基于對標數(shù)據(jù)庫的轉向系統(tǒng)發(fā)展趨勢分析

林成杰 陳晶艷 胡偉

摘 要：文章通過收集幾百款車型的轉向系統(tǒng)方案，對比分析各方案的轉向形式，重量等信息，根據(jù)年份信息劃分，分析轉向系統(tǒng)的發(fā)展趨勢;通過對比各主機廠的轉向信息，按照車輛等級等信息劃分，分析不同主機廠的轉向系統(tǒng)開發(fā)策略;綜合不同主機廠的策略以及重量、成本等信息提出更為合理的轉向系統(tǒng)策略。

關鍵詞：大數(shù)據(jù);轉向系統(tǒng);發(fā)展趨勢

中圖分類號：U463.4 ?文獻標識碼：A ?文章編號：1671-7988（2020）21-246-04

Abstract： This paper analyzes the steering system development strategy of different host plants by collecting the steering system schemes of hundreds of models， comparing and analyzing the steering form， weight and other information of each scheme. Firstly， analyzing the trend of steering system according to the year information division; secondly， analyzing the steering system development?strategy of different host plants according to the vehicle grade information; finally， combining the strategies of different host plants with the information of weight and cost to put forward more reasonable steering system strategies.

Keywords： Big data; Steering system; Development trend

CLC NO.： U463.4 ?Document Code： A ?Article ID： 1671-7988（2020）21-246-04

前言

轉向系統(tǒng)設計時除了滿足轉向系統(tǒng)的性能要求，同時也需要考慮重量，成本及對標車的應用情況，才能使開發(fā)的轉向系統(tǒng)在重量、成本、性能三個方面得到平衡。本文通過收集從2010年到2017年的354款量產(chǎn)車型的轉向系統(tǒng)數(shù)據(jù)，通過該數(shù)據(jù)庫分析了從2010年到2017年的轉向系統(tǒng)的應用現(xiàn)狀，并預測后續(xù)轉向系統(tǒng)的發(fā)展趨勢，為轉向系統(tǒng)的設計提供支撐。

1 轉向系統(tǒng)介紹

轉向系統(tǒng)的發(fā)展[1]經(jīng)歷了最初的機械轉向、液壓助力轉向（Hydraulic Power Steering，簡稱HPS）、電控液壓助力轉向（Electric Hydraulic Power Steering，簡稱EHPS）發(fā)展到目前主流的電動助力轉向（Electric Power Steering，簡稱EPS），以及后續(xù)的線控轉向系統(tǒng)（Steering by Wire，簡稱SBW）。

機械轉向系統(tǒng)（圖1）主要用于小汽車上面，隨著人們對車輛操縱性能要求的提高，目前已經(jīng)基本上沒有用。

液壓轉向系統(tǒng)（HPS）（圖2）在機械轉向系統(tǒng)的基礎上增加了液壓系統(tǒng)。

電液轉向系統(tǒng)（EHPS）（圖3）在液壓轉向系統(tǒng)的基礎上增加了電液轉向泵，使轉向助力能夠隨著車速變化，進一步提高了操穩(wěn)性能。

電動助力轉向系統(tǒng)（EPS） [2]是在EHPS的基礎上取消了液壓助力系統(tǒng)，采用電機助力。電動助力轉向可以降低油耗，另外結構簡單，布置方便等優(yōu)點，已經(jīng)是現(xiàn)在市場的主流。

電動助力轉向系統(tǒng)[3][4]根據(jù)電機和減速機構布置在不同的位置分為：管柱助力EPS（C-EPS） （圖4），小齒輪式助力EPS（P-EPS）（圖5），雙小齒條式助力EPS（DP-EPS）（圖6），齒條式助力EPS [5]（R-EPS）（圖7）。

2 智能化轉向系統(tǒng)發(fā)展趨勢

除了由液壓系統(tǒng)升級為電動助力系統(tǒng)，由于汽車越來越電動化，智能化，自動駕駛汽車也越來越被關注與熟知。自動駕駛[6]通過集成各類電子電器，在提供更舒適安全的駕駛體驗的基礎上，對車輛的可靠性也提出了更高的要求。電動助力轉向系統(tǒng)除了實現(xiàn) 轉向功能外，如何保證轉向功能不失效，相應的也成為目前轉向行業(yè)面臨的重要課題。

