在国家“双碳”政策的基调下，新能源汽车发展势头迅猛，新能源轿车已逐步被人们所接受，销量逐年攀升，新能源技术和产品也逐渐完善，新能源轻卡物流车也应运而生。
新能源轻卡物流车最初的设计理念是油改电，转向系统也是在燃油车基础上将发动机带的转向泵更换为电动转向泵，即电动液压助力转向系统（Electro Hydraulic Power Steering,EHPS）。伴随着市场及用户对转向系统的操控性能及功能要求越来越高，EHPS已无法满足，需升级纯电动助力转向系统。纯电动轻卡（Electric Power Steering,EPS）的应用可以有效提升整车的转向轻便性、回正性等，且可接收上层信号，实现车道保持、自适应巡航等高级功能。随着EPS成熟应用，纯线控转向（Steer By Wire,SBW）未来有望批量应用。
电动液压助力转向系统
EHPS由方向盘、转向操纵装置、液压循环球助力转向器、转向直拉杆、转向油管及支架、转向油罐、高压盒集成转向控制器、电动转向泵、车轮及轮胎等组成，其布置结构示意图如图2所示。
液压助力循环球转向器多使用转阀结构
如图1所示，电动转向泵由转向电机和转向泵两个大件组成，直流/交流（Direct Current/Alternating Current）变换器将整车高压直流电逆变成转向电机需求的高压三相交流电，提供给电机，使电机旋转带动转向泵工作，为转向器提供动力源，保证转向轻便性。
不同车速下，驾驶员操纵方向盘的需求是不一样的，原地转向或低速掉头时，驾驶员需要转动方向盘角度大、转动方向盘的速度就要快。高速时防止车辆侧翻，转动方向盘角度小、速度慢，且需求一定的转向手感。所以转向泵的控制逻辑就显得尤为重要，要保证低速下的轻便性，就需要足够的转向油流量，如果流量太小，转向太快就会出现转向沉重，如果流量太大，会导致动转油流速太快，导致油路温度太高，会加速皮碗、塑料油管等部件的老化。
转向泵的控制策略正常有两种，一种是定频即转向控制器只输出一种频率，使电动转向泵以规定的转速运行，转向泵提供的流量是恒定的，这样在保证低速行驶的操纵轻便性的情况下，车辆高速行驶时转向力太轻，有发飘等现象，且消耗不必要的能源。
另一种是主流使用的变频控制，即转向控制器根据车速和转向角度调节输出频率
转向控制器变频调节条件为
1）转向控制器接收整车启动命令开始运行。
2）转向控制器根据整车车速、转向角度两个信号进行变频输出。
3）转向控制器变频输出的整车车速一般分为四个阶段（例：第一阶段为0～30 km/h，第二阶段为30～60 km/h，第三阶段为60～90 km/h，第四阶段为90 km/h以上）；随转向角度一般分为两个阶段（例：第一阶段为0°～±10°，第二阶段为10°以上）。
具体控制策略如下：
1）车速为第一阶段时，转向角度为0°～±10°时，转向泵以1/2最高转速nmax进行工作，降低能耗。
2）车速为第一阶段时，转向角度>±10°时，转向泵迅速提升至最高转速nmax进行工作，保证整车的操纵轻便性。
3）车速为第二阶段时，转向角度为0°～±10°时，转向泵以1/2最高转速nmax进行工作，降低能耗。
4）车速为第二阶段时，转向角度>±10°时，转向泵迅速提升至3/4最高转速nmax进行工作，能略微降低能耗同时，提高驾驶操纵感。
5）车速为第三阶段时，转向角度为0°～±10°时，转向泵以1/2最高转速nmax进行工作，降低能耗。
6）车速为第三阶段时，转向角度>±10°时，转向泵迅速提升至2/3最高转速nmax进行工作。降低能耗同时，提高驾驶操纵感。
7）车速为第四阶段时，转向泵在全角度内均以1/2最高转速nmax进行工作，降低能耗的同时很好的提高驾驶操纵感。
以上只是提供一种控制逻辑方法，具体的控制逻辑还需根据车型、转向器的大小、载重的大小等具体标定。
1）变频调节：可变频调节转向泵的转速，来降低能耗且能提高转向操纵性能。
2）回正性差：转向回正性完全依靠前桥的回位性，回正性能偏差。
3）无法实现车道保持等智能化功能。
4）耗能大：转向器为常流式，耗能较大。
5）噪音大：电动转向泵的工作噪音大，用户体验感差。
6）结构复杂，成本高、重量大。
鉴于目前市场上新能源轻卡车型前悬架型式为非独立悬架结构，纯电动助力转向方案在原有EHPS的基础上，将液压助力循环球转向器升级为电动循环球转向器（见图4），实现纯电动助力转向系统
EPS由方向盘、转向操纵装置、电动循环球转向器、转向直拉杆、车轮及轮胎等组成，其布置结构示意图如图5所示。
