Inovacije in prihodnost električnih krmilnih sistemov za gospodarska vozila
Sredi vala elektrifikacije vozil in inteligence vstopa avtomobilska industrija v kritično prehodno obdobje od funkcionalnih vozil k inteligentnim vozilom. Ta preobrazba je spodbudila hiter razvoj številnih vrhunskih-tehnologij, med katerimi jekrmili-z-žicotehnologija podvozja-eden temeljnih temeljev inteligentne vožnje-označuje prihod nove avtomobilske dobe. Uresničitev-avtonomne vožnje na visoki ravni bo v prihodnosti v veliki meri odvisna od tehnologije krmiljenja-s-žično šasijo.
Tehnologija krmiljenja-po-žici nadomešča tradicionalne mehanske povezave z električnim prenosom signala, razbija omejitve običajnih krmilnih mehanizmov in prinaša revolucionarne spremembe pri nadzoru vozila. Šasija za krmiljenje-z-žicami običajno združuje pet ključnih sistemov: krmiljenje, zaviranje, vzmetenje, pogon in prestavljanje. Njegove glavne prednosti so kompaktna struktura, močna vodljivost in hiter odziv.
Nato se osredotočimo na osrednjo domeno tehnologije krmiljenja-z-žico. V primerjavi z osebnimi vozili se gospodarska vozila soočajo z zahtevnejšimi izzivi glede krmilnih sistemov, kot so velike obremenitve, dolge medosne razdalje in zahteve glede več-osnega krmiljenja. Trenutno je primarna funkcija krmilnih sistemov gospodarskih vozil še vedno omejena na zagotavljanje osnovne pomoči pri krmiljenju. Napredne funkcije, kot so prilagoditev-pomoči glede na hitrost, samodejna vrnitev-na-središče, aktivno krmiljenje in avtonomna prilagoditev načinov pomoči ostajajo v stopnjah raziskav, razvoja in pilotne namestitve.
Hidravlični servovolan je še vedno glavna rešitev za gospodarska vozila. Vendar ima dolgotrajne-pomanjkljivosti, vključno z visokimi ravnmi hrupa, ne-nastavljivimi lastnostmi pomoči in nezmožnostjo podpiranja elektronskega nadzora ali krmiljenja-po{-žici.
S hitrim napredkom elektronskega nadzora in inteligentnih tehnologij krmilni sistemi gospodarskih vozil postopoma prehajajo na elektronsko krmiljeno krmiljenje in krmiljenje--z žicami. Ta premik je privedel do razvoja tehnologij, kot so elektro-hidravlični servovolan (EHPS),Električni servo volan(EPS) in različne nove konfiguracije krmilnega mehanizma. Ti elektronsko nadzorovani krmilni sistemi ne odpravljajo le inherentnih omejitev tradicionalnih hidravličnih sistemov, ampak tudi bistveno izboljšajo zmogljivost krmiljenja, zmožnost aktivnega nadzora, varnost vožnje in splošno izkušnjo vožnje.
Sistem elektro{0}}hidravličnega servo volana (EHPS) združuje tradicionalni sistem hidravličnega servo krmiljenja (HPS) z električnim motorjem in lahko ostane združljiv z izvirnim vmesnikom HPS vozila. Sistemi EHPS se pogosto uporabljajo v lahkih-, srednje-in težkih-tovornjakih, pa tudi v srednje-velikih in velikih avtobusih.
S hitro rastjo novih energetskih gospodarskih vozil-kot so avtobusi, logistična vozila in sanitarna vozila-se je vir energije tradicionalnih hidravličnih krmilnih sistemov postopoma premaknil z motorjev z notranjim zgorevanjem na električne motorje. Medtem so vgrajeni visoko{3}}napetostni akumulatorski sistemi omogočili uporabo visoko{4}}zmogljivih električnih črpalk. Sistem EHPS, o katerem govorimo tukaj, je v bistvu hidravlični servo krmilni sistem, ki ga poganja -zmogljiva električna črpalka.
12. maja 2020 je bil uradno izdan obvezni nacionalni standard GB 38032-2020 Varnostne zahteve za električne avtobuse. Člen 4.5.2 tega standarda uvaja nove zahteve za krmiljenje servo asistence med vožnjo: če pride do nenormalnega odklopa visoke napetosti razreda B, medtem ko se vozilo premika in hitrost vozila preseže 5 km/h, mora krmilni sistem vzdrževati servo pomoč vsaj 30 sekund. Za uskladitev s to uredbo ima večina električnih črpalk, ki se uporabljajo v sedanjih električnih avtobusih, strategijo dvojnega krmiljenja napajanja.
