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Cybertruck成功量產(chǎn)搭載,線(xiàn)控轉(zhuǎn)向?yàn)楹芜t遲未能普及?

Hobby觀察 ? 來(lái)源:電子發(fā)燒友網(wǎng) ? 作者:梁浩斌 ? 2023-12-23 14:09 ? 次閱讀

電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道(文/梁浩斌)一直以來(lái),汽車(chē)轉(zhuǎn)向都是通過(guò)機(jī)械連接實(shí)現(xiàn),駕駛員通過(guò)控制方向盤(pán),方向盤(pán)連接到轉(zhuǎn)向器和拉桿,從而使得車(chē)輪往駕駛員需要的方向轉(zhuǎn)動(dòng),令車(chē)輛完成轉(zhuǎn)向動(dòng)作。

而最近特斯拉開(kāi)始交付的Cybertruck車(chē)型,配備了線(xiàn)控轉(zhuǎn)向技術(shù),在體驗(yàn)過(guò)程中受到了不少用戶(hù)好評(píng)。而接下來(lái)特斯拉預(yù)計(jì)在2024年Q2發(fā)布的新款ModelS和Model X車(chē)型也將會(huì)采用線(xiàn)控轉(zhuǎn)向技術(shù)。

顧名思義,與傳統(tǒng)保留機(jī)械連接的轉(zhuǎn)向技術(shù)相比,線(xiàn)控轉(zhuǎn)向就是取消了機(jī)械連接,通過(guò)電信號(hào)來(lái)控制車(chē)輪的轉(zhuǎn)向。那么線(xiàn)控轉(zhuǎn)向有哪些優(yōu)點(diǎn),實(shí)現(xiàn)的難點(diǎn)又有哪些?

轉(zhuǎn)向技術(shù)的發(fā)展

最早的汽車(chē),方向盤(pán)和車(chē)輪完全是通過(guò)機(jī)械進(jìn)行連接,僅憑人力來(lái)轉(zhuǎn)動(dòng)車(chē)輪。所以在早起的汽車(chē)方向盤(pán)都會(huì)顯得“較重”,這樣就導(dǎo)致在遇到緊急情況時(shí)難以及時(shí)控制方向,對(duì)駕駛員的技術(shù)提出了很高的要求,因此就出現(xiàn)了方向盤(pán)助力的技術(shù)。

最早出現(xiàn)的方向盤(pán)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是在機(jī)械轉(zhuǎn)向的基礎(chǔ)上,加上液壓助力,讓方向盤(pán)可以變得更“輕”,駕駛員更容易控制車(chē)輛。后來(lái)又出現(xiàn)了電動(dòng)液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng),在機(jī)械轉(zhuǎn)向的基礎(chǔ)上輔以電動(dòng)的液壓助力;進(jìn)一步地,在電動(dòng)液壓助力的基礎(chǔ)上,進(jìn)化出電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng),取消了液壓裝置,通過(guò)電機(jī)來(lái)幫助轉(zhuǎn)向。

但這些技術(shù)都是構(gòu)建在機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,通過(guò)優(yōu)化轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的力傳遞特性,用不同的方式來(lái)為轉(zhuǎn)向控制提供助力,以提高汽車(chē)的轉(zhuǎn)向穩(wěn)定性和操縱便利性。

而進(jìn)入自動(dòng)駕駛時(shí)代,受限于機(jī)械結(jié)構(gòu),轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的角傳遞特性限制了汽車(chē)的轉(zhuǎn)向性能,對(duì)于自動(dòng)駕駛而言,主動(dòng)控制的能力也難以完美實(shí)現(xiàn)。因此在電助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步取消了機(jī)械連接,完全通過(guò)電動(dòng)的方式來(lái)控制車(chē)輛轉(zhuǎn)向系統(tǒng),這也被稱(chēng)為線(xiàn)控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。

線(xiàn)控轉(zhuǎn)向首先在自動(dòng)駕駛領(lǐng)域有著更強(qiáng)的適用性,令車(chē)輛擁有更強(qiáng)的主動(dòng)控制能力。另一方面,通過(guò)線(xiàn)控轉(zhuǎn)向,由于不受機(jī)械結(jié)構(gòu)的限制,可以令方向盤(pán)的轉(zhuǎn)向手感和轉(zhuǎn)向圈數(shù)有更多的自定義可能,甚至根據(jù)駕駛員習(xí)慣來(lái)調(diào)整方向盤(pán)阻尼等。

同時(shí),線(xiàn)控轉(zhuǎn)向由于取消了轉(zhuǎn)向柱、轉(zhuǎn)向齒輪、傳動(dòng)桿等機(jī)械結(jié)構(gòu),在降低了車(chē)輛重量的同時(shí),還能夠避免這些機(jī)械部件在碰撞事故中對(duì)駕駛員造成的傷害。在這些機(jī)械結(jié)構(gòu)被取消后,還為駕駛艙讓出了更大的設(shè)計(jì)空間,方向盤(pán)可以安裝在不同位置。

當(dāng)然,沒(méi)有了機(jī)械連接,線(xiàn)控轉(zhuǎn)向的可靠性就顯得尤為重要,這也是線(xiàn)控轉(zhuǎn)向技術(shù)的難點(diǎn)之一。

2015年早已量產(chǎn)上車(chē),為何遲遲未能普及?

