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干货:电子助力转向,为什么会成为大势所趋?

2227 Views 20,08,2021 瑞特

PS到底是啥?请注意,它不是ESP(车身电子稳定系统),别搞混了哈。

它的全称是电动助力转向系统,无论是HPS还是EHPS,本质都还是液压系统,从外观上看,都有转向油壶


EPS的优点

上个世纪末,汽车工程师尝试用电动机驱动方向机,于是,电动助力转向系统问世。它又叫电子助力转向系统,即Electric Power Steering,简称EPS。

EPS是一套真正意义上的纯电转向系统,电脑直接控制助力电机,轻而易举地克服了转向系统的各种世纪难题。它的主要优势,如下。

1)通过程序,可轻松实现车速可变助力,不再受机械系统限制;

2)可轻松修改手感轻重,适应不同国家地区的车主喜好。上汽大众的途安,是大众PQ35平台的第一款本土车型,当年的第一批途安就通过OBD端自定义EPS助力级别。我记得方向盘从轻到重有14个选项,可惜出于保守考虑,厂方很快就封锁了这个权限;

3)仅在转向时消耗电力,整车油耗下降3%-5%。要从发动机上挖潜力,降4%的油耗还不损失动力,成本是巨大的,这也是很多以操控为荣的车企,后来不得不向EPS妥协的重要原因之一;

4)助力不再受制于发动机,发动机熄火不影响转向,发动机少带一个负载(助力泵),怠速扭矩管理也方便了,还有更多的动力用于加速,百公里加速成绩莫名其妙就提高一截;

5)一体式转向系统,整车装配效率极高,缩短造车节拍;

6)产品特性一致性好,不受环境温度影响,且终身免维护;

7)原材料环保,很容易实现循环再利用;

8)电脑系统,校正和故障诊断都很方便;

9)电脑可以主动干预转向,自动泊车成为可能;

10)再也不需要“方向盘打死会憋坏”的友情提示了。

正是因为这些优点,EPS曾在本世纪初的10年引起国内数十家大小企业争相投资开发,但其实EPS有很高的技术壁垒,众生领悟其真谛太晚,直至今日,存活者寥寥无几。

EPS并不是完美的系统

当然,EPS也有其天生的弊端。这个只有开发人员才真正清楚,在这里就小啰嗦两句。

1)EPS几乎完全泯灭了路面反馈,方向盘回弹都是电脑“帮”出来的,所以让驾驶有种“戴了套”的感觉。对于调校不到位的车型,这个套还是“干”的。正因为这个问题,宝马很晚才开始应用EPS。2005年,我还在德国ZF转向系统做开发时,宝马的EPS调校工作就接近收尾,结果直到2010年才开始大量应用。由于车主呼声强烈,宝马的M部门曾一度是全公司唯一拒绝EPS的部门。如今,保时捷跑车也不得不使用EPS,换取更高的燃油经济性和减少硬件复杂性。


保时捷911使用的EPS(ZF造)

2)助力功率有限,不大适合重型轿车,或者说,要想应用在重型轿车上,就得多花钱,多花精力,挤出更多的安装空间来。如果只靠增加个头来应对更重的车型的话,很快会遇到系统瓶颈。后来,人们把精力放在寻找效率更高的电机上,在有限的功耗下,进一步提升系统潜力,才使EPS可以问鼎自重1.8吨的轿车。

3)对汽车电力系统的负载要求全面提高,对发电机功率和蓄电池寿命都提出了新的挑战;

4)成本比普通HPS高,需要巨大的产量来分摊开发投入;

5)对前轮气压不一致造成的跑偏不敏感,如果两个前轮胎压不一致,司机不容易感知,可能纵容轮胎过度磨损;

6)由于电机天生的扭矩波动和中位“死区”,设计者需要花很多成本让EPS的助力手感逼近油滑的HPS;

7)必须对安全失效做极其完备的考虑。这是一套电信号“说了算”的系统,这就意味着它完全有可能抽疯地自动转向,车毁人亡。因此,与安全逻辑设计和产品故障的危害比起来,助力和回正手感作为性能实现,只是万里长征第一步。这也是为什么后来很多国内EPS开发单位不得不草草收场的重要原因之一,越有钱的公司越能开发出优秀的产品,越专业的公司越能接到订单,定位越高的公司越能赚钱,产量越多的公司越能把控产品故障率,品牌越强势的公司出的产品越有人追着用。因此,EPS市场是少有的不敢拼价格的市场,是一场“大者恒大”的游戏。


大众PQ35平台的EPS(ZF造)

ZF公司每年几百万套EPS的产量以及巨大的研发投入,已然成为业界公认技术最高,性能最好的EPS产品提供商,当然价格也可想而知。无论什么新车型要搭载EPS,车厂必骚扰ZF。我甚至还从很多国内车企那听说,只要ZF真心想配套,价格和竞标都不是问题。

不过,2015年初,受反垄断部门的影响,ZF公司的转向机业务被博世(BOSCH)集团全面收购,但那已经是在我离职创业之后的事情了,为免于被实力诺粉强行纠正,我索性在这里多一嘴。

当然,在美国、日本还有一些有名的EPS生产商,比如管柱式EPS就是日本NSK公司专注的领域之一(电机装在驾驶室内的转向管柱上)。


近几年,配备EPS的车型越来越多。大众、奥迪、宝马和奔驰新推出的轿车,大多数是全系标配EPS,很多国内企业也不甘示弱。考虑到EPS比HPS贵,另一方面,车价不断走低,造车成本不断压缩,车厂必须绞尽脑汁才能为高科技产品留出成本空间。


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