Innovation et avenir des systèmes de direction électriques pour véhicules utilitaires
Au milieu de la vague d’électrification et d’intelligence des véhicules, l’industrie automobile entre dans une période de transition critique des véhicules fonctionnels aux véhicules intelligents. Cette transformation a entraîné le développement rapide de nombreuses-technologies de pointe, parmi lesquellesdiriger-par-filairela technologie du châssis-l'un des fondements fondamentaux de la conduite intelligente-signale l'arrivée d'une nouvelle ère automobile. La réalisation d'une conduite autonome de haut niveau à l'avenir dépendra en grande partie de la technologie de châssis à direction-par-filaire.
La technologie de direction-par-fil remplace les connexions mécaniques traditionnelles par la transmission de signaux électriques, brisant les limites des mécanismes de direction conventionnels et apportant des changements révolutionnaires au contrôle du véhicule. Un châssis à direction-par-filaire intègre généralement cinq systèmes clés : la direction, le freinage, la suspension, la conduite et le changement de vitesse. Ses principaux avantages incluent une structure compacte, une forte contrôlabilité et une réponse rapide.
Nous nous concentrons ensuite sur le domaine principal de la technologie de pilotage-par-filaire. Par rapport aux véhicules de tourisme, les véhicules utilitaires sont confrontés à des défis plus exigeants en matière de systèmes de direction, tels que des charges lourdes, des empattements longs et des exigences de direction à plusieurs-essieux. À l’heure actuelle, la fonction principale des systèmes de direction des véhicules utilitaires se limite encore à fournir une assistance de base à la direction. Les fonctionnalités avancées telles que le-réglage de l'assistance sensible à la vitesse, le retour automatique-au-centre, la commande de direction active et le réglage autonome des modes d'assistance restent en phase de recherche, de développement et d'installation pilote.
La direction assistée hydraulique reste la solution la plus répandue pour les véhicules utilitaires. Cependant, il présente-des inconvénients de longue date, notamment des niveaux de bruit élevés, des caractéristiques d'assistance non-réglables et l'incapacité de prendre en charge les fonctions de commande électronique ou de direction-par-filaire.
Avec l'évolution rapide du contrôle électronique et des technologies intelligentes, les systèmes de direction des véhicules utilitaires évoluent progressivement vers des solutions de direction et de direction à commande électronique-par-filaire. Ce changement a conduit au développement de technologies telles que la direction assistée électro-hydraulique (EHPS),Direction assistée électrique(EPS) et diverses nouvelles configurations d'appareil à gouverner. Ces systèmes de direction à commande électronique répondent non seulement aux limites inhérentes aux systèmes hydrauliques traditionnels, mais améliorent également considérablement les performances de direction, la capacité de contrôle actif, la sécurité de conduite et l'expérience de conduite globale.
Le système de direction assistée électrohydraulique (EHPS) combine un système de direction assistée hydraulique (HPS) traditionnel avec un moteur électrique et peut rester compatible avec l'interface HPS d'origine du véhicule. Les systèmes EHPS sont largement utilisés dans les camions légers-, moyens-et lourds-, ainsi que dans les bus de taille moyenne-et grands.
Avec la croissance rapide des véhicules utilitaires à énergie nouvelle-tels que les bus, les véhicules logistiques et les véhicules sanitaires-la source d'énergie des systèmes de direction hydrauliques traditionnels est progressivement passée des moteurs à combustion interne aux moteurs électriques. Pendant ce temps, les systèmes de batterie haute tension - embarqués ont permis l'application de pompes électriques -haute puissance. Le système EHPS discuté ici est essentiellement un système de direction assistée hydraulique entraîné par une pompe électrique haute -puissance.
Le 12 mai 2020, la norme nationale obligatoire GB 38032-2020 Exigences de sécurité pour les bus électriques a été officiellement publiée. L'article 4.5.2 de cette norme introduit de nouvelles exigences pour le contrôle de l'assistance électrique pendant la conduite : si une déconnexion anormale de la haute tension de classe B se produit alors que le véhicule est en mouvement et que la vitesse du véhicule dépasse 5 km/h, le système de direction doit maintenir l'assistance électrique pendant au moins 30 secondes. Pour se conformer à cette réglementation, la plupart des pompes électriques utilisées dans les bus électriques actuels adoptent une stratégie de contrôle de double alimentation.
Dans les-véhicules utilitaires légers, les systèmes de direction assistée électrique (EPS) sont progressivement devenus la solution courante. Ces systèmes adoptent généralement un mécanisme de direction électrique à recirculation de billes. Par rapport aux systèmes EHPS traditionnels, l'EPS élimine les composants hydrauliques complexes tels que les pompes, les réservoirs de pétrole et les pipelines, ce qui permet d'obtenir une structure plus simple. En conséquence, les systèmes EPS sont plus légers, offrent une réponse plus rapide et offrent un contrôle plus précis.
