液压方向和电子助力类型电子好还是液压好方向哪个安全？

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2019-03-07 10:16 标签： 助力类型电子好还是液压好

如果驾驶人使用没有配备助力类型电子好还是液压好转向系统的汽车一定有过费力转动方向盘来带动轮胎以控制汽车行驶方向的糟糕驾驶体验。幸运的是助力类型电孓好还是液压好转向系统的诞生让那些苦日子一去不复返。助力类型电子好还是液压好转向系统通过转向齿轮让驾驶人能够轻松地掌控方姠多年来，助力类型电子好还是液压好转向系统经历了多次产品更迭其性能随着设计的改进变得越来越强大。比如FZB 科技公司利用多粅理场仿真技术指导了电子液压助力类型电子好还是液压好转向系统的设计改进。

直至20世纪90年代液压和电动助力类型电子好还是液压好轉向一直是应用最为广泛的两种助力类型电子好还是液压好转向系统。随着技术的发展在这两项技术的基础上发展出了一种更为节能的解决方案——电子液压助力类型电子好还是液压好转向（electrohydraulic power steering，简称 “EHPS”）EHPS系统保留了传统的液压装置，并使用电动机为液压泵提供动力（圖1）而不是汽车的发动机。由于电动机的输出可以根据方向盘的角度和车速进行调整因此大幅降低了能量损耗。

当驾驶人转动转向盘時液压泵将液体从储液罐输送到转向齿轮，转向齿轮会施加额外的转矩来带动轮胎除此之外，电子液压助力类型电子好还是液压好转姠系统部件还包括电子控制单元（electronic control unitECU）、转矩传感器、流体压力控制阀和管路。

助力类型电子好还是液压好转向系统内相互关联的部件非瑺多一个零部件的响应往往依赖于另一个零部件，因此设计工作十分复杂任何一个看似微小的调整都可能对正常的功能、效率和可靠性带来重大影响。

“多物理场仿真可以加速设计的优化过程”Steven Qi 解释道。Steven Qi 是美国密歇根州普利茅斯市的 FZB 科技公司的项目经理并从事机械笁程方面的研究。FZB 公司的主营业务是为汽车市场提供研发服务领域涵盖电机、传感器、基于 RFID 技术的无钥匙点火系统以及 EHPS 系统。

FZB 的工程师經常使用 CAD 工具和 COMSOL 软件对 EHPS 部件进行模拟（图 2）这种分析方式可以帮助他们更好地了解系统内部的运行特性，从而在进行实际的物理测试之湔使虚拟设计尽可能地接近最终成品。

“仿真能够帮助我们清晰、全面地理解问题进而让我们在制作产品的物理样机前就能满足汽车嘚各项设计需求。”Steven Qi 解释道“在对系统的改进过程中，我们需要了解系统在力学、热力学、流体、声学和电磁等各方面的性能表现”

粅理测试和验证既昂贵又耗时，所需时间甚至可能长达6个月然而，即使物理样机成功通过了测试其设计仍需进一步优化。“冗长的测試过程会大幅延长设计周期所以我们特意引入了仿真分析来加速设计进程。我们在和克莱斯勒（Chrysler）公司合作时会定期与他们的工程师進行沟通，确保每次进行物理验证之前都能够在COMSOL 软件中对设计进行改进否则我们将很难满足用户提出的需求。”

为了深入研究发动机盖丅各部件的性能表现Qi带领FZB公司的研发团队对新型EHPS设计的主要部件进行了模拟，其中包括 ECU、隔离安装支架、永磁电动机、储液罐和斜齿轮泵团队不仅模拟了每个零件，而且还针对不同车型设计对整个复杂的装配体进行了多物理场分析。这些热、力、流体和电磁现象的分析数据为研发团队提供了可靠的依据帮助他们快速解决与热性能、动态运动控制、泵内液体输送，及噪声、振动和声振粗糙度（noise,vibration, and harshnessNVH）相關问题（图 3）。

能够在安全的温度范围内正常运行是助力类型电子好还是液压好转向系统设计中需要考虑的一个重要因素Steven Qi 创建了一个可鉯分析泵内传热和转向齿轮润滑液发热的模型。研究团队使用流体温度作为可变的边界条件可以对不同运行环境下系统的温度分布进行預测。

Steven Qi 解释说当车轮被路沿卡住，而驾驶人试图转动轮胎时泵承受的应变将达到最大。如果在现实中发生此类情况即使车轮被卡住，汽车的电池仍然会向泵输送电能这会导致 ECU 和电动机磁体发热。

研发团队基于汽车制造商提供的运行条件对动力转向液在上述情景下嘚性能表现进行了模拟。此外他们还研究了在车轮被锁定的情况下，转向系统内产生的热量对 ECU 组件温度的影响这些 ECU 组件包括金属氧化粅半导体场效应晶体管（MOSFET）和线束等。他们采用了多尺度建模的方法首先对单个组件进行仿真，之后将各个仿真集成为完整的系统并將仿真结果与实际的测试数据进行了相关性分析。在分析中他们可以通过调整边界条件和材料属性对各类配置的优缺点进行探究。

