线控转向，2023最后一个智能车黑科技
2023年最后一个工作日就要结束了……2024年的智能车会卷什么？
线控转向。
没错，这个由马斯克和特斯拉带动的新技术，随着特斯拉赛博皮卡的交付，开始被越来越多的人关注。
而且就在蔚来ET9发布、华为问界M9、小米SU7等热门智能车型的发布和热议中，线控底盘、线控转向，都成为了全新焦点。
可以肯定的是，线控转向，一定是2024年开始发布的新车型中，成为新亮点和新卖点的技术。
但问题是，什么是线控转向？为什么又是确定的趋势？
一、马斯克这又是何苦？
在赛博皮卡交付现场，马斯克云淡风轻简单说了一句：
赛博皮卡采用线控转向技术。
其后被极客和汽车发烧友热切关注，并认为会是智能车变革的下一个皇冠明珠。
实际上，最早在2021年，马斯克就透露特斯拉已经在研发线控转向技术，并且很可能在2023年量产。这说明特斯拉最晚在2020年就已经成立了线控转向研发队伍。
简单来说，线控转向就是彻底取消方向盘和车轮的物理连接，使用电信号来操控车轮转向。
所以也不难理解为何大家会有“转向失灵”的忧虑。毕竟任何电子系统，可靠度达到无论小数点后多少个9，始终没有结实可靠的物理连接让人放心。
而且以传统三段式转向机构的成熟程度来说，现阶段主机厂上线控转向，承担的风险、BOM成本，以及向用户解释科普的成本，都高于传统转向系统。
马斯克这又是何苦？
实际上不光是特斯拉，传统主机厂，包括丰田、大众、长城、BYD、蔚来等等，以及全球知名Tier 1博世、大陆、ZF，都在进行线控转向的研发落地竞速。
它们之所以投入大量人力物力研发线控转向，核心原因只有一个——线控转向是自动驾驶的核心执行部件，是高阶智能汽车实现的必备底层基础之一。
因为在ADAS系统接管车辆的过程中，转向机构要听从智驾域控制器中算法的安排，所以驾驶员操作和转向执行器解耦，就成为必须。
另一方面，算法基于环境感知给出对转向更细腻的控制策略，如果执行结构响应不够及时，控制精度不够准确，转向动作的延迟或偏差，不但影响乘坐体验，还有可能成为安全隐患。
所以智能汽车需要一种可以响应算法指令、响应时间更短、转向更加准确的线控转向系统（SBW，Steering-By-Wire System）。
采用电机直接控制车辆转向，就更容易与车辆其他主动安全控制子系统进行通讯和集成控制，可以为自动驾驶汽车实现自主转向提供了良好的硬件基础。
由于不受机械结构的限制，还可以实现理论上的任意转向意图，增大了转向力传递特性和角传递特性的设计自由度，更方便与自动驾驶其它子系统实现集成，在改善汽车主动安全性能、驾驶特性、操纵性以及驾驶员路感方面具有显著优势。
另外，自动驾驶需要考虑系统冗余，取消复杂机械连接的线控转向，也能更低成本、更简单地实现冗余设计。
总之，传统机械转可以实现自动驾驶功能，但系统设计的复杂程度、响应速度、使用体验上远远不如线控转向。
好比手打算盘的确也能把卫星送上天，但现在有了超级计算机，谁还愿意再使用老旧的生产资料呢？
二、到底什么是线控转向？
从人类历史的第一辆车开始，转向系统的机械部分都是通过转向管柱连接方向盘，然后下端驱动车轮转向的设计。
随着舒适性要求以及空间布置要求越来越高，慢慢出现转向管柱，转向杆，转向机的三段式设计，这样的三段式设计技术方案统治了几十年，而助力形式则从液压转向过渡到电子助力转向，这也是目前主流的转向形式。
而线控转向主要由方向盘执行器（HWA）和前轮执行器（RWA）组成。
其中，方向盘执行器主要由方向盘、转向管柱、减速器、TAS传感器、冗余电控单元组成，主要功能是获取驾驶员的意图，并将驾驶员期望的方向盘转角信号给到前轮执行器（RWA），同时根据前轮执行器反馈的齿条力模拟车辆行驶的路面反馈力，为驾驶员提供路感反馈信息。
