电控后桥主动转向补偿技术

发布时间:2015-09-07
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主动式后桥转向系统的历史由来已久,雷诺公司的Laguna和Espace等轿车在标准配置中有装备了主动式后桥转向系统,这些车型上搭载的主动式后桥转向系统主要由爱信公司提供。同样,宝马公司在BMW 5系列、6系列和7系列轿车的某些款式中也为用户提供四轮转向系统的选装服务,而为宝马提供主动式后桥转向技术是麦格纳公司。上述两家企业在过去很长一段时间中都是乘用车领域主动式后桥转向系统产品最主要的供应商。

2015年,另一家全球知名的大型汽车零部件供应商加入到主动式后桥转向系统市场的争夺中。ZF开始为保时捷911 Turbo和911 GT3轿车提供电控主动式后桥转向系统。ZF开发的AKC(电控主动式后轮转向控制)技术是推动后轮转向系统发展的重要动力。该公司机电一体化系统生产领导人Peter Buckmann先生说:“除了为保时捷供货之外,在2015~2016年,ZF还将帮助其他整车制造商在已经实现批量生产的车型中实现后桥的轮距和角变化。我们认为后桥转向系统有着巨大的市场潜力,在未来几年中将会有很大需求。”尤其是一些运动型轿车和长轴距的车型(高档SUV和豪华轿车),都将从AKC技术中获益。

ZF开发的电控主动式后桥转向系统是按照积木式原理制造的,它由机械部件、传感器、控制器和软件组成。AKC后轮转向技术由控制器根据车辆行驶的动态数据(例如转向角、行驶速度、横向加速度和驾驶模式等)计算出车辆当前的行驶状态。根据这些数据和信息,控制后轮的伺服电动机转动,驱动拉杆产生大约13 mm的长度变化,从而推动后轮产生角度变化(根据车桥运动学的原理,保时捷911车型后轮所允许的最大偏角大约为3 °)。通过AKC技术的干预,保时捷911 Turbo和911 GT3车型可实现与雷诺和宝马有关车型相似的主动式后桥转向了。

同向或者反向

后轮的旋转方向取决于车辆的行驶速度:当车速度超过60 km/h时,后轮旋转的方向与前轮(转向桥)的旋转方向相同,以便迅速的克服侧向滑动力、保证车辆的稳定性;而当车辆的行驶速度较低时,后轮旋转的方向与前轮相反,以便实现敏捷灵活的转向。例如,根据具体的车型,ZF开发的这种电控主动式后桥转向系统可以把车辆的转弯直径减小10%。

ZF机电一体化研发领导人Frank Berger先生表示:“与市场现有的系统相比较,ZF的产品在许多方面都有着自己的优点。首先,基于AKC技术的电控主动式后桥转向系统是一种遵循积木式原理制造的产品。它可以安装在后桥两半轴之间,一套设备同时控制两个后轮分别作出响应;也可以让两个后轮分别安装独立的伺服电动机以控制后轮的偏转角度。”

由于发动机后置,保时捷911车型不可搭载类似麦格纳为宝马提供的那种中置式主动式后桥转向系统。另外,ZF为保时捷提供的方案中,很多零部件可在不同车型中通用,只有例如壳体或者转向杆连接件等特殊部件是按照具体车型特点而单独设计的。

“另一优点是ZF将自主研发的转向控制器集成在这套电控主动式后桥转向系统中,因此该系统是一种高效的‘即插即用’式。” Frank Berger先生说道。

由于采用了按需供电的能量管理算法,AKC技术可以非常好地节约能源,只有在转向动作真正出现时才起动。在其它情况下,ZF的电控主动式后桥转向系统通过执行器实现自锁,从而确保了不消耗电能。此外,ZF开发的创新性伺服控制系统有着很高的定位精度,位置调整的精确性高达0.08 mm。

第三,基于AKC技术开发的电控主动式后桥转向系统拥有与动态驾驶辅助系统联网的能力。“ZF提供的电控主动式后桥转向系统可以在地面出现无规律起伏的情况下为ESP提供μ-Split(左右两侧路面的附着力不同)制动补偿支持;当车辆的前轮采用主动式转向控制时,AKC技术可以提供相应的转向校正;另外,电控主动式后桥转向控制系统也是ADAS的一套冗余备用设备。若车辆在高速公路上出现电子转向系统意外失效的情况,主动式后桥转向系统至少可以保持车辆在正确的车道内继续行驶,避免因偏离车道而造成事故,直到驾驶员再次取得对车辆的控制。

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