Innovació i futur dels sistemes de direcció elèctrica per a vehicles comercials
Enmig de l'onada d'electrificació i intel·ligència dels vehicles, la indústria de l'automòbil està entrant en un període de transició crític dels vehicles funcionals als vehicles intel·ligents. Aquesta transformació ha impulsat el ràpid desenvolupament de nombroses-tecnologies d'avantguarda, entre les qualsdirigir-per-cablela tecnologia del xassís-un dels fonaments bàsics de la conducció intel·ligent-indica l'arribada d'una nova era de l'automoció. La realització de la conducció autònoma d'alt-nivell en el futur dependrà en gran mesura de la tecnologia de xassís de direcció-per-.
La tecnologia Steer-by-wire substitueix les connexions mecàniques tradicionals per la transmissió del senyal elèctric, trencant les limitacions dels mecanismes de direcció convencionals i aportant canvis revolucionaris al control del vehicle. Un xassís de direcció-per-per cable normalment integra cinc sistemes clau: direcció, frenada, suspensió, conducció i canvis. Els seus principals avantatges inclouen una estructura compacta, una forta controlabilitat i una resposta ràpida.
A continuació, ens centrem en el domini bàsic de la tecnologia steer-by-wire. En comparació amb els vehicles de passatgers, els vehicles comercials s'enfronten a reptes més exigents en els sistemes de direcció, com ara càrregues pesades, distància entre eixos llarga i requisits de direcció de diversos -eixos. Actualment, la funció principal dels sistemes de direcció de vehicles comercials encara es limita a proporcionar assistència bàsica de direcció. Les funcions avançades com ara l'ajust de l'assistència en funció de la velocitat-, la tornada automàtica-al-centre, el control actiu de la direcció i l'ajust autònom dels modes d'assistència romanen en les etapes d'investigació, desenvolupament i instal·lació pilot.
La direcció assistida hidràulica continua sent la solució principal per als vehicles comercials. Tanmateix, té desavantatges-de llarga durada, com ara nivells elevats de soroll, característiques d'assistència no-ajustables i la incapacitat d'admetre el control electrònic o les funcions de direcció-per cable-.
Amb el ràpid avenç del control electrònic i les tecnologies intel·ligents, els sistemes de direcció de vehicles comercials estan passant gradualment cap a solucions de direcció i direcció controlades electrònicament-per-. Aquest canvi ha donat lloc al desenvolupament de tecnologies com ara la direcció assistida electro-hidràulica (EHPS),Direcció assistida elèctrica(EPS) i diverses noves configuracions de l'aparell de direcció. Aquests sistemes de direcció controlats electrònicament no només aborden les limitacions inherents dels sistemes hidràulics tradicionals, sinó que també milloren significativament el rendiment de la direcció, la capacitat de control actiu, la seguretat de conducció i l'experiència general de conducció.
El sistema de direcció assistida electro-hidraulica (EHPS) combina un sistema de direcció assistida hidràulica (HPS) tradicional amb un motor elèctric i pot seguir sent compatible amb la interfície HPS original del vehicle. Els sistemes EHPS s'apliquen àmpliament en camions de càrrega-lleugera, mitjana-i pesada-, així com en autobusos de mida-mitjana i gran.
Amb el ràpid creixement dels vehicles comercials d'energia nova-com ara autobusos, vehicles logístics i vehicles de sanejament-, la font d'energia dels sistemes de direcció hidràulica tradicionals ha canviat gradualment dels motors de combustió interna als motors elèctrics. Mentrestant, els sistemes de bateries d'alta-tensió a bord han permès l'aplicació de bombes elèctriques d'alta-potència. El sistema EHPS que es parla aquí és essencialment un sistema de direcció assistida hidràulica accionat per una bomba elèctrica de gran-potència.
El 12 de maig de 2020, es va emetre oficialment l'estàndard obligatori nacional GB 38032-2020 Safety Requirements for Electric Buses. L'article 4.5.2 d'aquesta norma introdueix nous requisits per al control de l'assistència elèctrica durant la conducció: si es produeix una desconnexió anormal d'alta tensió de classe B mentre el vehicle està en moviment i la velocitat del vehicle supera els 5 km/h, el sistema de direcció ha de mantenir l'assistència elèctrica durant almenys 30 segons. Per complir amb aquesta normativa, la majoria de bombes elèctriques que s'utilitzen en els autobusos elèctrics actuals adopten una estratègia de control de doble font d'alimentació.
