派克汉尼汾 —— 引领未来的线控转向系统
2020-08-06 16:09:46
随着深度学习和计算机视觉技术的兴起,自动驾驶为提升交通安全与效率提供了新的解决方案。如果说发动机和变速箱是传统能源汽车的核 心技术,那么线控转向技术就是自动驾驶的核心技术之一。近年来,随着计算机技术在工程机械领域的广泛应用,适用于工程机械的线控转向技术应运而生。
作为运动与控制领域的先行者,派克汉尼汾(以下简称 “派克”)推出了一种适用于行走机械的线控转向系统。该系统符合欧盟的相关安全标准,将转向轮和转向油缸之间的液压机械连接 替换为电子连接,连接更简单、安装更方便,对驾驶员而言,驾驶室内噪音更小,在减少疲劳度的同时, 驾驶也更精确和舒适。
派克旗下的线控转向系统可以帮助客户降低成本,缩短新机型上市时间,助力客户推出更简单、更安全、更符合人体工程学和更高效的行走机械。
设计符合标准的线控转向系统
在欧洲市场,影响行走机械转向系统的法规有两种类型,即机械指令和地方运输机构的规则,所有投放欧洲市场的机器均需符合机械指令。
目前标准委员会已经制定出与机械指令兼容的标准,这些不同层面的标准可以帮助人们遵守机械指令,主要包括 A 类基本安全标准、B 类通用安全标准和 C 类机器安全标准 这三类标准,其中 C 类标准是参考并基于 A 类和 B 类标准而制定的。通常情况下,原始设备制造商采用 C 类标准指导其应用,大多数执行 C 类标准的行走机械转向系统需符 合 C 类标准 ISO5010,ISO5010 也对传统液压转向和线控 转向有特定要求。
派克的线控转向系统同时符合 ISO5010 和 ISO13849 标准, 并通过合格评定机构瑞典研究所(RISE)的认定。该系统分为输入装置、安全控制器和转向阀三个部分:
1.输入装置
包括电手柄或电子方向盘 TFD,这些组件通过单一容错方式将操作员的转向指令传送给安全控制器,其中电子方向盘 TFD 能为驾驶员提供可按比例控制的反馈阻 力,并针对不同路况,为驾驶员提供实时智能反馈,以提高驾驶舒适度,改善操作体验;电手柄配备双路输出,安全性进一步提高。
2.安全控制器
相当于整个系统的“大脑”,接收转向指令并根据指令控制转向阀,派克提供的安全控制器 IQANMC41FS 通过 SIL 2 认证,可实现高级的安全功能。
3.转向阀
主要用来驱动转向油缸,使机器实现精准、安全转向。派克提供的 SBW110 转向阀采用新颖设计,以防发生卡阀现象;SBW110 还可通过不同的传感器实时监测阀的温度、压力和阀芯位置。
由于 SBW110 阀通过安全控制器 IQAN-MC41FS 进行控制, 因此 IQAN 工具链中内置的所有功能均可用于驱动转向, IQAN 软件工具还可与 Matlab、SIMULINK 和 AMEsim 等外部软件工具进行交互。
设备制造商的理想选择
目前,大多数行走机械仍采用传统的液压转向系统,这意味着驾驶室仍是液压控制,而非电控。由于全液压转向器安装在驾驶室内,管路需引入驾驶室,因此增加了装配过程的复杂程度和驾驶室内的噪音。
采用派克生产的线控转向系统后,
方向盘系统通过电线与外界进行连接,因此无需转向柱。随着组件减少,装配过程也得到简化,原始设备制造商研发新机型的步伐进一步加快。此外,由于系统不需要额外动力,噪音更低也是线控转向系统拥有的另一个优势。
不仅如此,线控转向系统还以其电子信号接口支持行走机械市场的自动化趋势,改善车辆性能。例如,在运输或进行整平、挖掘等作业时,行走机械的转向功能必不可少。线控转向技术可避免不必要的抖动,并对命令信号进行信号调节。此外,也便于实施渐进式转向等功能。该转向功能独立于实际的液压系统,这就意味着通过反馈元件或操纵杆进行的转向仅由设备本身需求决定。
多年来,转向系统变化不大的原因大多是出于安全的考虑。转向器系统是一个经过验证的概念,对于设备制造商来说, 要设计、验证并确认一个带有电气控制系统的新系统极具挑战,而派克研发的线控转向部件简化了设备制造商满足适用标准的过程,是设备制造商选择线控转向系统时的理想选择。
为未来做好准备
线控转向技术是实现车辆智能转向的理想方案,正逐渐向行走机械市场发展。目前,派克已开始跟国内一家知名设备制造商合作,共同研发新样机的线控转向系统。从国内行走机械市场的整体发展水平来看,线控转向技术的大量推广应用仍需时日。一旦该技术得到广泛应用,将为行走机械市场的发展带来质的飞跃。
当行走机械市场向自动驾驶全速迈进的时候,派克已经提前做好了准备。