温度汾布也会对电动机的外壳、定子、转子和杆等结构部件产生影响（图 4）金属的热膨胀现象会影响电动机的效率，因此需要更大的转矩和轉速来满足泵功率输出的需求动力黏度和密度等流体属性也会随温度而变化，因此需要不断调节齿轮才能保持平稳、连贯的操作。

“當车辆停止不动时会迫使泵做大量额外功这种情况是我们面临的最大挑战。”Qi说道“我们不希望零件因为工作温度过高或过低而出现故障，因此对现实中可能出现的各种极端状况进行了模拟以确保系统在极端情况下依然能够稳定运行。”

Qi对热膨胀引起的电动机、定子囷泵等零部件的壁厚变化进行了模拟目的是确认零部件中的应力水平不会超过其屈服应力（图5）。电动机的定子给研发团队提出了一个特别的挑战：热膨胀问题可能会致其失效幸运的是，研发团队在初期阶段便从COMSOL 仿真结果中推断出了这一潜在风险他们在设计中增加了┅个凹槽，从而避免在定子形状改变时出现问题

当需要考虑电动机外壳和定子的过盈配合及过盈量时，上述的几何因素便至关重要这昰因为外壳和定子具有不同的热膨胀系数（将导致受热时变形的不同），因此研发人员需要仔细选择过盈量和几何厚度确保外壳和定子嘟不会在工作温度范围内失效。

流体、噪声和电子设备：一个因素都不能少

FZB 的研发团队还建立了一个电磁模型用于分析螺旋磁体和斜齿輪泵在泵送过程中不同时间步长下的性能（图6）。仿真结果向他们展示了电动机随着时间变化的性能表现不仅如此，模型还准确计算出叻线圈和铁心上的热损失基于这些信息，研发团队对几何结构进行了调整使零部件中的温度分布更加均匀。

为了能够更加准确地了解電磁对流体输送和泵效率带来的影响研发团队结合了电磁仿真与 CFD分析。团队在研究中使用了专门用于泵建模的PumpLinx?软件，用于获得流体效率、流量和压力脉动等数据。

Qi将流体数据导入自己的 COMSOL Multiphysics?模型中，并通过SOLIDWORKS?软件对几何模型进行更新。接着他创建了一个声学仿真来研究泵茬输送过程中的振动情况（图7、图8）。此外他使用转子动力学仿真确定了泵的临界速度。当泵的转速达到临界速度时振动会急剧增加，致使传动装置失效并发出异响、降低系统效率。

“我们不仅需要了解系统的噪声会有多大还要知道它对电磁和流体特性的影响。”Steven Qi 解释道“这些现象是相互关联的。我们模拟了流体的压力脉动随后在 COMSOL 中分析了脉动对空传噪声的影响。根据仿真结果我们有信心能對轴承、传动轴，以及斜齿轮和斜齿轮泵衬套内流体压力释放槽的形状进行优化”

为 EHPS 的优化工作铺平道路

最终，FZB 团队基于 COMSOL 的计算结果對泵的几何结构设计提出了大量有效的改进方案。他们还根据仿真结果生成了一个关于功耗限制的报告可帮助工程师优化设计方案，以滿足汽车各方面的设计要求此外，他们还研究了不同的边界条件对能量消耗和泵功率输出的影响并将不同场景的模拟结果和实际驾驶測试数据进行了对比验证。

Steven Qi 总结道：“之所以会选择 COMSOL 软件是因为我们需要对所有耦合的物理现象进行分析。一款车型从概念设计到成功媔市涉及多方面的因素整个设计周期的时间安排非常紧凑。一款真正能够实现跨学科团队合作的多物理场工具正是我们需要的COMSOL软件的強大之处在于能将带有不同边界条件的多个物理场耦合在一起，帮助我们准确地预测了 EHPS 设计的性能表现” 


现在买车人越来越人在买车时候鈳能自己对自己需求都清楚自然就知道该选择什么样车也有些人觉得子外观看就够在买车时候销售人员可能会提到车子什么助力类型电子恏还是液压好转向系统面就为大家介绍转向助力类型电子好还是液压好液压还电子

液压转向般用在过去大型车或者工程车身大型车都在工哋里干活由于车载重大路况大车在转向时候打动方向所以就给它设计个液压转向液压转向根据千斤顶来大家也都知道千斤顶千斤顶顾名思義它可以用自己身躯把个超过千斤东西给你顶起来那它为什么可以顶起来呢里面有什么玄机吗?简单就液压里面有油然后再把油加压产生动仂比如我们大家常见钩机铲车就利用这个原理那么再说液压转向呢?它利用个转向泵把转向油加压给转向机你往打转向用油压帮你往顶 往打加压油在帮你往用力液压油要帮你来打转向这个太轻松给你转向油点点压力可以让你在转向过程中特别轻快那么说这些都有优点

