由于消除了機械連接，駕駛員“路感”由路感模擬器模擬生成，滿足多樣化需求。
3）增強汽車舒適性。無機械硬連接，地面的不平和轉向輪的不平衡不會傳遞到方向盤上，從而減緩了駕駛員的疲勞，且駕駛員腿部空間也明顯增大。
4）體現個性化的設置。可以根據駕駛員的要求設置轉向傳動比和方向盤反饋力矩，以滿足不同駕駛員的要求和適應不同的駕駛環境，與轉向相關的駕駛行為都可以通過軟件來設置與實現。
當然優勢明顯的同時，阻礙也非常大，具體表現為
1）安全性：由于尚未批量應用，即未大規模驗證，伴隨著感知等上層控制算法不完善等問題，所以安全性需重點關注。
2）高成本和復雜性：線控轉向技術的研發、制造和維護成本較高，并涉及復雜的電子控制系統，且未批量應用，導致成本大幅增加。
但隨著技術的不斷發展優化，轉向系統必然是朝著線控轉向不斷發展。
在電動化、智能化和網聯化快速發展的背景下，新能源輕卡物流車應用EPS是必然趨勢，隨著EPS應用成熟及智能駕駛的發展，商用車線控轉向技術也逐步成為主機廠研究的方向，線控轉向是汽車控制橫向運動的核心部件，是高階智能駕駛的重要執行機構。隨著技術的不斷迭代及產品的逐步應用，線控轉向會逐步滿足輔助駕駛和自動駕駛的應用需求，并為商用車產品的安全、節能、舒適和環保性能提升提供強大支撐。
滬公網安備 31011202008041號