如图6所示，扭杆是弹性元件变形，连接输入轴和输出轴，驾驶员转动方向盘时，带动输入轴使扭杆变形，扭矩转角传感器根据扭杆变形量及电磁方向检测方向盘转矩的大小和方向，然后转化为电信号发送给电机控制器，电机控制器处理后结合车速信号，控制电动机旋转方向和助力电流大小，电机带动蜗轮蜗杆减速机构进行扭矩放大，和手力一起作用到螺杆上使螺杆旋转，带动螺母上下移动，螺母齿条带动摇臂轴的齿扇进行旋转，带动垂臂前后移动。
EPS可实现的功能策略如下：
1）基本助力功能：根据车速及施加在方向盘上的力矩，通过标定，控制电机的助力电流，实现“低速轻便，高速稳定”的目的。
2）主动回正功能：EPS可主动提供一个回正力矩，回正时辅助用户将方向盘转回到中间位置，提高操纵舒适性。
3）惯性补偿功能：在助力电流基础上另附加一个额外的补偿电流，可以克服转向时由惯性引起的波动和黏滞感，进而保证转向时手感的平顺和清晰。
4）阻尼补偿功能：为保证车辆在静态转向时方向盘的稳定性，需适当提高阻尼；为保证车辆低速时的回正速度，需适当调低阻尼；为保证车辆高速行驶时方向盘手感，避免回正超调，且为改善路感，抑制横摆振动，需提高阻尼。
5）摩擦补偿功能：减小转向系统中的摩擦阻力，用来减小或消除转向过程中摩擦对人操纵的不利影响。
6）智能化：EPS可以接收上层控制器指令，可主动转向，实现车道保持（Lane Keeping Assist,LKA）等智能化功能。
1）操纵舒适性好：可根据不同车速和整车重量精细标定，精确提供各种行驶路况下的最佳转向助力，减小由路面不平引起的对转向系统的扰动，实现“低速轻便，高速稳定”的目的。
2）回正性好：增加主动回正，提高了转向回正性能。
3）节能：采用低压路线，不转向时EPS处于静默状态，极限转向状态下电机的功率较小，节能降耗。
4）结构简单：集成度高，成本低、轻量化效果好，且可提高装配效率，减少故障点。
5）保护环境：取消液压回路，不存在液压漏油、异响等问题，减少对环境的污染。
6）智能化：能够实现车道保持、自动泊车和智能驾驶等高级功能。
7）环境适应性好：相比EHPS有更好的低温工作性能，更好适应环境性能。
8）助力力矩受限：目前大吨位车辆还无法直接应用EPS，仍使用EHPS方案。
随着智能化水平的提高，车道保持功能等功能需求越来越强烈，结合EPS和EHPS的优缺点，未来EPS会成为新能源轻卡物流车的主流趋势
随着自动驾驶级别越来越高，为了追求更高的执行精度、更快的响应速度及更高的安全性，智能驾驶要求底盘系统能够尽可能取消执行机构间的机械连接，用电信号来传递指令，实现真正意义上的线控转向系统
SBW主要是在EPS基础上，取消传统系统中方向盘与转向器的机械连接，系统主要由路感反馈模拟器、转向器、控制器及相关传感器等部分组成。但考虑安全性，需要双冗余安全备份功能，即电机、控制电路、转角扭矩传感器、电源等均为双路，通过双冗余设计方案可大大提高转向安全。
线控转向的特点有：
1）改善驾驶特性和增强操纵性。基于车速、牵引力控制等参数，转向比率可不断变化。低速行驶时，转向比率低，可减小转弯半径；高速行驶时，转向比率变大，获得更好的直线行驶条件。
2）改善驾驶员的路感。（下转第64页）由于消除了机械连接，驾驶员“路感”由路感模拟器模拟生成，满足多样化需求。
3）增强汽车舒适性。无机械硬连接，地面的不平和转向轮的不平衡不会传递到方向盘上，从而减缓了驾驶员的疲劳，且驾驶员腿部空间也明显增大。
4）体现个性化的设置。可以根据驾驶员的要求设置转向传动比和方向盘反馈力矩，以满足不同驾驶员的要求和适应不同的驾驶环境，与转向相关的驾驶行为都可以通过软件来设置与实现。
当然优势明显的同时，阻碍也非常大，具体表现为
1）安全性：由于尚未批量应用，即未大规模验证，伴随着感知等上层控制算法不完善等问题，所以安全性需重点关注。
2）高成本和复杂性：线控转向技术的研发、制造和维护成本较高，并涉及复杂的电子控制系统，且未批量应用，导致成本大幅增加。
但随着技术的不断发展优化，转向系统必然是朝着线控转向不断发展。
在电动化、智能化和网联化快速发展的背景下，新能源轻卡物流车应用EPS是必然趋势，随着EPS应用成熟及智能驾驶的发展，商用车线控转向技术也逐步成为主机厂研究的方向，线控转向是汽车控制横向运动的核心部件，是高阶智能驾驶的重要执行机构。随着技术的不断迭代及产品的逐步应用，线控转向会逐步满足辅助驾驶和自动驾驶的应用需求，并为商用车产品的安全、节能、舒适和环保性能提升提供强大支撑。
沪公网安备 31011202008041号
