Innovation och framtid för elektriska styrsystem för kommersiella fordon
Mitt i vågen av fordonselektrifiering och intelligens går bilindustrin in i en kritisk övergångsperiod från funktionella fordon till intelligenta fordon. Denna omvandling har drivit på den snabba utvecklingen av ett stort antal banbrytande-tekniker, bland annatstyra-efter-trådChassiteknik-en av kärnan i intelligent körning-signalerar ankomsten av en ny bilera. Förverkligandet av autonom körning på hög-nivå i framtiden kommer till stor del att bero på steer-by--chassiteknik.
Steer-by-wire-teknik ersätter traditionella mekaniska anslutningar med elektrisk signalöverföring, bryter mot begränsningarna för konventionella styrmekanismer och medför revolutionerande förändringar av fordonskontroll. Ett steer-by-chassi integrerar vanligtvis fem nyckelsystem: styrning, bromsning, fjädring, drivning och växling. Dess främsta fördelar inkluderar en kompakt struktur, stark kontrollerbarhet och snabb respons.
Därefter fokuserar vi på kärndomänen för styr-by-teknik. Jämfört med personbilar står kommersiella fordon inför mer krävande utmaningar i styrsystem, som tunga laster, långa hjulbaser och krav på fleraxlig styrning. För närvarande är den primära funktionen hos styrsystem för kommersiella fordon fortfarande begränsad till att tillhandahålla grundläggande styrhjälp. Avancerade funktioner som hastighets-känslig assistansjustering, automatisk återgång-till-center, aktiv styrning och autonom justering av assistanslägen förblir i faserna av forskning, utveckling och pilotinstallation.
Hydraulisk servostyrning fortsätter att vara den vanliga lösningen för kommersiella fordon. Den har dock långa-nackdelar, inklusive höga ljudnivåer, icke-justerbara assistansegenskaper och oförmågan att stödja elektronisk styrning eller-styrning via-funktioner.
Med den snabba utvecklingen av elektronisk styrning och intelligenta tekniker övergår styrsystem för kommersiella fordon gradvis mot elektroniskt styrd styrning och-för-lösningar för styrning. Denna förändring har lett till utvecklingen av tekniker som elektro-hydraulisk servostyrning (EHPS),Elektrisk servostyrning(EPS), och olika nya styrväxelkonfigurationer. Dessa elektroniskt styrda styrsystem tar inte bara upp de inneboende begränsningarna hos traditionella hydraulsystem utan förbättrar också avsevärt styrprestanda, aktiv kontrollförmåga, körsäkerhet och övergripande körupplevelse.
Det elektriska-hydrauliska servostyrningssystemet (EHPS) kombinerar ett traditionellt hydraulisk servostyrningssystem (HPS) med en elmotor och kan förbli kompatibelt med fordonets ursprungliga HPS-gränssnitt. EHPS-system används i stor utsträckning i lätta-lastbilar, medeltunga-och tunga-lastbilar, såväl som i medelstora- och stora bussar.
Med den snabba tillväxten av nya energifordon-som bussar, logistikfordon och sanitetsfordon-har kraftkällan för traditionella hydrauliska styrsystem gradvis övergått från förbränningsmotorer till elmotorer. Samtidigt har batterisystem med hög-högspänning möjliggjort användningen av elektriska-högkraftspumpar. EHPS-systemet som diskuteras här är i huvudsak ett hydrauliskt servostyrningssystem som drivs av en elektrisk pump med hög-effekt.
Den 12 maj 2020 utfärdades officiellt den nationella obligatoriska standarden GB 38032-2020 säkerhetskrav för elbussar. Artikel 4.5.2 i denna standard inför nya krav för servostyrning under körning: om en onormal klass B-högspänningsbortkoppling inträffar medan fordonet är i rörelse och fordonshastigheten överstiger 5 km/h, måste styrsystemet bibehålla servoassistansen i minst 30 sekunder. För att följa denna föreskrift använder de flesta elektriska pumpar som används i nuvarande elbussar en styrstrategi för dubbel strömförsörjning.
I lätta-nyttofordon har Electric Power Steering-system (EPS) gradvis blivit den vanliga lösningen. Dessa system använder vanligtvis en elektrisk cirkulerande kulstyrväxel. Jämfört med traditionella EHPS-system eliminerar EPS komplexa hydrauliska komponenter som pumpar, oljereservoarer och rörledningar, vilket resulterar i en enklare struktur. Som ett resultat är EPS-systemen lättare, ger snabbare svar och ger mer exakt kontroll.
