每日侃车

　　新能源汽车热管理仿真培训课程7.13-7.14

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　　还记得多年前学驾照时，驾驶东风卡车，沉重的方向盘让移库成为极其痛苦的事情，同期的女生甚至因为转不动而哭泣，至今难忘。早起的很多轿车没有助力，驾驶起来也很费劲，尤其是原地打方向。到了今天，几乎所有的乘用车都有转向助力，使得驾驶变得轻松简便。

　　侃弟本期就给大家简单介绍下转向助力机构。大家都知道汽车在转向时轮胎与地面之间有巨大的摩擦力，如果没有助力转向，需要人的力气足够大。助力转发明之初是应用在大型汽车上，因为大型汽车车身重，如若不依靠助力转向机构，几乎无法转向。后来，助力转向也被广泛的应用到小型汽车上，使得驾驶更加轻松、敏捷，驾驶安全性也得到了很大的提升。

　　助力转向机构按照动力来源可以分为机械式液压助力，电动式液压助力和电动助力三种。

　　机械式液压助力转向

　　Hydraulic Power Steering简称HPS

　　机械液压助力转向系统由机械液压助力泵、油管、压力流体控制阀、V型传动皮带、储油罐等组成。

　　那他们到底是怎么工作的呢？首先大家要知道机械式液压助力转向系统动力源是发动机，发动机皮带带动转向油泵（也称为液压助力泵）工作，提供油压，转向控制阀控制油液流动的方向，推动活塞，进而产生辅助力推动转向横拉杆，提供转向辅助力，减轻驾驶员转动方向盘的力度。

　　使用液压助力转向系统的汽车，当车轮剧烈跳动和遇到坑洼路面导致轮胎出现非自主的转向时，油管中间的油压对活塞的作用能够很好的缓冲和吸收震动的作用，减少了方向盘的震动。但是仍然可以保持一部分的路感，保持驾驶乐趣。

　　机械液压助力转向的优点是技术非常成熟，可靠性高。

　　缺点是结构复杂，维护成本高（需要更换转向机油）。而且机械式液压助力系统助力力度不可调节，在高速行驶时，固定的助力效果使得其转方向盘过于灵敏，增加驾驶的危险性。此外，液压助力转向系统直接连接发动机不能独立开发动机工作，在车辆在行驶过程中，不是所有时间都需要转向，而发动机始终带动油泵旋转，油液不停的循环造成了发动机能量的损失和转向助力油损耗污染。

　　电动式液压助力转向

　　Electric Hydraulic Power Steering简称EHPS

　　电动液压助力转向系统的主要组成部分和HPS有很大的共同点，在液压泵、油管、压力流体控制阀、V型传动皮带、储油罐的基础上，增加了液压反应装置和液流分配阀，还增加了电控系统包括动力转向ECU、电磁阀和车速传感器等。

　　电动液压助力转向系统和机械式液压助力转向系统最大的不同是提供油压油泵的驱动方式不同，机械式液压助力的液压泵直接是通过发动机皮带驱动的，而电动式液压助力采用的是由电力驱动的电子泵，利用电控单元处理车速传感器数据，调节作用在转向盘上的助力，通过控制转向控制阀的开启程度改变液压助力系统辅助力的大小，从而实现辅助转向力随车速而变化的助力特性。

　　低速行驶时助力作用大，驾驶员操纵轻便灵活；高速行驶时助力作用减弱，驾驶员的操纵力增大，具有明显的“路感”，既保证转向操纵的舒适性和灵活性，又提高了高速行驶中转向的稳定性和安全感，使操纵轻便性和稳定性达到平衡状态，在一定程度上解决了轻便性和灵敏性的矛盾。

　　电动液压助力的电子泵的优点是不用消耗发动机本身的动力，电子泵是由电子系统控制的，不需要转向时，电子泵关闭，减少能耗。电动液压助力转向系统的电子控制单元，改变电子泵的流量来改变转向助力的力度大小。然而，电动液压系统使得转向系统机构更复杂，价格更昂贵，而且仍然无法克服液压助力转向系统的缺点，如效率低、耗能大以及油液污染等问题。

　　电子助力转向

　　Electric Power System，简称EPS

　　电子助力转向主要由信号收集传感器、电子控制单元和执行电机，减速增扭机构组成，结构简单。

　　电子助力结构相比前两种液压助力结构比较简单，转动方向盘时，转矩传感器把转向轴上下两端在转向力矩作用下产生的相对转角度差值，转化为电信号，传给转向ECU（即EPS稳定控制器），控制器根据转矩传感器和车速传感器、发动机速度传感器传递的信号来控制电机的转动方向及助力电流大小，而且将控制指令输送给电机，驱动电机转动。而电动机输出的扭矩经减速机构放大，推动转向柱或转向拉杆，从而提供转向助力。

