从“方向盘手感”到“主动安全底座”:扭矩传感器推动转向系统测试升级

问题——随着汽车电动化、智能化加速,转向系统正由传统机械机构转向“机电一体”的综合控制系统;驾驶员方向盘上的每一次微调或紧急转向,都需要系统快速、准确识别并响应。如何把“轻重是否合适、回正是否自然、响应是否及时”等主观感受,转化为可量化、可复现、可对比的工程指标,成为车辆开发与质量控制中的现实问题。同时,转向系统也是车辆主动安全链条的关键环节——任何信号偏差、漂移或失效——都可能引发控制判断偏差,影响车辆稳定性与驾驶信心。 原因——从物理机理看,驾驶员施加在方向盘上的作用力会让转向轴系产生微小形变,其旋转效应用扭矩即可准确表征,单位通常为牛顿米。扭矩大小能够反映操控意图的强弱:日常微调与紧急避障在扭矩波形和幅值上往往差异明显。但扭矩属于机械量,电子控制单元无法直接获取。因此,扭矩传感器成为关键“转换器”,通过应变或磁感应等方式,将转向轴受力变化转换为标准电信号输出,为算法判断、助力控制和安全协同提供基础数据。扭矩信号是否可靠,直接决定转向系统“识别准不准、响应快不快、控制稳不稳”。 影响——在产品开发层面,扭矩传感器数据让“手感”能够被工程化表达。通过采集分析扭矩与转角关系,工程师可得到扭矩—转角曲线及其线性度、梯度变化、回正力矩等关键特征,并据此评估方向盘轻重感、中心感、响应灵敏度等指标。当车辆更换电动助力转向电机、转向柱结构或控制策略后,扭矩数据的变化可以直观反映助力对操控力的减轻程度以及对路感传递的影响,帮助研发在舒适性与操控性之间实现更可控的平衡。 在安全层面,扭矩信号不仅关系到“好开”,也关系到“更安全”。在电动助力转向系统中,控制单元持续监测扭矩变化。若短时间内出现扭矩输入突增,系统可将其作为紧急操控意图的重要依据,并与车身稳定控制等系统联动,提高助力响应速度,必要时配合轻微制动干预,帮助车辆在变线或避障时保持更稳定的姿态。另一上,长期监测扭矩信号的噪声特征、漂移趋势和异常波动,也有助于及早识别传感器或转向机械结构的潜在风险,为故障诊断与预警维护提供依据。 对策——业内普遍认为,要让扭矩传感器在转向系统测试中真正发挥作用,关键在于“测得准、扛得住、用得稳”。一是提高测量精度与一致性。转向测试常要求毫伏级信号稳定输出,需要通过材料选择、结构设计以及电桥补偿等方式,降低非线性、迟滞与温漂影响。二是增强抗干扰能力。台架与实车测试环境中电磁干扰、机械振动与温度波动更为复杂,传感器与信号处理链路需要在屏蔽、滤波、采样率和标定方法上形成成套方案。三是完善测试体系。通过标准扭矩加载装置、高采样数据采集系统与典型工况库的组合,可复现城市低速、连续弯道、高速变线以及极端操控等场景,验证信号在控制链路中的真实性与可用性,提高试验结论的可比性与可追溯性。 前景——面向未来,随着线控转向、电动助力转向继续普及,转向系统对传感器精度、可靠性与功能安全的要求将持续提高。业内预计,围绕扭矩信号的多源融合、在线校准、全生命周期健康监测等能力将加快落地,传感器也将从“单点测量”走向“系统级可靠数据节点”。同时,国内产业链在核心传感器、测试装备与标定方法上的共同推进,有望增强转向系统开发效率与产品一致性,为汽车安全与驾乘体验提升提供更扎实的支撑。

随着汽车电子化、智能化持续加速,高精度传感器正成为关键技术方向。广东犸力电测科技的创新实践,为转向系统优化与安全升级提供了有效路径,也说明了我国企业在汽车核心零部件领域的研发能力。随着自动驾驶技术逐步普及,扭矩传感器等基础元件的性能提升,将为行车安全与驾驶体验带来更多可能。