Dans les systèmes EPS, l'assistance à la direction est fournie par un moteur électrique au lieu de la pression hydraulique. Le contrôleur régule avec précision la puissance du moteur en fonction des signaux de rotation du volant. Lorsque le conducteur tourne le volant, des capteurs capturent les données d'angle et de couple en temps réel et les transmettent au contrôleur. Après le traitement, le contrôleur envoie des signaux de commande pour piloter le moteur et fournir une assistance appropriée. Lorsque le volant n'est pas utilisé, le système d'assistance entre en veille, ne consommant aucune énergie supplémentaire et améliorant ainsi l'efficacité énergétique.
Actuellement, certains-modèles de véhicules utilitaires de faible tonnage sur le marché ont commencé à adopterSolutions PSE, y compris les-véhicules utilitaires légers développés indépendamment par notre société. Le développement de la technologie de direction électrique est de plus en plus diversifié. De nouvelles configurations d'appareil à gouverner, telles que des modèles de biellettes de direction droites, sont en cours de développement et ont fait des progrès constants pour répondre aux demandes de couple élevées des véhicules utilitaires.
À l'heure actuelle, les universités et les fabricants du monde entier ont développé diverses configurations de boîtiers de direction électriques capables de fournir le couple important requis par les véhicules utilitaires. Ces innovations ont donné un nouvel élan au progrès de la technologie de direction électrique pour les véhicules utilitaires. Parmi eux, le boîtier de direction électrique à engrenages planétaires a attiré une attention particulière. Il intègre des composants clés tels qu'un moteur d'assistance électrique, un mécanisme de réduction à engrenages cylindriques, un mécanisme de réduction à engrenages planétaires et une transmission à engrenages à vis sans fin. En combinant des mécanismes de réduction à engrenages planétaires et cylindriques, cette conception réduit efficacement la vitesse du moteur tout en augmentant le couple de sortie, répondant ainsi aux exigences de couple-élevées.
Parallèlement, le mécanisme de transmission par engrenage à vis sans fin assure une transmission fluide du couple de retour du volant et des charges de résistance de la route. L'appareil à gouverner électrique à moulinet cycloïdal intègre un moteur, un réducteur à moulinet cycloïdal et un réducteur à engrenages coniques. Le moteur entraîne le réducteur à moulinet cycloïdal, qui se connecte ensuite au réducteur à engrenages coniques et transmet enfin le mouvement à l'arbre d'entrée de direction. Cette configuration présente une structure compacte et sophistiquée tout en délivrant un couple élevé, garantissant une direction légère et réactive pour les véhicules utilitaires.
Le boîtier de direction assistée électromagnétique utilise des principes électromagnétiques pour obtenir une direction assistée-. Ses composants principaux comprennent un ensemble crémaillère-et-écrou sur l'arbre d'entrée de direction, qui engrène avec un arbre de culbuteur sectoriel logé dans l'ensemble de l'appareil à gouverner. Un aimant permanent est monté sur l'ensemble crémaillère-et-écrou, tandis que des bobines électromagnétiques CC sont installées dans les ensembles couvercles supérieur et inférieur. De plus, des capteurs sur l’arbre d’entrée de direction surveillent l’état de la direction en temps réel.
Lorsque l'ECU du boîtier de direction reçoit des signaux liés à l'angle de braquage, à la vitesse et au couple, il fournit un courant d'amplitude et de direction appropriées aux bobines électromagnétiques CC. Basé sur le principe selon lequel les pôles magnétiques se repoussent et les pôles opposés s'attirent, l'ensemble crémaillère-et-écrou est entraîné pour se déplacer, faisant ainsi tourner l'arbre de culbuteur sectoriel et fournissant une assistance à la direction.
Avec l'évolution continue des technologies de conduite autonome, les exigences en matière de redondance de sécurité dans les systèmes de direction-par-filaire sont de plus en plus élevées. Actuellement, les véhicules de démonstration de conduite autonome adoptent généralement des stratégies de redondance logicielle et matérielle pour garantir la sécurité opérationnelle. Cependant, ces technologies n'ont pas encore été largement appliquées aux véhicules utilitaires produits en série.
En résumé, la sélection de technologies de direction-par-pour les véhicules utilitaires varie en fonction de facteurs tels que la charge du véhicule, les contraintes d'aménagement et la maturité technologique. De multiples voies techniques convergent vers des solutions de direction électrique, marquant une tendance claire dans le développement futur des systèmes de direction pour véhicules utilitaires.
