摘要：转向系统是用于改变或保持汽车行驶或倒退方向的装置，其功能是根据驾驶员的意愿控制车辆的行驶方向，是汽车诞生以来最重要的系统之一。
转向系统用于改变或保持汽车行驶方向，是汽车底盘系统的重要组成部分。随着电动化、智能化和网联化的不断发展，汽车转向系统也面临着不断升级的挑战。本文基于新能源轻型商用车行业现状对转向系统发展趋势进行论述。
关键词：新能源轻型商用车；转向系统；发展
为了实现L4、L5级别自动驾驶，转向系统发展的终极阶段必然是线控转向。线控转向系统以电线连接取代了机械转向系统中转向盘及转向轮之间的机械连接，是近年来汽车转向系统研究的热点，尤其是对L4和L5阶段的自动驾驶。然而，由于线控技术取消了机械转向传动轴转向传动轴等传统的机械构件，转向控制器根据方向盘或自动驾驶控制单元的指令驱动转向电机，从而实现车辆转向功能。但线控转向目前在商用车领域还处于起步阶段，真正实现量产应用言之过早。基于此，本文详细论述了新能源轻型商用车转向系统发展。
一、转向系统概述
汽车上用来改变或恢复其行驶方向的专设机构称为汽车转向系统。其分为机械、动力转向系统两大类。①机械转向系统以驾驶员的体力作为转向能源，其中所有传力件都是机械的，由转向操纵机构、转向器、转向传动机构组成。②动力转向系统是兼用驾驶员体力和发动机动力为转向能源的转向系。在正常情况下，汽车转向所需能量，只有一小部分由驾驶员提供，而大部分由发动机通过动力转向装置提供。但在动力转向装置失效时，一般还应能由驾驶员独立承担汽车转向任务，所以动力转向系是在机械转向系的基础上加设一套动力转向装置而形成的。对最大总质量在50t以上的重型汽车而言，一旦动力转向装置失效，驾驶员通过机械传动系加于转向节的力远不足以使转向轮偏转而实现转向，故这种汽车的动力转向装置应特别可靠。
二、新能源商用车市场推广存在的瓶颈
1、在汽车造成的大气污染中，重型货车占很大比重，然而纯电动卡车的电池重、整车质量大，而且占用货车的货舱空间，在总重不变情况下载重量减少。
倒车影像
2、纯电动汽车的短板是续驶里程和充电时间，尚不能满足量大面广的远程公交、双班出租、城市物流、长途运输等市场需求。目前，纯电动汽车的续航里程、充电时间、电池寿命等亟待解决。
上海国五车还能上牌吗3、以自卸车、洒水车、抑尘车为主的纯电动专用和工程机械车型总重普遍高达18t、装电量动辄接近300kW·h，这样的参数配置能否在购置、运营、维护过程中，突显成本优越性成为推广关键所在。i4
4、目前行业整体成本控制水平难以匹敌燃油车，导致整车成本高于同等配置的传统燃油车价格，对于终端消费者的购车支出压力相对较大。
5、产品成熟度偏低，故障率相对偏高，导致终端消费者质疑产品研发和质量管控问题，担忧汽车综合运营成本、电池寿命和更换价格、单次充电行驶里程及售后服务等问题。
三、新能源商用汽车及相关产业的发展思路
1、拓宽车型概念，多种车型并进。新能源车辆不仅包括客车、轻卡、中重卡，还包括汽车、工程车辆、矿用车辆、特种车辆。其中，工程车辆包括挖掘机、泵车等，国内多个商
用车公司已着手开发油电混合动力的挖掘机，该领域的市场前景较好。另外，整车质量达到70 t以上的矿用车辆，必须采用电动轮技术，也应包括在新能源车辆之中。
2、市场决定方向，多种技术兼顾。新能源汽车包括混合动力汽车、纯电动汽车(包括太阳能汽车)、燃料电池电动汽车、氢发动机汽车、其他新能源(如高效储能器CNG、LPG、二甲醚)汽车等各类别产品。
发展纯电动汽车能有效避开发动机、自动变速箱控制等国内企业的技术软肋，但目前纯电动商用车的续驶里程尚不能满足实际需求，而且造价过高，对充电站、电池快换站等基础配套设施要求高。从市场化角度讲，混合动力技术更具优势。因此在着重发展纯电动技术的同时，应兼顾混合动力等其他新能源技术的发展，对热点技术进行针对性的跟踪、研究。
3、依托产业联盟，完善产业链发展。零部件性能差、产业链不完善等阻碍了新能源车辆技术的发展，具体表现为电机厂家资源稀少，电动助力转向、冷却水泵等资源少，配套资源性能、可靠性、耐久性不能较好地满足整车使用要求。