自動駕駛按照 SAE J3016 標準[7]共劃分為 5 個等級。為滿足不同等級的自動駕駛，目前電動轉向系統(tǒng)的主流設計是按照ISO26262功能安全要求進行開發(fā)。

結合自動駕駛等級，整車對EPS的功能要求，對EPS的容錯等級[8]相應提出不同的需要，從而要求EPS系統(tǒng)設計不同的冗余要求。

3 數(shù)據(jù)分析

從2010年開始統(tǒng)計，總共有354款車型，車型年代分布情況如圖8所示：

轉向系統(tǒng)的應用情況如圖9，其中HPS只有65款，EPS為289款，可知目前EPS已經(jīng)成為行業(yè)的主流：

對EPS的種類又進一步區(qū)分，由于C-EPS低成本的優(yōu)勢，C-EPS的占比為47%，如圖10所示：

通過時間來看轉向的發(fā)展趨勢的話（圖11）：1.HPS從2013年的應用逐漸減小，并慢慢退出歷史舞臺;2.EPS從2013年后開始大副使用，其中主流為C-EPS和R-EPS;3.客戶對轉向性能的要求更高，由于R-EPS的轉向響應相對C-EPS更快，R-EPS在2016后的應用大副提升。

4 各主機廠應用分析

按各主機廠，轉向類型及汽車等級來進行歸類，可以發(fā)現(xiàn)各個主機廠的轉向造型策略，如表2：

以上分析可知：

（1）大部分主機廠都已采用了DP-EPS或者R-EPS;

（2）豐田TNGA平B級車，如新一代凱美瑞，漢蘭達等車型，通過CEPS更換為REPS來提高轉向性能;

（3）本田B級車，如雅閣，通過由PEPS更換為DP-EPS來提高轉向性能。

5 總結

綜上所述，從轉向性能，重量，成本，發(fā)展趨勢等來分析不同轉向系統(tǒng)的特點，如圖12所示。

通過對標車的分析，分析了轉向的發(fā)展趨勢，特別是EPS的應用情況，目前EPS已經(jīng)成為市場主流，對于性能的更高要求，DP-EPS及R-EPS也更多的被應用。

最后通過對各個主機廠不同車型的轉向應用策略分析：A級及以下車型，考慮到成本原因，絕大部分還是采用C-EPS;B/C級車型為提高轉向性能均已采用DP-EPS或者R-EPS。

結合轉向系統(tǒng)的特點，轉向系統(tǒng)發(fā)展趨勢，國外主機廠的轉向應用策略，提出了更合理的轉向應用策略（圖13，圖14）。

參考文獻

[1] 楊越，王猛猛，吳明濤.汽車轉向技術發(fā)展綜述[J].北京汽車，2012（4）： 35-37.

[2] 陳慧.電動轉向和主動轉向的發(fā)展趨勢[J].汽車與配件，2009（27）： 14-16.

[3] BADAWY A A，?BOLOURCHI F，?GAUT S K.?E· STEER system redefines steering technology[J]. 1997，105（09）：15-18.

[4] YUJI KOZAKI，?GORO HIROSE，?SHOZO SEIKIYA，et al.?Electrical Power Steering（EPS）[J].1999.

[5] H MIYAZAKI，F(xiàn)uture views on EPS system technological develop -ment， JTEKT ENGINEERING JOURNAL English Edition No. 1009E（2012）.

[6] 胡偉，林成杰，吳虎強.自動駕駛汽車下電動助力轉向發(fā)展研究[J]. 汽車零部件，2019， 127（01）：89-92.

[7] SAE International.Taxonomy and definitions for terms related to driving automation system for on-road motor vehicles： SAE J3016 [S].2014.

[8] 徐平，鄭虎.自動駕駛中的電動助力轉向系統(tǒng)[J].汽車電器，2018（6）.