机械液压、电动助力和主动转向系统对比和优缺点解析

BMWCHE/2016-03-23/ 分类：技术解析/阅读：

由于在低速和原地时，一般不希望方向盘很重，这个时候也不需要什么路感，因此，理想的设计都是在低速时轻盈，高速时加重反馈，突出路感。这个目标在技术上实现起来，至今都不是很到位，都有或多或少的妥协。 ...

1、机械液压助力转向系统
11年前的BMW采用的是液压助力转向，采用油液为工作介质，推动齿条上的活塞左右运动达到助力效果，这种助力转向系统有60多年的历史。

优点：小体积可以实现大助力（车子越重越有优势），

系统惯量小，路感清晰，

液压油具有天然粘滞特性，提供柔顺手感

缺点：油耗大，发动机必须时刻带动助力泵，不管你是否打方向都消耗燃料

助力特性难以随车速变化，或实现代价昂贵

系统部件多，装配工艺复杂

无法做到免维护

容易污染环境

机械液压助力转向系统

为了实现液压助力大小随车速变化，必须对这套系统加入电控附件，成本基本翻一番。这里很多销售会误导你说是电子转向，虽然系统里面有了电脑和传感器，但其实还是液压助力系统。

2、电动助力（电子助力）转向系统
后来，为了克服液压助力转向的诸多缺点，工程师开始思考用电机提供助力。电动助力（电子助力）转向系统就问世了。

电动助力转向系统完全由电脑控制，所以可以很容易的实现助力随车速调节和故障诊断。而且它仅在有转向动作的时候消耗电力，明显比液压助力转向节能，整车油耗可以因此下降3-5%。

优点：
整体式的系统，方便了整车装配。

成熟稳定的产品，可以做到终身免维护。

原材料也很环保，都可以很容易的实现循环再利用。

缺点：

当然，电动助力也有它的天生弊端，这个往往只有开发设计人员才真正清楚。

首当其冲的就是泯灭了积极的路面反馈，驾驶者体验到的回弹力矩都是电脑虚拟出来的，所以让驾驶有种“戴了套”的感觉。

其次就是功率有限，不适合重型车，对汽车电力系统符合要求全面提高，缩短电池寿命。

无法察觉到两侧前轮气压不一致（对跑偏不敏感），容易导致轮胎过度偏磨。

电动助力（电子助力）转向系统

需要说明的是电动助力系统往往是转向比恒定的，不要和主动转向系统混淆了。

“电动助力转向都是采用了蜗轮蜗杆等类似减速机构的，机械部分转动惯量巨大！路面冲击先需要激励这个惯量，然后再传递到方向盘上，被你感觉到的才是“路感”。如果这个中间惯量很大的话，“路感”就很弱。就好比“隔山打牛”一样的道理。

液压助力系统的惯量如果是1的话，通常配套这台车需要的电动助力系统的机械惯量则在300左右。就这个区别，泯灭了真实路感。

为了让普通驾驶员还感觉有反馈，就只好用软件+电机控制策略，虚拟一个回馈作用力给驾驶员，感觉轮子还在路面上。其实，明白的人，心里都是没底的，只适合日常驾驶，因为你不能通过电动助力的回馈力来判断侧滑极限什么时候到来。”

3、主动转向系统

主动转向系统

为了在原地移库的时候减少方向盘来回圈数，因此开发出了主动转向系统，早期这个系统的基础其实还是液压助力系统，图片中可以看到助力油壶，但是设计者巧妙的引入了一套行星齿轮机构，通过一个小功率电机来驱动，可以改变输入到方向机的方向盘圈数。打个比方，某一工况下，你手上打了1圈，电脑命令电机帮你打半圈，小齿轮得到的最终输入信息就是两者的叠加，即1.5圈，对于驾驶者来说，就感觉打了1圈方向盘就到头了，起到了提高传动比的主观效果。因为有一个小电机参与了输入轴的旋转，所以“主动”由此而来。

车速慢的时候，圈数少，可以方便操作；车速高的时候，圈数多，可以提高转向控制精度。

由于主动转向系统是基于液压助力系统的，因此保留了所有液压助力系统的优点。但同时也没有避免油耗高、需要维护等缺点，反而以更加高昂的造价，限制了其使用范围。

在欧洲投放的初期，遭到很多车主的抱怨，觉得“需要很长时间来适应”，以及“需要选装一个关闭装置，来返回传统的转向系统”

主动转向系统的核心，电驱动的行星齿轮机构。

随着技术发展，ZF更新的主动转向系统，它其实就是上一代主动转向系统和电动助力系统的结合体。液压系统全部被电机替代，原有的液压系统的那些优势全部消失。换来的是低油耗、低排放、方便的发动机怠速扭矩标定策略，当然还更加方便4S店进行“维修”，出问题没法修，直接换总成，价格绝对惊人。

ZF的主动转向系统

4、线操控系统

当然，还有研发成熟的更高级技术作为储备，就是线操控系统，也叫做Steer-by-wire。转向系统没有机械连接，直接用电线传输信息和动力。

这套系统就好像在玩电脑驾驶游戏，转向角度通过方向盘转角传感器交给前轴上的电机去执行，路面的回馈被探测到，用过方向盘上面的一个回馈电机来模拟出来，让驾驶员感受到，就好像一些高级的游戏手柄一样。它的优点就在于可以方便的进行车身布置，左/右舵都不影响机舱布置，为OEM节约一大笔费用。另外还可以方便的实现多轴、多轮转向，自动泊车、自动驾驶等......

但是缺点也是显而易见的，你敢开吗？

这样的系统在德国是违反法规要求的，我们开发出来就在等待法规允许的那天可以批量应用。如今谁都知道中国是一个法规不健全的汽车市场，是一个极度喜欢新事物的汽车市场，是一个车主技术知识极度匮乏的市场，类似事情已经陆续在我国发生过，遇到类似情况，大家自己去识别。

线操控系统

总结：

方向轻的车子肯定没有路感。路感和舒适性是矛盾的。

但是方向盘单纯的重，不一定就是有路感。

而是打方向盘的力矩要随着转向角度的增加而增加，这个递增趋势越明显，就越有路感。

由于在低速和原地时，一般不希望方向盘很重，这个时候也不需要什么路感，因此，理想的设计都是在低速时轻盈，高速时加重反馈，突出路感。这个目标在技术上实现起来，至今都不是很到位，都有或多或少的妥协。
原文由“zhouhanlu”分享，感谢原作者。

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