bsport体育:线控转向自动驾驶的下一个标配？

　　汽车转向系统是汽车上的重要构件，其性能的好坏直接决定了汽车操控性能的优劣，它随着新技术的出现不断推陈出新。

　　从最初的纯机械转向系统，历经机械式液压助力转向(Hydraulic Power Steering，HPS)、电液助力转向(Electro Hydraulic Power Steering，EHPS)，到现在已被广泛应用的电动助力转向(Electric Power Steering，EPS)，转向系统朝着操作更加灵敏、结构更加可靠和功率消耗更低的方向不断发展。

　　随着近年来自动驾驶的兴起，要求转向系统能够不依赖人力，根据算法独立运转，同时要求响应时间更短，转向更加精准。考虑EPS 受限于安装空间、力传递特性、角传递特性等诸多因素不能自由设计和实现的不足，一种新型的转向系统——线控转向系统（Steering-By-WireSystem, SBW）应运而生。

　　它带来的优点很多，节省空间，轻量化，可以根据需要完全隔离路面颠簸或者部分传递路面信息，使驾驶员获得良好的路感，也可以根据驾驶员需要和喜好自由设计力传递特性和角传递特性，驾驶体验更丰富。因为不用考虑机械连接的布局问题，所以车辆设计时更灵活，同时发生碰撞时管柱侵入的可能性降低，提高了车辆安全性。除此之外，线控转向可以完全脱离驾驶员实现转向控制，这一点非常切合自动驾驶的心意，被认为是完全自动驾驶的辅助技术之一。

　　和EPS相比，SBW的最大不同是取消了方向盘和转向轮之间的物理连接，它的转向力矩完全依靠下转向执行器来输出，而下转向执行器输出力的方向和大小依赖于控制算法给定的控制信号，这也就意味着转向完全由控制算法说了算，算法可以依赖方向盘的输入信号，也可以脱离方向盘根据自动驾驶的转向要求独立转向。EPS工作原理是当驾驶员转动方向盘时，扭矩传感器精确地记录转向扭矩并传输给电控单元，电控单元计算出所需转向助力控制伺服电机工作从而实现助力。EPS本质上转向信号仍然来自于人，系统只是助力，但SBW转向信号本质上来源于算法，人的输入信号只是参考。

　　和同为线控家族的兄弟线控制动相比，线控转向一直显得关注度不高，和大哥线控制动自带光环（能量回收能够增加续航里程）不一样，他有点像家里内向的孩子，被人提起时总是一笔带过。到底是什么原因让线控转向一直没有火热发展起来呢？这得从线控转向的前世今生说起。01、线控转向技术由来已久线控转向并不是个新技术，在飞机上已经得到广泛应用，由于飞机转向操作机构和执行机构（舵机）间隔非常远，利用机械结构进行远距离传动显然不合适，另外飞机对转向操作的要求在空间上是多方向的，且灵活性要求很高，线控转向便是面向这一需求而产生的。在乘用车上，欧美企业线控转向研究起步也很早，在20 世纪50 年代，TRW和德国Kasselmann 等就提出了车用SBW的概念，方向盘和转向车轮之间用电信号代替原来的机械连接，但是这仅仅停留在了设想中。汽车转向装置发展到现在的电动助力转向，技术上已经非常成熟可靠，因此车企对线控转向兴趣一直不大。

