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电子电气架构 --- 后轮转向的一点事情

我是穿拖鞋的汉子,魔都中坚持长期主义的汽车电子工程师。

老规矩,分享一段喜欢的文字,避免自己成为高知识低文化的工程师:

做到欲望极简,了解自己的真实欲望,不受外在潮流的影响,不盲从,不跟风。把自己的精力全部用在自己。一是去掉多余,凡事找规律,基础是诚信;二是系统思考、大胆设计、小心求证;三是“一张纸制度”,也就是无论多么复杂的工作内容,要在一张纸上描述清楚;四是要坚决反对虎头蛇尾,反对繁文缛节,反对老好人主义。

不觉间来到春末五月,横坐在电脑前,敲击点文字,对自己也算一个时间的记忆,多年后再次点击,也期待那时会像触发记忆的闸口,让现在的这点岁月传递至那时那刻。

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想象一下这样一个世界:平行泊车变得轻而易举,高速拖挂行驶时感觉平稳,驾驶大型车辆过急转弯也不在话下。这就是后轮转向系统(RWS)的强大之处…… 而这仅仅是个开始。

一、什么是后轮转向?

后轮转向系统如同为车辆增添了一双“隐形的手”(或额外的转向轮),帮助驾驶者提升操控性、舒适性和信心。与仅前轮转向的传统车辆不同,后轮转向系统允许后轮也参与转向,从而显著增强车辆的可操控性和稳定性。

1、低速行驶场景

后轮与前轮反向转动(即后轮向与前轮相反的方向偏转),使车辆的转弯半径大幅缩小。这一特性尤其适用于:城市狭窄停车位:轻松完成平行泊车或垂直泊车。拖挂行驶:精准操控拖车,避免因车辆过长导致的转向困难。

2、高速行驶场景:

后轮与前轮同向转动(即后轮向与前轮相同的方向偏转),从而增强车辆的稳定性,尤其在高速变道,减少车身侧倾,提升行驶平稳性。急转弯降低大型车辆(如卡车、SUV)的侧滑风险,提高操控信心。

二、为什么驾驶者需要后轮转向系统?

大型车辆在狭小空间内也能拥有出色的可操控性:后轮转向系统让驾驶像 SUV、卡车和电动车这类轴距较长、体积较大且较重的车辆变得出奇灵活。后轮转向系统让驾驶大型车辆感觉如同驾驶小型车辆一般 —— 无论是过弯道、挤进狭小的停车位、在拥挤的城市街道中穿行,还是挂接拖车。

大型车辆在高速行驶时也能拥有出色的稳定性 —— 即使在牵引和拖挂时也是如此:后轮转向系统通过在快速变道、规避操作甚至遭遇突发侧风时改善车辆的操控性,提升了车辆的响应性、稳定性和安全性。它还能提升驾驶者的舒适度,减轻疲劳感,尤其是在长途牵引和拖挂行驶时。

1、后轮转向的技术原理

机械式后轮转向通过连杆机构直接连接后轮与转向系统,结构简单但灵活性有限。电控式后轮转向(Active RWS)通过电机或液压系统独立控制后轮转向角度,响应更快且可编程,是当前主流方案。

2、后轮转向的核心优势

提升操控性,低速时,转弯半径缩小,例如某些车型转弯半径可减少1米以上,显著提升狭窄空间内的机动性。高速时,后轮同向转动可增强车辆稳定性,减少“甩尾”风险。

增强舒适性减少驾驶者在复杂路况下的转向操作负担,提升驾驶信心。适配大型车辆对拖挂车、皮卡、大型SUV等长轴距车辆尤为有效,降低驾驶难度。

3、典型应用场景

城市泊车如奔驰S级、保时捷911等车型通过后轮转向实现狭窄车位的“一把入库”。高速拖挂如福特F-150 Lightning电动皮卡配备后轮转向后,拖挂房车时的转向精准度显著提升。急转弯驾驶如凯迪拉克CT6等车型在高速过弯时,后轮同向转动可减少车身侧倾,提升稳定性。

4、与线控转向(Steer-by-Wire)的协同

后轮转向系统常与线控转向技术结合,实现前后轮转向角度的完全解耦与动态调整。例如:耐世特(Nexteer)的Quiet Wheel™ Steering技术通过取消机械连接,实现前后轮转向的独立控制,进一步提升灵活性。自动驾驶场景,后轮转向可与ADAS系统协同,优化自动泊车、车道保持等功能的精度。

5、市场趋势与挑战

高端车型普及后轮转向系统最初仅用于豪华车(如保时捷、雷克萨斯),现逐渐下探至中高端车型(如现代IONIQ 5 N、起亚EV9)。成本与重量挑战电控后轮转向系统需增加电机、传感器等部件,导致成本与重量上升,需通过规模化生产降低成本。

后轮转向系统(RWS)通过让后轮参与转向,显著提升了车辆在低速与高速场景下的操控性、稳定性和舒适性。其技术价值不仅体现在日常驾驶的便利性上,更在拖挂行驶、大型车辆操控等复杂场景中展现出不可替代的优势。随着电控化与自动驾驶技术的演进,后轮转向系统将进一步与线控转向、ADAS等技术融合,成为未来智能汽车的关键技术之一。

后轮转向系统是线控转向系统的一种形式,它用电子控制取代了机械转向连接。这项创新为车辆带来了新的可能性和运营效率。借助线控技术,车辆可以更动态地应对不断变化的路况,让驾驶变得更智能、更安全,同时带来更高水平的舒适性和操控性。

不断变化的世界 = 不断变化的需求

后轮转向系统已经存在了一段时间 —— 但大多局限于高性能或豪华车辆。但随着其应用范围不断扩大,以适应新兴的驾驶趋势,后轮转向系统正重新兴起。以下只是其中的几个趋势。

-> 城市拥堵加剧:全球城市人口不断增长 —— 人越来越多,空间越来越小,驾驶和停车的难度也越来越大。

-> 重型、长轴距车辆日益流行:比如欧洲和中国的电动车,亚太地区和中国的 SUV,作为北美主流车型的卡车和 SUV 等等。

-> 追求冒险的热情日益高涨:许多分析人士指出,在北美、欧洲和亚太地区,全球范围内人们对露营、房车旅行等冒险活动的兴趣日益浓厚 —— 这意味着人们越来越希望牵引、拖挂和挂接变得更加轻松。

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