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电控转向系统在智能汽车中的应用与挑战

汽车   2024-12-24 20:30   湖南  

智能汽车发展背景
自动化水平

智能等级划分


驾驶员作用

驾驶员在各级自动化水平中的作用


典型功能

各级自动化水平的典型功能


新的要求

对转向系统的新要求

  • Driver-Vehicle interaction

  • New HMI design 

  • Flexible positioning of the wheel 

  •  Hands on/off detection 

  • Driver intention recognition

  • Safety requirements

  • Fail operational 

  • Cyber Security



电控转向系统的应用
线控转向 功能/系统

线控功能 

系统通过电信号进行控制或者只是施加一个力，可以 存在液力或机械连接，如EPS系统通过给助力电机指 令对系统进行控制。

线控系统 

在驾驶员输入接口（如方向盘）和执行机构（如转向 轮）之间是通过线控（电子信号）连接的，即在他们 之间没有永久的液力或机械连接。

线控系统优点

• 碰撞安全性、车辆前舱布置可以得到改善 
• 方向盘转角和转向力矩可以完全独立设计 
• 实现四轮独立转向 
线控系统缺点 

• 较高的力反馈电机和转向执行电机的功率要求
• 复杂的反馈力实现方法 
• 由于冗余设备导致的高成本和重量


线控功能-->线控系统


自动化水平 应用一览

EPS在各类自动化水平智能汽车中的应用


典型系统 车道保持

车道保持系统（LKA）


关键技术 

  • LKA系统的人机交互 

  • 车辆位置检测/车道线检测 

  • LKA系统的评价

  • 驾驶员行为检测 

  • LKA激活和关闭的状态切换 

  • 避免驾驶员过度依赖该系统 

  • 松手检测 


典型系统 自动泊车

自动泊车系统（APS） 

• 检测及显示车辆周围环境信息，提取库位信息并自动将车辆引导进入库位 
• 若驾驶员干预方向盘，泊车中止


典型系统 紧急避障

紧急避障系统

根据驾驶员操作、本车信息和传感器测到的周围环境信息，通过制动和/或转向辅助驾驶员 避免发生碰撞[1]。



电控转向系统的挑战
安全可靠性

各类自动化等级对安全可靠性设计的要求不尽相同


设计难点 

Fail operational 带来的新挑战

• 功能安全需求的制定和验证更加复杂[1] 
• 系统安全架构实现难度加大[1] 
• 高安全性和低成本之间的矛盾[2]


Cyber Security需求增加


人机交互友好性

随着车辆自动化等级逐步提升，驾驶员与车辆的关系也在发生变化




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