　　电子助力转向有两种方式，一种将助力电机经减速增扭后直接连接在转向柱上，相当于电机直接帮助我们转动方向盘。另一种是将助力电机安装在转向拉杆上，助力电机推动转向横拉杆使车轮转向。

　　电子助力转向器的优点是结构紧凑、便于布置，转向轻便，但是其作用的力矩有限，路感的损失非常严重，所以一些性能车上依然采用的是液压助力转向。

　　可变转向比

　　现在一些高端车车上会装置可变转向比机构，可变转向比其实就是方向盘转动的角度与车轮转动角度的比值。

　　当车子低速时，电动助力转向调节机构与驾驶员转动方向盘的方向和角度完全相同，可以减少对转向力的需求。而在高速时，电动助力转向调节机构降低驾驶员转动方向盘的方向和角度，减少前轮的转动角度，提高转向稳定性。

　　▌侃弟总结：

　　这三种助力转向机构都有各自鲜明的特点，侃弟认为没有绝对的好与坏，只有适合自己的才是最好的。大家在选购车辆的时候，不妨认真看一下配置表，上面会注明助力转向的方式，比如液压助力或电动助力或电子助力，对驾驶质感有较高要求的朋友可以选择液压助力，注重舒适性的用户可以重点考虑电子助力。 需要注意的是电子助力和电动助力虽然只有一字之差，但是在结构上完全不同，前者不需要油泵油管等，同时也不需要更换方向机油，但后者需要更换方向机油，这些区别通过保养手册也能够体现出来。

　　DAS线控转向真的会对操控有帮助吗？

　　AutoLab

　　如果没有英菲尼迪挑起这个事，汽车的转向不会搞得这么复杂，就是传统的液压助力和流行的EPS电动助力，我们也不需要给大家解释什么DAS（Direct Adaptive Steering）线控主动转向。

　　什么是线控转向系统？在英菲尼迪的资料介绍里，DAS是上世纪70年代美国宇航局便已在宇宙飞船上采用电控系统，宇宙飞船上这套名为Flying by Wire线控转向系统。听起来非常高大上，不过70年代的电子技术，放在今天还灵不灵？

　　其实不必要把DAS线控转向搞得很炫乎，如果你把它理解为“电传动”，就好理解了。

　　DAS切断了机械连接

　　无论是传统的液压助力转向还是流行的EPS电动助力，它们都是由机械部件相联的，也就是方向盘和轮胎之间都是有机械相联，所以轮胎和悬挂的反应，都能在方向盘上找到感觉，这种感觉称之为“路感”。而英菲尼迪线控转向的原理就是，切断这种机械连接，方向盘只提供一个转向信号，而转动车轮的是另一套电动系统，这其实就是常用的“电传动”。

　　为什么要采用“电传动”？不用管那些与现实生活无关的宇宙飞船（除非你是外星人），现实离我们较近的是飞机和某些专用大型车辆。

　　美国的F-16战斗机是最早采用电传动的飞机之一。早前的战斗机也是采用液压或者拉线、拉杆式的机械连接来操纵，但飞机与汽车很不一样，如果允许大量的机械管线从驾驶舱穿过机身，再去操纵机翼和垂尾的方向舵和副翼之类，将会增加飞机的设计难度，而且管线也会增加飞机重量。还有过长的机械传递，也会降低传递速度。

　　还有一个原因是，战斗机飞行员会经常做超过几个G的机动动作，过载飞行时操纵杆反馈力将会非常大，飞行员会用非常大的体力才能拉动操纵杆（脑补一下电影中的镜头），这对作战飞行非常不利。而电传动靠电动机来驱动，等于解放了飞行员体力，也有利于做机动动作。

　　另一个例子是大型专用车辆，例如那些载重上百吨的矿山用车，或者是运载洲际导弹的大型车辆。由于车身尺寸太大而且车轮布局特殊，如果采用传统的机械转向，必须设计非常长和复杂的传动杆，这时候不如采用电传动转向来得更方便。

　　但对于普通轿车和SUV来说，上述遇到的问题都不存在，传统机械连接不会占用太多空间和重量，有了助力系统后转向已经足够轻松。对于反应速度问题，战斗机快速转向的需要瞬间把方向舵打到底，电传动非常有利；但对于与地面接触的轮胎来说，即使你想快速转向，决定的你转向快慢的是你底盘能力，而不是方向盘打得快不快，事实上开车时方向盘不能打得太快，会失控的。

