好車，為啥都用線控轉(zhuǎn)向？

線控轉(zhuǎn)向技術(shù)，從初次亮相到被冷落，再到如今成為新能源車技術(shù)爆點，其發(fā)展歷程見證了自動駕駛與車輛性能需求的演變。它不僅解決了自動駕駛中的方向盤控制難題，還帶來了駕駛性能與內(nèi)飾設(shè)計的革新，預(yù)示著未來汽車技術(shù)的無限可能。

2013年，英菲尼迪在Q50上首次搭載了線控轉(zhuǎn)向，它的方向盤與車輪之間依靠電信號來傳遞轉(zhuǎn)向信息，而不是傳統(tǒng)的機械結(jié)構(gòu)，因此該技術(shù)在行業(yè)內(nèi)引起了不小的轟動。然而，由于當(dāng)年Q50的線控轉(zhuǎn)向技術(shù)調(diào)校不夠出色，再加之成本等因素，這項劃時代的技術(shù)并沒有得到普及，僅僅是曇花一現(xiàn)。

就當(dāng)線控轉(zhuǎn)向快被人們忘卻時，傳統(tǒng)廠家和造車新勢力們又把它帶回了舞臺中央。2023年初，雷克薩斯在純電SUV--RZ上采用了線控轉(zhuǎn)向，同年末上市的特斯拉Cybertruck也搭載了該技術(shù)。2024年末，蔚來的旗艦車型ET9同樣采用了線控轉(zhuǎn)向技術(shù)。據(jù)傳聞，接下來還會有更多搭載線控轉(zhuǎn)向技術(shù)的車型出現(xiàn)，這意味著線控轉(zhuǎn)向很有可能成為新能源車的下一個技術(shù)爆點。那么這個曾經(jīng)備受冷落的技術(shù)，為什么成了行業(yè)風(fēng)向標(biāo)呢？

經(jīng)常關(guān)注自動駕駛的朋友應(yīng)該知道，目前行業(yè)領(lǐng)先的自動駕駛系統(tǒng)雖然非常聰明，但他們依然屬于L2+級。按照法規(guī)要求，L2+級自動駕駛系統(tǒng)在運行時，駕駛者需要將手放在方向盤上。如果駕駛者脫手高于一定時間的話，系統(tǒng)就會退出自動駕駛。這也造成有些用戶為了更長時間的脫手，想出了在方向盤上掛東西的操作，這顯然存在安全隱患，而且也不符合當(dāng)下的交通法規(guī)。

而在即將到來的L3級自動駕駛上，上述問題將會得到一定程度的解決。為什么說是一定程度呢，因為L3級雖然允許駕駛者脫手，但這不意味著它是無人駕駛。按照相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，L3級自動駕駛運行時不允許駕駛者離開駕駛席，或者是在駕駛席上睡覺。換言之，L3只是有限的自動駕駛，某些情況下駕駛員仍然需要接管車輛。

雖然L3級已經(jīng)實現(xiàn)了脫手，但由于目前車輛的方向盤跟車輪采用剛性機械結(jié)構(gòu)連接的緣故，所以車輛在自動駕駛時方向盤仍會跟著轉(zhuǎn)向。特別是在城市中開啟自動駕駛時，方向盤的轉(zhuǎn)動幅度、轉(zhuǎn)動速度都要比在高速上大很多。其次，即便在L2+級別的自動駕駛上，也已經(jīng)有廠家開始推出了主動避讓功能，也就是在遇到危險的時候，系統(tǒng)除了自動剎車減速之外，還會自動轉(zhuǎn)向躲開障礙物。而且在使用自動泊車系統(tǒng)的時候，現(xiàn)在的剛性連接方向盤都會在車輛自動打方向的時候大角度快速旋轉(zhuǎn)。

在面對以上的情況時，如果駕駛員將手搭在方向盤上，極有可能出現(xiàn)方向盤突然旋轉(zhuǎn)后“打手”的情況，對于一些新手來說甚至可能會因為方向盤的突然轉(zhuǎn)動手忙腳亂，出現(xiàn)其它危險狀況。

正因如此，汽車廠家迫切地需要斷開方向盤與車輪之間的剛性連接。當(dāng)自動駕駛系統(tǒng)在控制車輪轉(zhuǎn)向時，方向盤就不會隨車輪一同轉(zhuǎn)動，避免方向盤打手等危險場景發(fā)生。而當(dāng)駕駛者需要通過方向盤控制車輛時，系統(tǒng)又能獲取方向盤角度等電信號，然后將信號傳遞給控制車輪轉(zhuǎn)向角的電機，從而激活了方向盤的轉(zhuǎn)向功能。從目前的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)技術(shù)來看，只有線控轉(zhuǎn)向能滿足上述要求，所以伴隨著自動駕駛的發(fā)展升級，線控轉(zhuǎn)向就成了必要的配置。