I EPS-system tillhandahålls styrhjälp av en elmotor istället för hydrauliskt tryck. Styrenheten reglerar motoreffekten exakt baserat på rattrotationssignaler. När föraren vrider på ratten, fångar sensorer vinkel- och vridmomentdata i realtid och överför dem till styrenheten. Efter bearbetning skickar styrenheten styrsignaler för att driva motorn och ge lämplig assistans. När ratten inte är i drift går assistanssystemet in i ett vilande tillstånd, förbrukar ingen ytterligare energi och förbättrar därmed energieffektiviteten.
För närvarande har vissa kommersiella fordonsmodeller med låg-tonnage på marknaden börjat ta i brukEPS-lösningar, inklusive lätta-nyttofordon som är oberoende utvecklade av vårt företag. Utvecklingen av elektrisk styrteknik blir allt mer diversifierad. Nya styrväxelkonfigurationer, såsom raka drag-konstruktioner, är under utveckling och har gjort stadiga framsteg för att möta de höga vridmomentkraven för kommersiella fordon.
För närvarande har universitet och tillverkare över hela världen utvecklat en mängd olika elektriska styrväxelkonfigurationer som kan leverera det stora vridmoment som krävs av kommersiella fordon. Dessa innovationer har gett ny fart i utvecklingen av elektrisk styrteknik för kommersiella fordon. Bland dem har planetväxelns elektriska styrväxel väckt stor uppmärksamhet. Den integrerar nyckelkomponenter som en-motor, cylindrisk växelreduktionsmekanism, planetväxelreduktionsmekanism och snäckväxel. Genom att kombinera planetariska och cylindriska växelreduktionsmekanismer reducerar denna design effektivt motorhastigheten samtidigt som det utgående vridmomentet ökar, och uppfyller därmed höga-vridmomentkrav.
Samtidigt säkerställer snäckväxelns transmissionsmekanism smidig överföring av rattåterkopplingsvridmoment och vägmotståndsbelastningar. Den elektriska styrväxeln med cykloidal pinwheel integrerar en motor, en cykloidal pinwheel-reducerare och en konisk växelreducerare. Motorn driver den cykloidala pinwheel-reduceraren, som sedan ansluts till den koniska växelreduceraren, och slutligen överför rörelse till den ingående styraxeln. Denna konfiguration har en kompakt och sofistikerad struktur samtidigt som den levererar högt vridmoment, vilket säkerställer lätt och lyhörd styrning för kommersiella fordon.
Den elektromagnetiska servostyrningen använder elektromagnetiska principer för att uppnå-servostyrning. Dess kärnkomponenter inkluderar en kuggstångs-och-mutterenhet på den ingående styraxeln, som griper in i en sektorvippaxel som är inrymd i styrväxelenheten. En permanentmagnet är monterad på stativet-och-mutterenheten, medan elektromagnetiska DC-spolar är installerade i den övre och nedre kåpan. Dessutom övervakar sensorer på den ingående styraxeln styrstatus i realtid.
När styrväxelns ECU tar emot signaler relaterade till styrvinkel, hastighet och vridmoment, tillför den ström av lämplig storlek och riktning till de elektromagnetiska DC-spolarna. Baserat på principen att precis som magnetiska poler stöter bort och motsatta poler attraherar, drivs kuggstången- och-muttern att röra sig, och roterar därigenom sektorvippaxeln och ger styrhjälp.
Med den ständiga utvecklingen av teknik för autonom körning ställs högre krav på säkerhetsredundans i styrsystem-för-. För närvarande använder självkörande demonstrationsfordon vanligtvis både mjukvara och hårdvara redundansstrategier för att säkerställa driftsäkerhet. Dessa tekniker har dock ännu inte använts i stor utsträckning i mass-tillverkade kommersiella fordon.
Sammanfattningsvis varierar urvalet av styr-by-teknik för kommersiella fordon beroende på faktorer som fordonslast, layoutbegränsningar och teknisk mognad. Flera tekniska vägar konvergerar mot elektriska styrlösningar, vilket markerar en tydlig trend i den framtida utvecklingen av styrsystem för kommersiella fordon.
