Sự đổi mới và tương lai của hệ thống lái điện cho xe thương mại
Giữa làn sóng điện khí hóa và trí tuệ phương tiện, ngành công nghiệp ô tô đang bước vào giai đoạn chuyển tiếp quan trọng từ phương tiện chức năng sang phương tiện thông minh. Sự chuyển đổi này đã thúc đẩy sự phát triển nhanh chóng của nhiều-công nghệ tiên tiến, trong đóđiều khiển-bằng-dâycông nghệ khung gầm-một trong những nền tảng cốt lõi của lái xe thông minh-báo hiệu sự xuất hiện của một kỷ nguyên ô tô mới. Việc hiện thực hóa công nghệ lái xe tự động cấp độ cao trong tương lai sẽ phụ thuộc phần lớn vào công nghệ khung lái-bằng-dây.
Công nghệ lái-bằng-dây thay thế các kết nối cơ học truyền thống bằng truyền tín hiệu điện, phá vỡ những hạn chế của cơ cấu lái thông thường và mang lại những thay đổi mang tính cách mạng trong việc điều khiển phương tiện. Khung gầm dẫn động-bằng{4}}dây thường tích hợp năm hệ thống chính: lái, phanh, hệ thống treo, dẫn động và chuyển số. Ưu điểm chính của nó bao gồm cấu trúc nhỏ gọn, khả năng điều khiển mạnh mẽ và phản ứng nhanh.
Tiếp theo, chúng tôi tập trung vào lĩnh vực cốt lõi của công nghệ điều khiển-by{1}}wire. So với xe chở khách, xe thương mại phải đối mặt với những thách thức khắt khe hơn về hệ thống lái, chẳng hạn như tải trọng nặng, trục cơ sở dài và yêu cầu về-trục lái. Hiện tại, chức năng chính của hệ thống lái xe thương mại vẫn còn hạn chế ở việc cung cấp hỗ trợ lái cơ bản. Các tính năng nâng cao như tốc độ-điều chỉnh hỗ trợ nhạy cảm, tự động quay lại-trung tâm-, điều khiển lái chủ động và điều chỉnh tự động các chế độ hỗ trợ vẫn đang trong giai đoạn nghiên cứu, phát triển và cài đặt thử nghiệm.
Hệ thống lái trợ lực thủy lực tiếp tục là giải pháp chủ đạo cho xe thương mại. Tuy nhiên, nó có những nhược điểm-lâu dài, bao gồm độ ồn cao, các đặc tính hỗ trợ không-có thể điều chỉnh và không có khả năng hỗ trợ các chức năng điều khiển điện tử hoặc điều khiển-bằng-có dây.
Với sự tiến bộ nhanh chóng của công nghệ điều khiển điện tử và thông minh, hệ thống lái của xe thương mại đang dần chuyển sang các giải pháp điều khiển điện tử và điều khiển-bằng-dây. Sự thay đổi này đã dẫn đến sự phát triển của các công nghệ như Hệ thống lái trợ lực thủy lực điện- (EHPS),Tay lái trợ lực điện(EPS) và nhiều cấu hình thiết bị lái mới khác nhau. Các hệ thống lái điều khiển điện tử này không chỉ giải quyết những hạn chế cố hữu của hệ thống thủy lực truyền thống mà còn nâng cao đáng kể hiệu suất lái, khả năng điều khiển chủ động, an toàn khi lái xe và trải nghiệm lái xe tổng thể.
Hệ thống trợ lực lái điện-thủy lực (EHPS) kết hợp hệ thống lái trợ lực thủy lực (HPS) truyền thống với động cơ điện và có thể vẫn tương thích với giao diện HPS ban đầu của xe. Hệ thống EHPS được áp dụng rộng rãi trên xe tải hạng nhẹ, hạng trung- và hạng nặng-cũng như trên xe buýt cỡ trung bình-và cỡ lớn.
Với sự phát triển nhanh chóng của các phương tiện thương mại sử dụng năng lượng mới-chẳng hạn như xe buýt, phương tiện hậu cần và phương tiện vệ sinh-nguồn điện của hệ thống lái thủy lực truyền thống đã dần chuyển từ động cơ đốt trong sang động cơ điện. Trong khi đó, hệ thống pin điện áp cao-trên bo mạch đã cho phép ứng dụng máy bơm điện-công suất cao. Hệ thống EHPS được thảo luận ở đây về cơ bản là một hệ thống lái trợ lực thủy lực được dẫn động bởi một-bơm điện công suất cao.
Vào ngày 12 tháng 5 năm 2020, Tiêu chuẩn bắt buộc quốc gia GB 38032-2020 Yêu cầu an toàn đối với xe buýt điện đã chính thức được ban hành. Điều 4.5.2 của tiêu chuẩn này đưa ra các yêu cầu mới về điều khiển trợ lực khi lái xe: nếu xảy ra mất điện áp cao bất thường loại B khi xe đang chuyển động và tốc độ xe vượt quá 5 km/h thì hệ thống lái phải duy trì trợ lực trong ít nhất 30 giây. Để tuân thủ quy định này, hầu hết các máy bơm điện được sử dụng trong xe buýt điện hiện nay đều áp dụng chiến lược điều khiển nguồn điện kép.
