基于对标数据库的转向系统发展趋势分析

林成杰 陈晶艳 胡伟

摘 要：文章通过收集几百款车型的转向系统方案，对比分析各方案的转向形式，重量等信息，根据年份信息划分，分析转向系统的发展趋势;通过对比各主机厂的转向信息，按照车辆等级等信息划分，分析不同主机厂的转向系统开发策略;综合不同主机厂的策略以及重量、成本等信息提出更为合理的转向系统策略。

关键词：大数据;转向系统;发展趋势

中图分类号：U463.4  文献标识码：A  文章编号：1671-7988（2020）21-246-04

Abstract： This paper analyzes the steering system development strategy of different host plants by collecting the steering system schemes of hundreds of models， comparing and analyzing the steering form， weight and other information of each scheme. Firstly， analyzing the trend of steering system according to the year information division; secondly， analyzing the steering system development strategy of different host plants according to the vehicle grade information; finally， combining the strategies of different host plants with the information of weight and cost to put forward more reasonable steering system strategies.

Keywords： Big data; Steering system; Development trend

CLC NO.： U463.4  Document Code： A  Article ID： 1671-7988（2020）21-246-04

前言

转向系统设计时除了满足转向系统的性能要求，同时也需要考虑重量，成本及对标车的应用情况，才能使开发的转向系统在重量、成本、性能三个方面得到平衡。本文通过收集从2010年到2017年的354款量产车型的转向系统数据，通过该数据库分析了从2010年到2017年的转向系统的应用现状，并预测后续转向系统的发展趋势，为转向系统的设计提供支撑。

1 转向系统介绍

转向系统的发展[1]经历了最初的机械转向、液压助力转向（Hydraulic Power Steering，简称HPS）、电控液压助力转向（Electric Hydraulic Power Steering，简称EHPS）发展到目前主流的电动助力转向（Electric Power Steering，简称EPS），以及后续的线控转向系统（Steering by Wire，简称SBW）。

机械转向系统（图1）主要用于小汽车上面，随着人们对车辆操纵性能要求的提高，目前已经基本上没有用。

液压转向系统（HPS）（图2）在机械转向系统的基础上增加了液压系统。

电液转向系统（EHPS）（图3）在液压转向系统的基础上增加了电液转向泵，使转向助力能够随着车速变化，进一步提高了操稳性能。

电动助力转向系统（EPS） [2]是在EHPS的基础上取消了液压助力系统，采用电机助力。电动助力转向可以降低油耗，另外结构简单，布置方便等优点，已经是现在市场的主流。

电动助力转向系统[3][4]根据电机和减速机构布置在不同的位置分为：管柱助力EPS（C-EPS） （图4），小齿轮式助力EPS（P-EPS）（图5），双小齿条式助力EPS（DP-EPS）（图6），齿条式助力EPS [5]（R-EPS）（图7）。

2 智能化转向系统发展趋势

除了由液压系统升级为电动助力系统，由于汽车越來越电动化，智能化，自动驾驶汽车也越来越被关注与熟知。自动驾驶[6]通过集成各类电子电器，在提供更舒适安全的驾驶体验的基础上，对车辆的可靠性也提出了更高的要求。电动助力转向系统除了实现 转向功能外，如何保证转向功能不失效，相应的也成为目前转向行业面临的重要课题。

自动驾驶按照 SAE J3016 标准[7]共划分为 5 个等级。为满足不同等级的自动驾驶，目前电动转向系统的主流设计是按照ISO26262功能安全要求进行开发。

结合自动驾驶等级，整车对EPS的功能要求，对EPS的容错等级[8]相应提出不同的需要，从而要求EPS系统设计不同的冗余要求。

3 数据分析

从2010年开始统计，总共有354款车型，车型年代分布情况如图8所示：

转向系统的应用情况如图9，其中HPS只有65款，EPS为289款，可知目前EPS已经成为行业的主流：

对EPS的种类又进一步区分，由于C-EPS低成本的优势，C-EPS的占比为47%，如图10所示：

通过时间来看转向的发展趋势的话（图11）：1.HPS从2013年的应用逐渐减小，并慢慢退出历史舞台;2.EPS从2013年后开始大副使用，其中主流为C-EPS和R-EPS;3.客户对转向性能的要求更高，由于R-EPS的转向响应相对C-EPS更快，R-EPS在2016后的应用大副提升。

4 各主机厂应用分析

按各主机厂，转向类型及汽车等级来进行归类，可以发现各个主机厂的转向造型策略，如表2：

以上分析可知：

（1）大部分主机厂都已采用了DP-EPS或者R-EPS;

（2）丰田TNGA平B级车，如新一代凯美瑞，汉兰达等车型，通过CEPS更换为REPS来提高转向性能;

（3）本田B级车，如雅阁，通过由PEPS更换为DP-EPS来提高转向性能。

5 总结

综上所述，从转向性能，重量，成本，发展趋势等来分析不同转向系统的特点，如图12所示。

通过对标车的分析，分析了转向的发展趋势，特别是EPS的应用情况，目前EPS已经成为市场主流，对于性能的更高要求，DP-EPS及R-EPS也更多的被应用。

最后通过对各个主机厂不同车型的转向应用策略分析：A级及以下车型，考虑到成本原因，绝大部分还是采用C-EPS;B/C级车型为提高转向性能均已采用DP-EPS或者R-EPS。

结合转向系统的特点，转向系统发展趋势，国外主机厂的转向应用策略，提出了更合理的转向应用策略（圖13，图14）。

参考文献

[1] 杨越，王猛猛，吴明涛.汽车转向技术发展综述[J].北京汽车，2012（4）： 35-37.

[2] 陈慧.电动转向和主动转向的发展趋势[J].汽车与配件，2009（27）： 14-16.

[3] BADAWY A A， BOLOURCHI F， GAUT S K. E· STEER system redefines steering technology[J]. 1997，105（09）：15-18.

[4] YUJI KOZAKI， GORO HIROSE， SHOZO SEIKIYA，et al. Electrical Power Steering（EPS）[J].1999.

[5] H MIYAZAKI，Future views on EPS system technological develop -ment， JTEKT ENGINEERING JOURNAL English Edition No. 1009E（2012）.

[6] 胡伟，林成杰，吴虎强.自动驾驶汽车下电动助力转向发展研究[J]. 汽车零部件，2019， 127（01）：89-92.

[7] SAE International.Taxonomy and definitions for terms related to driving automation system for on-road motor vehicles： SAE J3016 [S].2014.

[8] 徐平，郑虎.自动驾驶中的电动助力转向系统[J].汽车电器，2018（6）.