产业链的完善涉及到零部件、整车厂家等多个单位，只有通过新能源产业联盟所特有的“官、产、学、研、用”为一体的保障机制，才能充分调动各单位积极性，促进新能源技术的飞速发展。
4、推进电池梯次使用，降低周期使用成本。通过动力电池的梯次使用，延长电池的生命周期，降低新能源商用车的使用成本。新电池先用在电动车上，当使用3～5年后，电池可利用率下降到新电池的70～80%，此时动力电池可用于智能电网的储能系统；当继续使用5～8年后，电池可利用率下降到30～40%，电池可作为商场的后备电源；继续使用2～3年后，回收及部分零部件再生。
5、使用风电和光伏电，促进新能源产业整体发展。应提高风电和光伏电在新能源汽车充电站中的使用比例，实现新能源汽车真正意义上的零污染，也能促进风电、光伏电等新能源产业的发展。
四、新能源轻型商用车转向系统发展趋势
循环球液压助力转向系统广泛应用于轻型商用车，转向系统的特点是产生和传递大扭矩，
玛莎拉蒂granturismo适用于轻型商用车转向轴偏重的转向需求。其缺点也较明显，转向杆系相对复杂，自由间隙比线性转向系统(齿轮齿条转向系统)更难控制。
汽车的发展趋势之一是智能驾驶甚至自动驾驶，而传动统的液压助力转向系统(EPSHPS)不能满足自动驾驶条件下的转向需求。目前，电动助力转向系统(EPS)广泛应用于乘用车，具有环保、节能、操控舒适等优点，可满足L3自动驾驶的需求。然而，EPS在商用车领域几乎无应用，根本原因是商用车的转向轴载荷较大，所需转向力矩大。传统的EPSC-EPS等只能提供800～1000N.m的输出扭矩，不能满足中重型商用车的转向助力需求。
商用车驾驶员必须长时间驾驶，道路条件更加复杂，需具有更好可操控性的转向系统，能实现车道保持(LKA)甚至自动驾驶，以提高驾驶舒适度并降低劳动强度。目前，相关法律法规正在修订，预计车道保持功能(LKA)将很快在中重型货车和客车上实现，因此发展商用车的电动助力转向系统，甚至是线控转向系统更为迫切。
目前，电液双伺服转向系统正在重卡和客车领域开发，其基本原理是在传统的液压转向器技术上增加一个电动助力控制系统，基本助力由液压提供，电动助力控制系统优化转向助力并增加主动回正力，如有必要，可扩展至LKA和L3自动驾驶。然而，由于空间布局的限
制，轻型商用车不能使用这种转向系统，必须另辟蹊径。
五、轻型商用车转向系统发展思考
在自动驾驶即将到来的情况下，如何设计轻型商用车转向系统的研究并不多。随着近年来电机技术的进步，特别是大扭矩无刷直流电机技术的发展，某新能源商用车公司在新能源轻型货车上开发了电动循环球力助转向系统，该系统无需额外电机变压控制器，只需共用12V或24V低压电源，与其他新能源轻卡常用的电动液压转向系统(EHPS)相比，节省成本1500元，平均每小时节电1KW。电动循环球助力转向系统(X-EPS)能满足转向轴负载低于2.5T(相当于80缸径转向器的输出扭矩)时的转向助力需求，实现主动回正功能，根据车速和需求调节转向助力，大幅提高车辆操控性能。此转向系统能够＝满足车道保持功能的需求及L3、L4级自动驾驶的转向需求。该系统仍存在不完善之处，如输出扭矩不能超过1500N.m，不能满足转向轴载荷大于2.5t的轻型商用车的转向需求，需与供应商合作进行进一步研究，争取早日突破。
电力工程车六、结论与建议
1、某轻型商用车先应用X-EPS系统能初步实现智能化、舒适性和部分个性化的需求，并可根据自动驾驶需求实现车辆的基本横向控制。
2、由于技术条件的限制，当前商用车领域对EPS甚至线控的研究滞后于乘用车，控制及反馈达不到理想水平，需与有实力的供应商进一步协调研发。自动驾驶汽车的开发必须是整零合作开发，仅靠整车企业或零部件企业无法很好地完成开发任务。
3、未来，轻型商用车一定要率先实现自动驾驶，转向系统在这一环节尤为重要，必须把握智能化、线控化、舒适化和个性化的需求，开阔思路，开发设计出适应自动驾驶的车辆转向系统。
参考文献：
[1]杨伟斌.新能源商用车的发展现状及趋势分析[J].北京汽车,2016,1-3.凌志270
发布评论