Trong-xe thương mại hạng nhẹ, hệ thống lái trợ lực điện (EPS) đã dần trở thành giải pháp chủ đạo. Các hệ thống này thường sử dụng thiết bị lái bi tuần hoàn điện. So với các hệ thống EHPS truyền thống, EPS loại bỏ các bộ phận thủy lực phức tạp như máy bơm, bể chứa dầu và đường ống, dẫn đến cấu trúc đơn giản hơn. Kết quả là hệ thống EPS nhẹ hơn, phản hồi nhanh hơn và cung cấp khả năng kiểm soát chính xác hơn.
Trong hệ thống EPS, hỗ trợ lái được cung cấp bởi động cơ điện thay vì áp suất thủy lực. Bộ điều khiển điều chỉnh chính xác đầu ra của động cơ dựa trên tín hiệu quay của vô lăng. Khi người lái xoay vô lăng, các cảm biến sẽ thu thập dữ liệu góc và mô-men xoắn theo thời gian thực và truyền chúng đến bộ điều khiển. Sau khi xử lý, bộ điều khiển sẽ gửi tín hiệu điều khiển để điều khiển động cơ và đưa ra sự hỗ trợ thích hợp. Khi vô lăng không hoạt động, hệ thống hỗ trợ sẽ chuyển sang trạng thái không hoạt động, không tiêu tốn thêm năng lượng và nhờ đó nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng.
Hiện tại, một số mẫu xe thương mại có trọng tải thấp{0}}trên thị trường đã bắt đầu áp dụngGiải pháp EPS, bao gồm cả xe thương mại hạng nhẹ-do công ty chúng tôi phát triển độc lập. Sự phát triển của công nghệ lái điện ngày càng đa dạng. Các cấu hình thiết bị lái mới, chẳng hạn như thiết kế thanh giằng thẳng-, đang được phát triển và đã đạt được tiến bộ ổn định nhằm đáp ứng nhu cầu mô-men xoắn cao của xe thương mại.
Hiện nay, các trường đại học và nhà sản xuất trên toàn thế giới đã phát triển nhiều loại cấu hình thiết bị lái điện có khả năng cung cấp mô-men xoắn lớn theo yêu cầu của xe thương mại. Những cải tiến này đã tạo động lực mới cho sự tiến bộ của công nghệ lái điện cho xe thương mại. Trong số đó, thiết bị lái điện bánh răng hành tinh đã thu hút được sự chú ý đáng kể. Nó tích hợp các thành phần chính như động cơ-trợ lực, cơ cấu giảm tốc bánh răng trụ, cơ cấu giảm tốc bánh răng hành tinh và bộ truyền bánh răng trục vít. Bằng cách kết hợp cơ cấu giảm tốc bánh răng hành tinh và bánh răng trụ, thiết kế này giúp giảm tốc độ động cơ một cách hiệu quả đồng thời tăng mô-men xoắn đầu ra, từ đó đáp ứng các yêu cầu về mô-men xoắn-cao.
Trong khi đó, cơ cấu truyền bánh răng trục vít đảm bảo truyền mômen phản hồi vô lăng và tải trọng cản đường một cách êm ái. Thiết bị lái điện bánh răng tròn tích hợp một động cơ, bộ giảm tốc bánh răng tròn và bộ giảm tốc bánh răng côn. Động cơ dẫn động bộ giảm tốc bánh răng trụ, sau đó kết nối với bộ giảm tốc bánh răng côn và cuối cùng truyền chuyển động đến trục đầu vào lái. Cấu hình này có cấu trúc nhỏ gọn và tinh tế đồng thời mang lại công suất mô-men xoắn cao, đảm bảo hệ thống lái nhẹ và nhạy cho xe thương mại.
Thiết bị lái trợ lực điện từ sử dụng các nguyên lý điện từ để có được trợ lực lái-. Các bộ phận cốt lõi của nó bao gồm cụm thanh răng-và-đai ốc trên trục đầu vào lái, khớp với trục cò mổ nằm trong cụm bánh lái. Một nam châm vĩnh cửu được gắn trên cụm giá đỡ-và{6}}đai ốc, trong khi cuộn dây điện từ DC được lắp ở cụm nắp trên và dưới. Ngoài ra, các cảm biến trên trục đầu vào lái sẽ theo dõi trạng thái lái theo thời gian thực.
Khi ECU hộp số lái nhận được các tín hiệu liên quan đến góc lái, tốc độ và mô men xoắn, nó sẽ cung cấp dòng điện có cường độ và hướng thích hợp cho cuộn dây điện từ DC. Dựa trên nguyên tắc các cực từ cùng tên đẩy nhau và các cực đối diện hút nhau, cụm thanh răng-và-được dẫn động để chuyển động, từ đó làm quay trục cò mổ và hỗ trợ lái.
Với sự tiến bộ không ngừng của công nghệ lái xe tự động, nhu cầu ngày càng cao hơn về khả năng dự phòng an toàn trong hệ thống lái-bằng-dây. Hiện tại, các phương tiện trình diễn lái xe tự động thường áp dụng cả chiến lược dự phòng phần mềm và phần cứng để đảm bảo an toàn vận hành. Tuy nhiên, những công nghệ này vẫn chưa được áp dụng rộng rãi trên các phương tiện thương mại-được sản xuất hàng loạt.
Tóm lại, việc lựa chọn công nghệ điều khiển-bằng-dây cho xe thương mại sẽ khác nhau tùy thuộc vào các yếu tố như tải trọng của xe, hạn chế về bố cục và mức độ trưởng thành của công nghệ. Nhiều lộ trình kỹ thuật đang hội tụ về các giải pháp lái điện, đánh dấu xu hướng rõ ràng trong sự phát triển hệ thống lái xe thương mại trong tương lai.