　　如今自动驾驶飞速发展，自动驾驶技术要求能很轻松实现主动转向功能，且要实现比EPS更快的响应速度，这给线控转向技术实用化发展带来了契机，转向供应商和车辆制造商开始研发自己的线控转向系统。德国奔驰公司早在1990年就开始了前轮线年将它开发的线控转向系统应用于概念车F200上，到了2000 年9月法兰克福车展上，奔驰与ZF联合展示了线 Carving也应用了线控转向系统。世界各大汽车厂家、研究机构包括Daimler-Chrysler、宝马、ZF、DELPHI、TRW、JTEKT、日本国立大学、本田汽车公司等都对汽车线控转向系统做了深入研究。在欧洲，2001年的第71届日内瓦国际汽车展览会上，意大利Bertone设计开发的概念车“FILO”采用了线控转向系统，它取消了方向盘，使用操纵杆进行转向操作。宝马汽车公司的概念车BMWZ22，应用了线控转向技术后，利用传动比例可调的特性，将方向盘的转动范围减少到160度，极大降低了紧急转向时驾驶员的操作角度。第59届法兰克福汽车展，雪铁龙越野概念车“C-Crosser”也采用了线控转向系统。随着自动驾驶的火热，近年来各供应商都会在各种场合展示自己的线日日前，在瑞典阿维斯焦 (Arvidsjaur) 冬季试车场上，采埃孚(ZF)和天合汽车(TRW)合并后展示的一辆原型车上搭载了采埃孚天合的前后桥转向系统，该系统可实现纯电动操控，这种线控转向功能在原型车中还属于试验阶段。在2017年10月的法兰克福国际汽车展览会上，蒂森克虏伯展示了SBW硬件，可收缩式转向管柱和无人驾驶切换概念。博世华域已与奥迪合作开发线线控转向产品全国巡回展示。JTEKT在2018年北京车展上，展示了一台线控转向演示机，赚足了眼球。2021年上海车展，舍弗勒展示了一系列面向智能驾驶及未来城市交通出行的创新解决方案，其中就包含智能线控转向角模块（iCorner）。日本Koyaba（日本四大轴承生产集团之一）和日产合作也开发了线控转向系统，该系统是目前唯一应用于量产车型英菲尼迪上的线控转向系统。虽然线控转向发展在提速，但是供应商对待线控转向的态度并不是完全一致的，这可以从两家转向供应商的争论中一窥一二。作为世界排名第一的转向系统供应商丰田旗下的捷太格特（JTEKT）和排名第三的电动转向系统供应商日本精工（NSK），他们的观点不仅会左右本公司的技术路线，也会对全球其他供应商产生深刻影响。JTEKT公司认为，为了实现自动驾驶汽车，线控转向系统一定会取代如今的电动转向系统，这无法避免。NSK却认为，线控转向技术过于昂贵，如今的电动转向系统完全可以满足自动驾驶汽车的需求。就像现在常被用来测试开发自动驾驶技术的林肯MKZ，就是使用的EPS。JTEKT总裁Tetsuo Agata很看好这项技术，“我们正在研究线控转向技术，这对自动驾驶系统很重要，甚至可以说是必须的。”“喷气机已经采用了线控转向系统了。”他说，“自动驾驶系统的推广速度正在加速。如果我们有能力摆脱方向盘间的机械连接，我们就能在汽车设计中有更多发挥。未来，线控技术将成为一种基本配置。如今，我们就在开发一款线控转向系统。”线控转向系统无需转向柱，因此能增大空间、减轻重量、降低成本、提高转向精度，给灵活设计带来更多可能性。在这一思想指导下，JTEKT着力研发线日开幕的北京车展上，JTEKT以“No.1 & Only One-迈向更美好的未来”为主题。携自动驾驶技术、未来转向技术、面向混动、电动汽车用的e4WD电机等一系列“黑科技产品”悉数亮相。在那次JTEKT展出的产品中，最引人瞩目的，当属这台SBW演示机。

　　该演示机取代传统的机械式连接的方式，方向盘和转向机通过电线连接，能够具备更高的驾驶自由度，实现更理想的转向体验：到了2019年上海国际车展，捷太格特的参展主题为“Just take a seat. Have fun. Enjoy your ride”（乐如所思，坐乘驾驶为您带来的欢畅体验）。在这次展会上，JTEKT通过新闻发布、现场展品向来场者展示捷太格特面向汽车“新四化”（网联化、自动化、共享化、电动化）的努力与成果。从中可以看出，JTEKT着力展示“高效能，轻量化”的汽车转向器，EPS+SBW共同支撑JTEKT在乘用车层面“新四化”的雄心，而且随着自动驾驶从L3走向L5，JTEKT认为线控转向会逐渐确立统治地位，这和JTEKT发展线控转向的思路是一以贯之的。在本次展会上，捷太格特还展出了搭载线控转向的模型车。展示中线控转向可提升方向盘布局的自由度，通过转角控制可实现安全、舒适的转向，即使有路面冲击，也可实现自然的转向感受。

　　另外JTEKT设计了一种可伸缩管柱模块（Retractable-column module），该技术使得在自动驾驶模式下，方向盘自动收纳，为驾驶员提供更宽敞的驾驶空间。

　　对线控转向的不信任源于对自动驾驶的怀疑，随着自动驾驶的发展，相信其高可靠性和安全性最终会赢得用户信赖，何况在可预见的将来，就算自动驾驶能够大行其道，估计车企也依然会保留手动驾驶功能。在技术层面，英菲尼迪Q50搭载的线控转向系统，为了保证可靠性，保留了一套冗余机械转向系统，这引发了NSK的反驳。“即使采用了线控转向系统，他们还是一样要配备一套机械系统以防万一。”NSK公司CEO Toshihiro Uchiyama在一次媒体活动中表示，“除非是安全要求有了新变化，或线控转向系统的可靠性有了翻天覆地的提升。”Uchiyama认为如果现有技术能够满足需要，就没必要花费巨大的代价追求新技术。“我们认为线控转向并不能满足自动驾驶的需求，”Uchiyama表示，“我们的电辅助机械系统更加可靠，而且转向感也更佳。”一些分析人士和NSK的观点一致，最起码在现在的发展阶段，为了功能安全必须设计冗余系统，这会带来额外的成本，会阻碍线控转向技术的应用。IHS供应商业务部主管Eric Fedewa也表示，根据正在测试中的自动驾驶汽车，我们并非一定要拿掉金属转向柱。据了解，目前EPS 单价约1,500元，线控转向系统若以EPS 为基础进行估价，再考虑到短期应用规模小，预计单价约4,000元，后期随着应用范围扩大，预计单价有望逐步降低至3,000元左右。几千元对于锱铢必较的车企来。