實(shí)際上線(xiàn)控轉(zhuǎn)向不是一項(xiàng)新技術(shù),早在2015年,英菲尼迪Q50就搭載了主動(dòng)式的線(xiàn)控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。英菲尼迪Q50上的線(xiàn)控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)實(shí)際上還保留著一套機(jī)械冗余,在正常工作狀態(tài)下,方向盤(pán)和轉(zhuǎn)向柱是沒(méi)有機(jī)械連接的,完全是通過(guò)電信號(hào)來(lái)進(jìn)行轉(zhuǎn)向指令的傳輸。但在ECU發(fā)現(xiàn)故障時(shí),可以通過(guò)一個(gè)離合器,將轉(zhuǎn)向系統(tǒng)重新接入機(jī)械控制,保障安全性。

然而英菲尼迪Q50上的線(xiàn)控轉(zhuǎn)向并沒(méi)有體現(xiàn)出體驗(yàn)優(yōu)勢(shì),用戶(hù)反饋不佳,容易跑偏。不過(guò)從去年開(kāi)始,豐田bZ4X、雷克薩斯RZ等車(chē)型也重新開(kāi)始搭載線(xiàn)控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。

所以,線(xiàn)控轉(zhuǎn)向的技術(shù)難點(diǎn)主要在于,如何保障系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性和魯棒性。畢竟轉(zhuǎn)向關(guān)系到行車(chē)安全,轉(zhuǎn)向系統(tǒng)失效的危險(xiǎn)性不亞于剎車(chē)系統(tǒng)失效。

在解決了系統(tǒng)可靠性的問(wèn)題后,下一個(gè)難點(diǎn)就在于如何模擬出機(jī)械轉(zhuǎn)向中的路面反饋效果。一般來(lái)說(shuō),評(píng)價(jià)一個(gè)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是否好用,是包括轉(zhuǎn)向精準(zhǔn)度,比如轉(zhuǎn)向角度是否符合駕駛員的預(yù)期;通過(guò)轉(zhuǎn)向柱,從輪胎、轉(zhuǎn)向桿反饋到方向盤(pán)上的“路面反饋”,這對(duì)于駕駛員判斷路面狀況非常關(guān)鍵。

如果車(chē)輛完全實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)駕駛,那么這些路面反饋的體驗(yàn)可以忽略。但目前在自動(dòng)駕駛未能完全實(shí)現(xiàn)的情況下,駕駛員依然處于絕對(duì)的核心地位,因此線(xiàn)控轉(zhuǎn)向能夠給駕駛員帶來(lái)怎樣的體驗(yàn),會(huì)是這項(xiàng)技術(shù)推廣的關(guān)鍵問(wèn)題之一。

線(xiàn)控轉(zhuǎn)向的結(jié)構(gòu)一般包括方向盤(pán)上的轉(zhuǎn)角傳感器、扭矩傳感器、轉(zhuǎn)矩反饋電機(jī)、控制器、轉(zhuǎn)向電機(jī)等。系統(tǒng)的工作原理是,控制器通過(guò)檢測(cè)方向盤(pán)上的傳感器數(shù)據(jù),來(lái)獲取駕駛員意圖,結(jié)合車(chē)速、輪速等信息來(lái)計(jì)算需要轉(zhuǎn)向電機(jī)輸出的角度;與此同時(shí)也要根據(jù)車(chē)輪的信息,來(lái)模擬路面反饋,并通過(guò)反饋電機(jī)將模擬的路面狀況信息通過(guò)振動(dòng)或轉(zhuǎn)向阻力傳輸?shù)椒较虮P(pán)上。

要做好這些反饋細(xì)節(jié),需要控制器有強(qiáng)大的算力以及對(duì)真實(shí)路面情況進(jìn)行足夠多的測(cè)試,以通過(guò)算法來(lái)模擬出真實(shí)的反饋。所以綜合可靠性以及轉(zhuǎn)向反饋等的難點(diǎn),線(xiàn)控轉(zhuǎn)向在過(guò)去這些年間未有大規(guī)模推廣也就能夠理解了。

小結(jié):

隨著技術(shù)的成熟,近年來(lái)國(guó)內(nèi)外的Tier1也已經(jīng)開(kāi)始推出完善的線(xiàn)控轉(zhuǎn)向系統(tǒng),除了博世、大陸等傳統(tǒng)廠商,國(guó)內(nèi)車(chē)企也在積極配合產(chǎn)業(yè)鏈來(lái)推動(dòng)線(xiàn)控轉(zhuǎn)向的落地。2021年,集度(已更名為極越)、蔚來(lái)、吉利成為國(guó)內(nèi)線(xiàn)控轉(zhuǎn)向標(biāo)準(zhǔn)化研究的聯(lián)合牽頭單位。同時(shí)拿森、格陸博等本土Tier1也推出了線(xiàn)控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的相關(guān)產(chǎn)品,相信很快我們能夠看到越來(lái)越多采用線(xiàn)控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的車(chē)輛上路。

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