Cybertruck成功量產搭載，線控轉向為何遲遲未能普及？

電子發燒友網報道（文/梁浩斌）一直以來，汽車轉向都是通過機械連接實現，駕駛員通過控制方向盤，方向盤連接到轉向器和拉桿，從而使得車輪往駕駛員需要的方向轉動，令車輛完成轉向動作。

而最近特斯拉開始交付的Cybertruck車型，配備了線控轉向技術，在體驗過程中受到了不少用戶好評。而接下來特斯拉預計在2024年Q2發布的新款ModelS和Model X車型也將會采用線控轉向技術。

顧名思義，與傳統保留機械連接的轉向技術相比，線控轉向就是取消了機械連接，通過電信號來控制車輪的轉向。那么線控轉向有哪些優點，實現的難點又有哪些？

轉向技術的發展

最早的汽車，方向盤和車輪完全是通過機械進行連接，僅憑人力來轉動車輪。所以在早起的汽車方向盤都會顯得“較重”，這樣就導致在遇到緊急情況時難以及時控制方向，對駕駛員的技術提出了很高的要求，因此就出現了方向盤助力的技術。

最早出現的方向盤助力轉向系統是在機械轉向的基礎上，加上液壓助力，讓方向盤可以變得更“輕”，駕駛員更容易控制車輛。后來又出現了電動液壓助力轉向系統，在機械轉向的基礎上輔以電動的液壓助力；進一步地，在電動液壓助力的基礎上，進化出電動助力轉向系統，取消了液壓裝置，通過電機來幫助轉向。

但這些技術都是構建在機械轉向系統的基礎上，通過優化轉向系統的力傳遞特性，用不同的方式來為轉向控制提供助力，以提高汽車的轉向穩定性和操縱便利性。

而進入自動駕駛時代，受限于機械結構，轉向系統的角傳遞特性限制了汽車的轉向性能，對于自動駕駛而言，主動控制的能力也難以完美實現。因此在電助力轉向系統的基礎上，進一步取消了機械連接，完全通過電動的方式來控制車輛轉向系統，這也被稱為線控轉向系統。

線控轉向首先在自動駕駛領域有著更強的適用性，令車輛擁有更強的主動控制能力。另一方面，通過線控轉向，由于不受機械結構的限制，可以令方向盤的轉向手感和轉向圈數有更多的自定義可能，甚至根據駕駛員習慣來調整方向盤阻尼等。

同時，線控轉向由于取消了轉向柱、轉向齒輪、傳動桿等機械結構，在降低了車輛重量的同時，還能夠避免這些機械部件在碰撞事故中對駕駛員造成的傷害。在這些機械結構被取消后，還為駕駛艙讓出了更大的設計空間，方向盤可以安裝在不同位置。

當然，沒有了機械連接，線控轉向的可靠性就顯得尤為重要，這也是線控轉向技術的難點之一。

2015年早已量產上車，為何遲遲未能普及？

實際上線控轉向不是一項新技術，早在2015年，英菲尼迪Q50就搭載了主動式的線控轉向系統。英菲尼迪Q50上的線控轉向系統實際上還保留著一套機械冗余，在正常工作狀態下，方向盤和轉向柱是沒有機械連接的，完全是通過電信號來進行轉向指令的傳輸。但在ECU發現故障時，可以通過一個離合器，將轉向系統重新接入機械控制，保障安全性。

然而英菲尼迪Q50上的線控轉向并沒有體現出體驗優勢，用戶反饋不佳，容易跑偏。不過從去年開始，豐田bZ4X、雷克薩斯RZ等車型也重新開始搭載線控轉向系統。

所以，線控轉向的技術難點主要在于，如何保障系統運行的可靠性和魯棒性。畢竟轉向關系到行車安全，轉向系統失效的危險性不亞于剎車系統失效。

在解決了系統可靠性的問題后，下一個難點就在于如何模擬出機械轉向中的路面反饋效果。一般來說，評價一個轉向系統是否好用，是包括轉向精準度，比如轉向角度是否符合駕駛員的預期；通過轉向柱，從輪胎、轉向桿反饋到方向盤上的“路面反饋”，這對于駕駛員判斷路面狀況非常關鍵。

如果車輛完全實現了自動駕駛，那么這些路面反饋的體驗可以忽略。但目前在自動駕駛未能完全實現的情況下，駕駛員依然處于絕對的核心地位，因此線控轉向能夠給駕駛員帶來怎樣的體驗，會是這項技術推廣的關鍵問題之一。

線控轉向的結構一般包括方向盤上的轉角傳感器、扭矩傳感器、轉矩反饋電機、控制器、轉向電機等。系統的工作原理是，控制器通過檢測方向盤上的傳感器數據，來獲取駕駛員意圖，結合車速、輪速等信息來計算需要轉向電機輸出的角度；與此同時也要根據車輪的信息，來模擬路面反饋，并通過反饋電機將模擬的路面狀況信息通過振動或轉向阻力傳輸到方向盤上。

要做好這些反饋細節，需要控制器有強大的算力以及對真實路面情況進行足夠多的測試，以通過算法來模擬出真實的反饋。所以綜合可靠性以及轉向反饋等的難點，線控轉向在過去這些年間未有大規模推廣也就能夠理解了。

小結：

隨著技術的成熟，近年來國內外的Tier1也已經開始推出完善的線控轉向系統，除了博世、大陸等傳統廠商，國內車企也在積極配合產業鏈來推動線控轉向的落地。2021年，集度（已更名為極越）、蔚來、吉利成為國內線控轉向標準化研究的聯合牽頭單位。同時拿森、格陸博等本土Tier1也推出了線控轉向系統的相關產品，相信很快我們能夠看到越來越多采用線控轉向系統的車輛上路。