除了自動駕駛之外，線控轉(zhuǎn)向?qū)囕v的駕駛性能也帶來了巨大的幫助。比如在雷克薩斯的RZ上，它的方向盤圈數(shù)為±150°，也就是方向盤左右打滿都不到1圈。從設(shè)計上來看，一般車輪的最大轉(zhuǎn)向角都在30°多一些，要實現(xiàn)±150°的方向盤圈數(shù)，就意味著車輛的轉(zhuǎn)向比要小于5:1。

對于傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)來說，把轉(zhuǎn)向比設(shè)定為5:1是有一定難度的。這是因為極小的轉(zhuǎn)向比雖然可以帶來更靈敏的操控感受，以及轉(zhuǎn)彎、掉頭時的靈活性，但在高速上會造成車輛變得十分不安定，比如稍微動了一點點方向盤車輛就會橫跨一條車道，這顯然是很危險的。因此市面上一般車型的轉(zhuǎn)向比基本在14:1以上，也就是方向盤打14°多，車輪只轉(zhuǎn)1°。即便是帶有可變轉(zhuǎn)向比的車型，轉(zhuǎn)向比最小也只做到了10:1。

線控轉(zhuǎn)向的不同之處在于，它的轉(zhuǎn)向比并不是靠轉(zhuǎn)向器的齒比實現(xiàn)的，而是一個模擬的電子轉(zhuǎn)向比，因此線控轉(zhuǎn)向可以在一個非常大的范圍內(nèi)無級調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)向比大小。就如前面提到的雷克薩斯RZ一樣，雖然方向盤總?cè)?shù)不到1圈，任何情況下轉(zhuǎn)彎都不用倒手，但是隨著車速的提高，它的模擬電子轉(zhuǎn)向比實際上是能迅速變大的，低速轉(zhuǎn)向靈敏性與高速的穩(wěn)定性之間并不沖突。

在轉(zhuǎn)向布置方面，因為線控轉(zhuǎn)向中的轉(zhuǎn)向機與方向盤只是通過線束傳遞信號，所以設(shè)計自由度非常高。例如在傳統(tǒng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)上，左舵、右舵車型不僅僅只是改變了方向盤的位置，車輛空調(diào)系統(tǒng)、制動系統(tǒng)等部件都需要重新布置，而線控轉(zhuǎn)向的左舵、右舵切換就無需對機艙結(jié)構(gòu)進行大的調(diào)整。其次，傳統(tǒng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)普遍只有在縱置車型上使用前置轉(zhuǎn)向機，橫置車型只能采用后置轉(zhuǎn)向機。而在線控轉(zhuǎn)向上，轉(zhuǎn)向機的前置、后置基本不受驅(qū)動形式的影響。

在內(nèi)飾設(shè)計層面，線控轉(zhuǎn)向也帶來了許多的不可能，首先就是目前非?；鸬陌胼検椒较虮P造型。絕大部分人可能都認(rèn)為這是設(shè)計噱頭，但事實上半輻式方向盤是未來的內(nèi)飾設(shè)計趨勢之一。自從液晶大屏、HUD抬頭顯示取代傳統(tǒng)機械式儀表后，駕駛員與屏幕之間的信息交互越來越頻繁?；谶@種需求，大尺寸方向盤便成了人機交互上的阻礙，因此主打智能化的車企，無一不在縮減方向盤尺寸。既然目前無法完全“干掉”方向盤，思來想去也就只能砍掉遮擋視線的盤幅了。

不過簡單粗暴的給車輛配備半幅式方向盤并不是一個好的決策，因為在傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)上，駕駛員經(jīng)常需要倒手，而半輻式方向盤在倒手時很容易出現(xiàn)無處可抓的情況，確實是有些反人類。但是半輻式方向盤與線控轉(zhuǎn)向搭配卻非常合適，因為線控轉(zhuǎn)向圈數(shù)少，駕駛員不需要倒手，也就不用擔(dān)心無處可抓了。

隨著國內(nèi)L3級自動駕駛法規(guī)以及相關(guān)的認(rèn)證工作完成，滿足L3級自動駕駛的車型將會在未來一段時間內(nèi)陸續(xù)上市。在L3級量產(chǎn)之后，L4級高度自動駕駛、L5級完全自動駕駛系統(tǒng)就要準(zhǔn)備好量產(chǎn)了。根據(jù)L4級自動駕駛的定義，車輛在特定場景中是可以不需要人接管的。在這種情況下方向盤的作用被大大的弱化了，因此在具備L4、L5級自動駕駛的車型上，方向盤并不需要實時工作，所以在不需要運行時應(yīng)該可以伸縮折疊。因為沒有轉(zhuǎn)向管柱、中間軸等部件，線控轉(zhuǎn)向的伸縮折疊功能是非常容易實現(xiàn)的。