V lahkih-gospodarskih vozilih so sistemi električnega servo volana (EPS) postopoma postali glavna rešitev. Ti sistemi običajno uporabljajo električni kroglični krmilni mehanizem z kroženjem. V primerjavi s tradicionalnimi sistemi EHPS EPS odpravlja zapletene hidravlične komponente, kot so črpalke, rezervoarji za olje in cevovodi, kar ima za posledico preprostejšo strukturo. Posledično so sistemi EPS lažji, nudijo hitrejši odziv in zagotavljajo natančnejši nadzor.
V sistemih EPS pomoč pri krmiljenju zagotavlja električni motor namesto hidravličnega tlaka. Krmilnik natančno regulira moč motorja na podlagi signalov vrtenja volana. Ko voznik obrne volan, senzorji v realnem času zajemajo podatke o kotu in navoru ter jih posredujejo krmilniku. Po obdelavi krmilnik pošlje krmilne signale za pogon motorja in zagotovi ustrezno pomoč. Ko volan ne deluje, asistenčni sistem preide v stanje mirovanja, ne porablja dodatne energije in tako izboljša energetsko učinkovitost.
Trenutno so se na trgu začeli uporabljati nekateri-modeli gospodarskih vozil z majhno tonažoEPS rešitve, vključno z lahkimi-tovornimi vozili, ki jih je neodvisno razvilo naše podjetje. Razvoj tehnologije električnega krmiljenja postaja vse bolj raznolik. Nove konfiguracije krmilnega mehanizma, kot je zasnova ravne ojnice, so v razvoju in vztrajno napredujejo pri izpolnjevanju zahtev po visokem navoru gospodarskih vozil.
Trenutno so univerze in proizvajalci po vsem svetu razvili različne konfiguracije električnih krmilnih mehanizmov, ki lahko zagotovijo velik navor, ki ga zahtevajo gospodarska vozila. Te inovacije so vlile nov zagon v napredek tehnologije električnega krmiljenja za gospodarska vozila. Med njimi je veliko pozornosti pritegnila električna krmilna naprava s planetnimi zobniki. Vključuje ključne komponente, kot so-pomožni motor, cilindrični reduktorski mehanizem, planetarni reduktorski mehanizem in polžasti menjalnik. S kombinacijo planetarnih in cilindričnih reduktorskih mehanizmov ta zasnova učinkovito zmanjša hitrost motorja, hkrati pa poveča izhodni navor, s čimer izpolnjuje visoke-zahteve glede navora.
Medtem mehanizem polžastega gonila zagotavlja gladek prenos povratnega navora volana in obremenitev cestnega upora. Električni krmilni mehanizem s cikloidno vetrnico vključuje motor, reduktor s cikloidno vetrnico in reduktor s stožčastim zobnikom. Motor poganja cikloidni reduktor z vetrnico, ki se nato poveže z reduktorjem stožčastega zobnika in končno prenaša gibanje na vhodno gred krmiljenja. Ta konfiguracija ima kompaktno in prefinjeno strukturo, hkrati pa zagotavlja visok izhodni navor, kar zagotavlja lahko in odzivno krmiljenje gospodarskih vozil.
Elektromagnetni servokrmilni mehanizem uporablja elektromagnetna načela za doseganje-servo krmiljenja. Njegove osrednje komponente vključujejo letev-in-matico na vhodni gredi krmiljenja, ki se ujame s sektorsko nihajno gredjo, nameščeno v sklopu krmilnega mehanizma. Trajni magnet je nameščen na sklopu stojala-in-matice, medtem ko so elektromagnetne tuljave enosmernega toka nameščene v sklopih zgornjega in spodnjega pokrova. Poleg tega senzorji na krmilni vhodni gredi spremljajo stanje krmiljenja v realnem času.
Ko ECU krmilnega mehanizma prejme signale, povezane s kotom krmiljenja, hitrostjo in navorom, dovaja tok ustrezne velikosti in smeri elektromagnetnim tuljavam DC. Na podlagi načela, da se tako kot magnetni poli odbijajo in nasprotni poli privlačijo, se sklop letve-in-matice poganja, da se premakne, s čimer se vrti gred nihajnega sektorja in zagotavlja pomoč pri krmiljenju.
Z nenehnim napredkom tehnologij avtonomne vožnje so vse večje zahteve glede redundance varnosti v sistemih za krmiljenje-po{-žici. Trenutno demonstracijska vozila za avtonomno vožnjo običajno uporabljajo strategije redundance programske in strojne opreme, da zagotovijo operativno varnost. Vendar te tehnologije še niso bile široko uporabljene v-serijski proizvedenih gospodarskih vozilih.
Če povzamemo, izbira tehnologij krmiljenja--za gospodarska vozila se razlikuje glede na dejavnike, kot so obremenitev vozila, omejitve postavitve in zrelost tehnologije. Več tehničnih poti se zbližuje proti rešitvam električnega krmiljenja, kar označuje jasen trend v prihodnjem razvoju krmilnih sistemov gospodarskih vozil.