前轮执行器则由机械转向器、转角传感器、冗余电控单元等组成，主要功能是接收方向盘执行器发送的期望转角指令，并通过控制电机实现齿条的横向移动，最终实现转向功能。
另外，系统还包括冗余电控单元，主要是为了支持在高阶自动驾驶工况下，如果方向盘执行器或前轮执行器出现了任何一种单点失效，该部件要具备失效可运行的功能，来保证路感不丢失或者前轮不失去转向能力
就以特斯拉2022年申请的线控转向专利为例，这套系统主要包含以下部件：
带有两个控制器的方向盘扭矩反馈执行器组件；
带有两个区域隔离电机和控制器的前轮转向执行器组件；
两个单独的电源组件；
两个独立的车辆通信网络；
转向系统中每个节点之间的三个专用系统通信网络。
可以发现，无论硬件还是通信线路，线控转向至少都是双冗余系统的。
实际上，线控系统是一项高度成熟的技术。你我经常乘坐的现代民航客机，它的“油门”、起落架、方向舵等等重要功能部件，全都是线控的，也都是带冗余的。
所以线控转向量产，并不是一个复杂的技术问题，而是成本问题。
甚至，线控转向在普通乘用车上的量产，也不存在法规问题。
三、线控转向普及已成趋势
早在2013年，日产就在英菲尼迪Q50上量产了线控转向。
只不过当时这套系统还保留了机械转向机构，通过一组“离合器”实现方向盘和转向柱自由断开和连接，以备线控系统失灵后随时实现硬连接。
从这个角度看，当时日产的线控转向还很不成熟，Q50上市后对转向系统的大规模召回也证明了这一点。
所以严格地说，“首个”量产真正线控转向系统的，仍然是特斯拉。
说回国内用户对线控转向的争议，除了对可靠性的担忧外，很多人认为这样的设计是不符合法规的。
但实际上，在2022年1月的国标GB 17675-2021《汽车转向系统基本要求》中，删除了不得装用全动力转向机构的要求（1999年的3.3），法规层面已允许转向系统方向盘与转向器之间的物理解耦。
政策层面的“绿灯”，甚至比电子后视镜来得更早。
另外，国务院印发的《新能源汽车产业发展规划（2021~2035）》中，将纯电动汽车底盘一体化、线控执行系统等列为重点技术攻关工程，而线控转向系统则是智能驾驶汽车中执行端的重要一环。
这也说明，我国主管部门早就深刻认识到包括线控转向技术在内的线控底盘的意义和价值，是站在推动整个自动驾驶、智能汽车产业的出发点制定的法规标准。
量产线控转向，不存在任何政策阻力，全看各主机厂的实力进度。
而目前线控转向赛道的玩家，大概可以分出传统Tier 1和主机厂2类玩家。
其中传统Tier 1是指德国的博世、舍费勒、采埃孚，日本的捷太格特、KYB，以及中国的耐世特（中航控股）。
主机厂层面，海外代表是丰田、特斯拉，国内公开过相关进展的，有长城汽车、蔚来、比亚迪。
这其中，目前只有特斯拉走到了真正量产这一步。
但毋庸置疑的是，未来线控转向技术上车，是一个必然的趋势。
最后，再补充一下线控转向上车对我们这样的普通用户，还有哪些好处。
首先释放整车空间，丰富娱乐功能。线控转向系统下，方向盘可以完整伸缩起来，能大幅提升整车空间；额外的空间也可以用来实现其他功能。
其次传动比更灵活。低速行车的时候，调小传动比可使转向操作更省力；高速行车的时候，调大传动比可以避免不小心偏离车道。
安全层面，线控转向不带机械连接，能降低车身相撞的危害程度。在碰撞的瞬间，方向盘和人之间的相对速度会大幅减小，驾驶员受到的伤害就会减轻很多。
架空层面，地面的横纵向不平顺不会直接传递到驾驶员的手上，路感信息由回正力矩电机模拟生成，只向驾驶员提供有用的信息，从而改善驾驶的舒适性。
当然，线控转向对于车辆的精准控制，也能实现“一键漂移”这样的玩车功能。
所以，你放心线控转向技术上车吗？你会买一辆没有转向柱的汽车吗？
本文来自微信公众号：智能车参考（ID：AI4Auto），作者：贾浩楠
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