新能源轻型商用车转向系统发展浅析

新能源轻型商用车转向系统发展浅析

摘要：转向系统是用于改变或保持汽车行驶或倒退方向的装置，其功能是根

据驾驶员的意愿控制车辆的行驶方向，是汽车诞生以来最重要的系统之一。

转向系统用于改变或保持汽车行驶方向，是汽车底盘系统的重要组成部分。

随着电动化、智能化和网联化的不断发展，汽车转向系统也面临着不断升级的挑战。本文基于新能源轻型商用车行业现状对转向系统发展趋势进行论述。

关键词：新能源轻型商用车；转向系统；发展

为了实现L4、L5级别自动驾驶，转向系统发展的终极阶段必然是线控转向。线控转向系统以电线连接取代了机械转向系统中转向盘及转向轮之间的机械连接，是近年来汽车转向系统研究的热点，尤其是对L4和L5阶段的自动驾驶。然而，

由于线控技术取消了机械转向传动轴转向传动轴等传统的机械构件，转向控制器

根据方向盘或自动驾驶控制单元的指令驱动转向电机，从而实现车辆转向功能。

但线控转向目前在商用车领域还处于起步阶段，真正实现量产应用言之过早。基

于此，本文详细论述了新能源轻型商用车转向系统发展。

一、转向系统概述

汽车上用来改变或恢复其行驶方向的专设机构称为汽车转向系统。其分为机械、动力转向系统两大类。①机械转向系统以驾驶员的体力作为转向能源，其中

所有传力件都是机械的，由转向操纵机构、转向器、转向传动机构组成。②动力

转向系统是兼用驾驶员体力和发动机动力为转向能源的转向系。在正常情况下，

汽车转向所需能量，只有一小部分由驾驶员提供，而大部分由发动机通过动力转

向装置提供。但在动力转向装置失效时，一般还应能由驾驶员独立承担汽车转向

任务，所以动力转向系是在机械转向系的基础上加设一套动力转向装置而形成的。对最大总质量在50t以上的重型汽车而言，一旦动力转向装置失效，驾驶员通过

机械传动系加于转向节的力远不足以使转向轮偏转而实现转向，故这种汽车的动

力转向装置应特别可靠。

二、新能源商用车市场推广存在的瓶颈

1、在汽车造成的大气污染中，重型货车占很大比重，然而纯电动卡车的电

池重、整车质量大，而且占用货车的货舱空间，在总重不变情况下载重量减少。

2、纯电动汽车的短板是续驶里程和充电时间，尚不能满足量大面广的远程

公交、双班出租、城市物流、长途运输等市场需求。目前，纯电动汽车的续航里程、充电时间、电池寿命等亟待解决。

3、以自卸车、洒水车、抑尘车为主的纯电动专用和工程机械车型总重普遍

高达18t、装电量动辄接近300kW·h，这样的参数配置能否在购置、运营、维护

过程中，突显成本优越性成为推广关键所在。

4、目前行业整体成本控制水平难以匹敌燃油车，导致整车成本高于同等配

置的传统燃油车价格，对于终端消费者的购车支出压力相对较大。

5、产品成熟度偏低，故障率相对偏高，导致终端消费者质疑产品研发和质

量管控问题，担忧汽车综合运营成本、电池寿命和更换价格、单次充电行驶里程

及售后服务等问题。

三、新能源商用汽车及相关产业的发展思路

1、拓宽车型概念，多种车型并进。新能源车辆不仅包括客车、轻卡、中重卡，还包括汽车、工程车辆、矿用车辆、特种车辆。其中，工程车辆包括挖掘机、泵车等，国内多个商用车公司已着手开发油电混合动力的挖掘机，该领域的市场

前景较好。另外，整车质量达到70 t以上的矿用车辆，必须采用电动轮技术，

也应包括在新能源车辆之中。

2、市场决定方向，多种技术兼顾。新能源汽车包括混合动力汽车、纯电动

汽车(包括太阳能汽车)、燃料电池电动汽车、氢发动机汽车、其他新能源(如高

效储能器CNG、LPG、二甲醚)汽车等各类别产品。

发展纯电动汽车能有效避开发动机、自动变速箱控制等国内企业的技术软肋，但目前纯电动商用车的续驶里程尚不能满足实际需求，而且造价过高，对充电站、

电池快换站等基础配套设施要求高。从市场化角度讲，混合动力技术更具优势。因此在着重发展纯电动技术的同时，应兼顾混合动力等其他新能源技术的发展，对热点技术进行针对性的跟踪、研究。

3、依托产业联盟，完善产业链发展。零部件性能差、产业链不完善等阻碍

了新能源车辆技术的发展，具体表现为电机厂家资源稀少，电动助力转向、冷却水泵等资源少，配套资源性能、可靠性、耐久性不能较好地满足整车使用要求。

产业链的完善涉及到零部件、整车厂家等多个单位，只有通过新能源产业联盟所特有的“官、产、学、研、用”为一体的保障机制，才能充分调动各单位积极性，促进新能源技术的飞速发展。

4、推进电池梯次使用，降低周期使用成本。通过动力电池的梯次使用，延

长电池的生命周期，降低新能源商用车的使用成本。新电池先用在电动车上，当使用3～5年后，电池可利用率下降到新电池的70～80%，此时动力电池可用于智能电网的储能系统；当继续使用5～8年后，电池可利用率下降到30～40%，电池可作为商场的后备电源；继续使用2～3年后，回收及部分零部件再生。

5、使用风电和光伏电，促进新能源产业整体发展。应提高风电和光伏电在

新能源汽车充电站中的使用比例，实现新能源汽车真正意义上的零污染，也能促进风电、光伏电等新能源产业的发展。

四、新能源轻型商用车转向系统发展趋势

循环球液压助力转向系统广泛应用于轻型商用车，转向系统的特点是产生和传递大扭矩，适用于轻型商用车转向轴偏重的转向需求。其缺点也较明显，转向杆系相对复杂，自由间隙比线性转向系统(齿轮齿条转向系统)更难控制。

汽车的发展趋势之一是智能驾驶甚至自动驾驶，而传动统的液压助力转向系统(EPSHPS)不能满足自动驾驶条件下的转向需求。目前，电动助力转向系统(EPS)广泛应用于乘用车，具有环保、节能、操控舒适等优点，可满足L3自动驾驶的

需求。然而，EPS在商用车领域几乎无应用，根本原因是商用车的转向轴载荷较