　　这样说来，传统的转向系统已经足够应付。那么，英菲尼迪这个DAS线控转向意义在那里？

　　目前只有英菲尼迪Q50、Q50L部分高配车型和Q60装备了DAS线控转向，因为它们是英菲尼迪旗下最强调操控的车型。这套线控转向系统的构成与传统转向系统结构类似，也是由方向盘、转向柱、转向机组成，不同之处在于它多了3组ECU电子控制单元、方向盘后的转向动作回馈器、离合器。

　　离合器的作用是，万一上面那三组ECU都失灵了（我相信很难发生这种事），那么离合器可以瞬间把转向系统改为机械连接。额，原来DAS也是有机械连接的，只是平时不用而已。

　　转向反应的速度更快

　　首先是速度快，Q50L转动方向盘只是产生一个转向信号，然后把信号传递给电动机，让电动机去负责转向。这样一样它的转向速度就可以做到没有延迟，快慢也可以自由调节。有多快？上周我在一个“英菲尼迪挑战者历练营”上试驾Q50L，在原地泊车和跑蝴蝶桩这种车速较慢，但转向角度又需要非常大的驾驶环境，开Q50L就像玩游戏一样轻松，方向盘转得轻盈又快速。

　　DAS在泊车的时候非常轻松

　　我也曾在广东国际赛车场激烈开Q50L跑过赛道，在那些慢速弯中你打方向的角度可以小一些，几圈下来你就会发现驾驶变得轻松了许多。

　　在转向需要打得比较大的低速弯，DAS的感觉不错

　　还有一个好处是，电信号可以根据你方向盘实际转动的角度，给到轮胎一个真实的转向角度。而一些调校不好的机械连接，方向盘“虚位”会很大，方向盘好象与转向无关似的（一般出现在廉价车上），而DAS就可以避免这种情况发生。

　　提高驾驶舒适性

　　提高驾驶舒适性。由于没有机械连接，所以“路感”是不会传递到方向盘上，好处是如果你不需要这种路感的时候，例如城市里慢速行驶，或者是行经一些非常烂的路面的时候，DAS会过滤掉不必要的振动。一方面增加驾驶舒适性，另一方面对于很多没有太多驾驶经验的司机来说，有利于她们更平稳的把控方向盘。

　　走这种碎石路，DAS可以大大提高舒适性

　　当然开车不能完全没有路感，特别是对于经常把操控挂在嘴边的英菲尼迪来说。DAS的电脑通过传感器收集路面情况和车轮跳动数据，然后通过一个转向回馈动作器作出模拟的路感出来，甚至是打方向的回馈力度。

　　这不是GT5赛车游戏么？额，你说是就是吧。

　　DAS的副作用就是路感有点“假”

　　但这个模拟路感是一把双刃剑，它可以提高舒适性，但在激烈操控的时候又是另一回事。例如在铺装平整的赛道环境下，如果过慢速弯方向盘回馈变得不那么重要；但如果你是在过高速弯，当车身开始发生转向不足时，DAS模拟的路感会给你造成一种“很假”的感觉，加上Q50L推到极限时有点难足摸的底盘特性，这会很影响到你决定入弯的速度，还有在出弯时提前加油的时机（例如广东国际赛车场T8、T13弯）。

　　就如以前的手机拍照，拍出什么样子就什么样子了，是真实的；但现在还要什么美图秀秀。

　　与电子系统一起提供更强大的转向功能

　　不管好不好，反正英菲尼迪是在电子系统非常创新，也是最早推出主动安全系统的豪华品牌之一。所以英菲尼迪发展这套DAS线控转向，可以更好地与英菲尼迪Drive Mode Selector（驱动模式选择）技术协同工作，为驾驶员提供4种不同预设驾驶模式以及1个自定义驾驶模式选择功能。同时，DAS还可以与车道保持系统更好的配合，用电子系统控制一套电子的转向系统，是比控制机械更容易得多。

　　DAS与电子化系统融合更好

　　DAS线控转向与之前的EPS、可变助力、可变速度转向都不一样，人们对它的价值还存在观望。所以当英菲尼迪几年前在它的Q50装备DAS线控转向时，行内人都知道这是一件大事情，这个日本品牌成了第一个吃螃蟹的人，当然也对英菲尼迪的创新表示理解，这个品牌的精神一直是“敢爱”。

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