线控转向进入爆发倒计时

2023年11月,特斯拉在一场不到27分钟的发布会上把Cybertruck推了出来,超过一百万人看直播。最吸引眼球的,不是外形,也不是电池容量,而是它的线控转向——把方向盘和车轮之间的机械连杆拿掉,用电信号来控制方向。

线控转向进入爆发倒计时-有驾

这辆车是全球首款把转向柱移除、并且全系都标配线控转向的量产车。车身有5.6米长,但特斯拉演示了所谓的“战斗机模式”,轻打方向盘就能大幅转弯。为了让线控这样的高耗电模块稳定工作,特斯拉还把车内的12V低压架构替换成48V平台,并把这套做法整理成册寄给别的车企,福特公开表示过感谢。不过,Cybertruck并没真正带动线控转向的普及,也没撼动美国的皮卡市场。

到了2024年,国内开始热闹起来。蔚来ET9成了国内首款量产上线控转向的车型,而且参与了新国标的制定,这让这项技术露出爆发的迹象。今年还有小鹏GX、智己LS8、理想L9 Livis等多款车型明确搭载线控转向。国外也不闲着,新的雷克萨斯RZ和奔驰EQS都把线控转向当成卖点在宣传。

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说清楚线控和传统转向的差别很重要。传统的转向靠物理的转向柱把方向盘和转向机硬连在一起,手的每个动作都通过机械传到车轮。线控就是把那根“硬连接”拆了,方向盘的动作被传感器变成电信号,送给控制器(ECU),再由ECU指挥电机去转动车轮。可以把它想成用扳手拧螺丝和用遥控机器人拧螺丝的区别。

力的来源也变了。早期纯机械转向完全靠人力,现在主流的电子助力转向(EPS)也是人做指挥,电机做大力气。线控转向里,电机成了唯一的“苦力”。方向盘和车轮彻底解耦,人的力不再直接传到轮胎上,软件和电机决定车轮怎么动。为了让驾驶感觉自然,厂商会在方向盘上装一个路感模拟电机,给出虚拟阻力,让你感觉像在和路面“搏斗”。

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线控转向带来的变化有两个直观的好处。第一是转向比可以软件定义,更灵活。家用车常见的转向比大约15:1,高速稳定但低速掉头费力。F1赛车转向比只有六左右,方向盘一点点就够。智己LS8的转向比甚至降到4.5:1,方向盘单边打满只要半圈。半幅方向盘(Yoke)也是类似思路,但国内已经明确禁止这种设计。第二是如果四个轮子都能线控,车的转弯半径能大幅缩小。后轮可以反向偏转,把旋转中心往前挪,长车在窄道里也能灵活掉头。现在常见的过渡方案是前轮线控加后轮机械式主动转向,效果有限。早在2022年,奔驰就给EQS入门版提供付费升级,把后轮主动转向从4.5°升到10°,就是为了改善机动性。

线控并不是汽车原创。它的思想源于航空的电传飞行控制系统(Fly-by-Wire)。早在上世纪30年代,苏联的ANT-20就尝试用电传技术减轻机体,但真正意义上的电传飞控第一架被认为是加拿大的Avro CF-105“箭”式战斗机,尽管首飞成功,项目后来被腰斩,五架原型机被销毁,传言残骸沉入安大略湖。到了70年代,F-16和空客A320把电传飞控全面应用,技术才走向成熟。汽车行业从这里抄了作业。

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把转向柱拿掉,早期厂商的考虑既有安全也有自动驾驶的想象空间。没有机械转向柱,前舱空间更宽敞,碰撞时不会把一根钢柱顶向驾驶员上半身造成骨折。对自动驾驶系统来说,线控也更容易集成、更响应迅速。麻省理工的一项早期研究把人从发现危险到做出反应的时间量化到约390到600毫秒。线控转向的响应可以降到几十毫秒,这对高级别自动驾驶和极端情况的处理意义很大。

一个典型的例子是高速爆胎。传统车因为机械连接,爆胎的冲击会直接传到方向盘,车会猛偏向一侧,方向盘也会乱打圈。人要等反应时间,结果可能失控。线控转向把方向盘和车轮分开,爆胎的冲击主要停留在车轮端,系统可以更快地凭借传感器和电机纠偏。蔚来ET9在高速爆胎的测试里,车身只是小幅偏航,300毫秒内就能快速纠偏,几乎没有大幅晃动。当然,线控要发挥极限效果,需要和悬架等底盘系统联动配合。把线控看成是一套底盘技术的一部分,价值才能被最大化。

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过去线控推进缓慢,除了技术和冗余设计复杂,法规也是一大障碍。国标曾明确要求转向系统保留机械连接。今年7月将推的新国标删除了这一硬性条款,法律上的绊脚石算是被清理了。方向盘背后的那场沉寂多年的革命,终于迎来一个爆发的窗口。

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