En els vehicles comercials-lleus, els sistemes de direcció assistida elèctrica (EPS) s'han convertit gradualment en la solució principal. Aquests sistemes solen adoptar un mecanisme de direcció de boles de recirculació elèctrica. En comparació amb els sistemes EHPS tradicionals, l'EPS elimina components hidràulics complexos com ara bombes, dipòsits d'oli i canonades, donant com a resultat una estructura més senzilla. Com a resultat, els sistemes EPS són més lleugers, ofereixen una resposta més ràpida i proporcionen un control més precís.
En els sistemes EPS, l'assistència a la direcció la proporciona un motor elèctric en comptes de la pressió hidràulica. El controlador regula amb precisió la sortida del motor en funció dels senyals de rotació del volant. Quan el conductor gira el volant, els sensors capturen dades d'angle i parell en temps real i les transmeten al controlador. Després del processament, el controlador envia senyals de control per conduir el motor i proporcionar l'assistència adequada. Quan el volant no està en funcionament, el sistema d'assistència entra en un estat latent, sense consumir energia addicional i millorant així l'eficiència energètica.
Actualment, s'han començat a adoptar alguns models de vehicles comercials de baix -tonatge al mercatSolucions EPS, inclosos els-vehicles comercials lleugers desenvolupats de manera independent per la nostra empresa. El desenvolupament de la tecnologia de la direcció elèctrica s'està diversificant cada cop més. S'estan desenvolupant noves configuracions de l'aparell de direcció, com ara els dissenys de tirants rectes-, i han avançat constantment per satisfer les exigències de parell elevats dels vehicles comercials.
En l'actualitat, les universitats i els fabricants d'arreu del món han desenvolupat una varietat de configuracions d'aparells de direcció elèctrics capaços d'oferir el gran parell que requereixen els vehicles comercials. Aquestes innovacions han donat un nou impuls a l'avenç de la tecnologia de direcció elèctrica per a vehicles comercials. Entre ells, l'engranatge planetari de la direcció elèctrica ha cridat una atenció important. Integra components clau com ara un motor d'ajuda-potència, un mecanisme de reducció d'engranatges cilíndrics, un mecanisme de reducció d'engranatges planetaris i una transmissió d'engranatges sense fi. Mitjançant la combinació de mecanismes de reducció d'engranatges planetaris i cilíndrics, aquest disseny redueix eficaçment la velocitat del motor alhora que augmenta el parell de sortida, complint així els requisits de parell elevats-.
Mentrestant, el mecanisme de transmissió de l'engranatge de cuc garanteix una transmissió suau del parell de retroalimentació del volant i les càrregues de resistència a la carretera. L'aparell de direcció elèctrica de molinet cicloidal integra un motor, un reductor de molinet cicloidal i un reductor d'engranatge cònic. El motor acciona el reductor del molinet cicloidal, que després es connecta al reductor de l'engranatge cònic i, finalment, transmet el moviment a l'eix d'entrada de la direcció. Aquesta configuració presenta una estructura compacta i sofisticada alhora que ofereix un gran parell de sortida, assegurant una direcció lleugera i sensible per als vehicles comercials.
L'aparell de direcció assistida electromagnètica utilitza principis electromagnètics per aconseguir la direcció assistida{0}}. Els seus components bàsics inclouen un conjunt de cremallera-i-rosca a l'eix d'entrada de la direcció, que s'engrana amb un eix de balancí sectorial allotjat dins del conjunt de l'engranatge de direcció. Hi ha un imant permanent muntat al conjunt del bastidor-i-la femella, mentre que les bobines electromagnètiques de CC s'instal·len als conjunts de la coberta superior i inferior. A més, els sensors de l'eix d'entrada de la direcció controlen l'estat de la direcció en temps real.
Quan l'ECU de l'aparell de direcció rep senyals relacionats amb l'angle de direcció, la velocitat i el parell, subministra corrent de magnitud i direcció adequades a les bobines electromagnètiques de CC. Basant-se en el principi que els pols magnètics similars es repel·leixen i els pols oposats s'atrauen, el conjunt de cremallera-i-es fa moure, fent girar així l'eix del balancí sectorial i proporcionar ajuda a la direcció.
Amb l'avenç continu de les tecnologies de conducció autònoma, s'estan imposant més exigències sobre la redundància de seguretat als sistemes de direcció-per-. Actualment, els vehicles de demostració de conducció autònoma solen adoptar estratègies de redundància tant de programari com de maquinari per garantir la seguretat operativa. Tanmateix, aquestes tecnologies encara no s'han aplicat àmpliament als vehicles comercials-produïts en massa.
En resum, la selecció de tecnologies de direcció-per-per cable per a vehicles comercials varia en funció de factors com ara la càrrega del vehicle, les restriccions de disseny i la maduresa de la tecnologia. Múltiples rutes tècniques convergeixen cap a solucions de direcció elèctrica, marcant una tendència clara en el desenvolupament futur dels sistemes de direcció de vehicles comercials.