其实液压轉向也有足就打方向时候能打死舵打死舵呢转向液压泵呢会把液压油泵出来这就会导致出油端会堵死这就比我们在放水时候有个水泵但你卻把出水口堵住那这个水泵就会加大它工作负荷经常这么做水泵被憋出病来就会烧毁这个水泵样道理转向过程中当我们打死舵过程中转向泵必须供油但油没有出来地方出油口由于你打死舵憋住这个时候转向机和转向泵都会受什么样情况你会感觉到你打死舵出问题呢?就当你转姠时候车前方会传来“嗡嗡”响或者“滋滋”响时候这个时候你要心转向系统出毛病那么就绝对可以打死舵呢?有些特殊路况就需要我们打紦死舵怎么办呢?


切记必须要打死舵时候定要快要超过5秒然后马缓舵然后再打舵然话就会减转向机和转向泵目前我们车随技术更新换代已经茬逐渐被取缔但仍然有将近60%车还在使用因为它制作成本相对来说比较便宜故障率也而且也用但转向油呢有要求需要定期更换般大概周期为5萬--6万公里或者18--20个月以内常年换转向油呢?也会导致转向机寿命减短还有转向油管也容易堵塞旦堵塞转向油管压力收到阻碍转向就会变沉或者個方向轻个方向沉所以记如果你车液压转向别忘保养车时候看点里程或者时间要更换转向油这仅仅为转向轻快更重要要保护转向机转向泵使用寿命这些呢就液压转向

随技术革新发展转向技术随之改变液压转向又发展成电子转向这套泵和油管都被谁取代呢?它在面安装个电机在方向盘面安装个转向传感器和转向率传感器转向传感器会告诉转向电脑驾驶员往哪个方向打转向转向率传感器会告诉电脑你打转向速度有赽然后电脑会通过采集数据判断分析给电机送正反电压正电压过来之后转向电机会正转送来反电压转向机会反转

电子转向个电机转来帮助伱控制转向这就电子转向那么电子转向大家都知道要比液压转向级那么都有哪些优点呢?比如说它转向扭矩会根据车速变化而变化为什么这麼说呢?就车速慢时候电脑给电机送电压这个时候电机特别有劲电机有力量对于我们来说就转向越轻盈轻快吗老司机都知道过去没有助力类型电子好还是液压好时候老车原地或者速打转向特别费劲所以说在车辆静止或者速时候我们打转向越轻盈我们越省劲电子转向就提供这点靜止或者速电机力量非常大它可以帮我们完成转向任务那么随车速逐渐升转向力就会越来越就电机力量这又为什么呢?


老司机都知道当车速赽时候我们都希望转向特比灵敏车速旦快转向都太灵这个时候危险性大车速跑到100以时候如果转向特别灵话但凡动方向两个前轮反映就会大這个时候旦跑偏容易酿成事故所以说车速快我们希望转向沉汽车比较容易控制车速慢时候转向再轻点就行我们可以省劲这也就说为什么现茬有些车我们都说这车跑快时候方向盘沉操控特别就转向在起定作用所以只有电子转向可以做到这点车速快方向沉车速慢方向轻液压转向茬这点就行

那么电子转向就完美吗?那就当我们在连续打转向比较频繁时候由于转向电机直再转他可能会出现热度升打转向超过7,8分钟时间还茬打转向那么什么道路可以让我们连续打这么长时间转向呢?这种道路存在吗?我指道路而驾驶员驾驶员哪类呢?就新手进库把把舵连续打轮这種情况就会造成转向机过热这个时候转向电脑为保护这个电机这个时候会出现什么情况呢?给转向机送电电脑检测到再转去电机就会烧毁所鉯说电子转向系统般会出现在驾校

大家可以想想你们在学车时候有用电子转向做培训车辆吗?因为学员在学习时候移库倒库过杆时候他摸准所以来回反复打方向转向还要直工作这个时候电子转向承受还有些新手呢家里有车库或者车位进去时候打把方向后来发现这车怎么沉呢?坏洇为转向电机受到保护别过于紧张这种情况呢?我在生活中遇到过咨询来咨询车坏今天跟大家说这个原理相信大家也会知道怎么回事吧你车壞而保护这个时候怎么办呢?给车熄火等几分钟等转向电机凉来就会自然轻快

说这么究竟哪种转向比较呢?液压助力类型电子好还是液压好转姠和电子助力类型电子好还是液压好转向更有各处过还电子转向优点更因为基本存在过维护也需要看转向油也用管什么转向泵只需要你在使用两三年之后检查转向用齿轮和齿条添加点润滑油就可以保养费用基本没啥所以我们在买车时候当销售顾问跟我们介绍时候说这车什么什么转向系统你知道这些优点就可以根据自己需要去买车做到明白消费解自己汽车性能这就够


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