同樣是因為結(jié)構(gòu)上的變化，線控轉(zhuǎn)向在碰撞安全性方面也有優(yōu)勢。傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)由于有轉(zhuǎn)向管柱、中間軸等剛性結(jié)構(gòu)連接，所以車頭的碰撞容易使得車內(nèi)的方向盤跟著產(chǎn)生位移變形。線控轉(zhuǎn)向取消了上述的剛性結(jié)構(gòu)，因此在碰撞性能上具有先天優(yōu)勢。

另外，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中連接方向盤和轉(zhuǎn)向機的剛性結(jié)構(gòu)本身就是噪音的傳遞路徑，而在物理層面去掉剛性結(jié)構(gòu)后，外界噪音便無法通過轉(zhuǎn)向系統(tǒng)傳入車內(nèi)了。

傳統(tǒng)的電子助力轉(zhuǎn)向雖然也有出現(xiàn)電機失效的問題，但因為它仍保留了轉(zhuǎn)向管柱、中間軸等剛性結(jié)構(gòu)連接件（上圖右側(cè)），所以哪怕轉(zhuǎn)向電機故障，車輛依然可以轉(zhuǎn)彎，只不過方向盤比較沉。但線控轉(zhuǎn)向就不同了，它的特色就是無剛性結(jié)構(gòu)連接（上圖左側(cè)），方向盤與轉(zhuǎn)向機全靠線束傳遞信號，所以一旦某一個環(huán)節(jié)失效，車輛就失去了轉(zhuǎn)向功能。

為了解決偶發(fā)的轉(zhuǎn)向失效問題，線控轉(zhuǎn)向目前有兩種冗余設(shè)計，一種是英菲尼迪Q50那種保留機械備份，也就是在線控轉(zhuǎn)向基礎(chǔ)上再加一個傳統(tǒng)的剛性轉(zhuǎn)向機構(gòu)，而且這個剛性轉(zhuǎn)向機構(gòu)上還設(shè)計了一個離合器(上圖黃圈)，正常情況下離合器分離，剛性轉(zhuǎn)向機構(gòu)不起作用，只有線控轉(zhuǎn)向失效后離合器才會結(jié)合。

另外一種方案就是無機械備份設(shè)計，像是雷克薩斯RZ、蔚來ET9都采用了這種方案。無機械備份的線控轉(zhuǎn)向主要是額外增加了一套電機、傳感器、以及控制單元。比如傳統(tǒng)的電子助力轉(zhuǎn)向采用的是單繞組、三相電機，線控轉(zhuǎn)向采用的是雙繞組、六相電機，相當(dāng)于把兩個電機合2為1個。一般線控轉(zhuǎn)向會在轉(zhuǎn)向機、方向盤上各裝1個雙繞組、六相電機，再加上傳感器、控制單元、電源的雙備份，整個系統(tǒng)的成本非常高。因此我們可以看到，線控轉(zhuǎn)向目前依然只應(yīng)用在部分價格較高的車型上。

線控轉(zhuǎn)向雖然取消了部分機械結(jié)構(gòu)，但是它在軟件層面卻更加復(fù)雜。簡單來說，線控轉(zhuǎn)向主要由路感反饋和轉(zhuǎn)向執(zhí)行兩個模塊構(gòu)成，其中為駕駛者提供轉(zhuǎn)向手感的就是路感反饋模塊，轉(zhuǎn)向執(zhí)行模塊則是用來改變車輪轉(zhuǎn)向角度。按照博世的說法，線控轉(zhuǎn)向中影響轉(zhuǎn)向手感的參數(shù)多達1000種，也就是說，如果要提供令人滿意的轉(zhuǎn)向手感，就需要對路感反饋模塊中的1000種參數(shù)進行微調(diào)。

不僅如此，因為線控轉(zhuǎn)向有2套硬件備份，為了在失效的時候協(xié)調(diào)這2套硬件，軟件的開發(fā)也變得更加復(fù)雜。設(shè)計一套好用的線控轉(zhuǎn)向，其工程量和技術(shù)難度不是一般廠家可以隨意駕馭的。

線控轉(zhuǎn)向的誕生，的確給汽車的性能帶來了更多的遐想空間，原來一款車只有1種轉(zhuǎn)向特性，以及幾種不同的轉(zhuǎn)向手感，而線控轉(zhuǎn)向理論上有無數(shù)種轉(zhuǎn)向特性和手感，滿足了千人千面的駕駛需求。同時，線控轉(zhuǎn)向也為底盤數(shù)字化、自動駕駛帶來了巨大的發(fā)揮空間，比如汽車不單單是靠ESP干預(yù)制動來改變行駛軌跡，而是與線控轉(zhuǎn)向結(jié)合，車輛的底盤性能潛力將會被進一步挖掘出來。至于自動駕駛，無論是目前的L2，還是即將到來的L3，線控轉(zhuǎn)向的出現(xiàn)都會顯著的提高自動駕駛的體驗與安全性。即便目前更高級的L4、L5還未實現(xiàn)，但各大車企也會提前打好基礎(chǔ)，將線控轉(zhuǎn)向推向市場。