2023 年冬天,Cybertruck 正式上市并帶來了一系列新技術,包括「48V 電氣系統(tǒng)」和「線控轉向」等。
其中「線控轉向」成為各大媒體爭相解讀的對象,雖然討論的觀點各不相同,但不妨礙共識的達成——它會改變汽車行業(yè)。
當方向盤能夠與底盤「解耦」,短期價值在于車輛操控性和安全性的提升,電信號可以更平滑、精準地對車輛進行控制。
而長期價值在于,我們在民用車輛上,見到了「智能駕駛」能力躍升,甚至是實現(xiàn)「自動駕駛」的曙光。
甚至有行業(yè)人士表示,「線控轉向」的盡頭,就是讓人類不需要親自駕駛。
由于一直沒有量產(chǎn)產(chǎn)品,行業(yè)中有關「線控轉向」的討論沉寂了一年。
12 月 9 日,隨著蔚來 ET9 成為國內(nèi)首款獲批量產(chǎn)「線控轉向」系統(tǒng)的車型,該技術再次進入公眾視線。
不同的地方在于,Cybertruck 以及相關技術距離中國消費者、中國市場還相對遙遠,給行業(yè)帶來的沖擊有限。
但 ET9 不同,它將在 2025 年春季交付。屆時,中國汽車從業(yè)者和消費者們,都將與「線控轉向」來一次「親密接觸」。
隨之以來的,相信還會有挑戰(zhàn)和質疑。
「線控轉向」到底是「狼來了」還是「革命性技術」,又能不能改寫新能源車的競爭格局,蔚來 ET9 會在中國市場率先交上答卷。
在此之前我們需要搞清楚,「線控轉向」到底是什么?
汽車的轉向系統(tǒng)發(fā)展大致經(jīng)歷了三個階段,最原始的「機械轉向」出現(xiàn)在汽車誕生早期,無任何助力機構,操作精準度低且費力。
在卡丁車上我們可以體驗到這種「原始」的轉向手感,方向盤通過方向柱、齒輪組直接與轉向臂相連,我們在旋轉方向盤時需要克服絕大部分輪胎與地面接觸時產(chǎn)生的摩擦力,和轉向機構本身的重量,這便是傳統(tǒng)機械轉向「費力」的直接原因之一。
隨著液壓助力和電子助力的出現(xiàn),轉向系統(tǒng)來到「助力轉向」階段。
當前絕大部分民用車均搭載電子助力轉向系統(tǒng)(EPS),開始有 ECU、小型電機等零部件參與到轉向助力中。
其工作原理是,車企在轉向結構中集成小型電機,當駕駛員轉動方向盤時 ECU 會進行運算并向小型電機發(fā)送指令,輸出扭矩帶動齒輪組工作,幫助轉向臂移動到目標位置。
整個工作過程中小型電機只起到助力作用,讓駕駛員可以更輕松地克服轉向時輪胎產(chǎn)生的摩擦力和結構本身的重量。
在結構上,「助力轉向」系統(tǒng)和原始的「機械轉向」系統(tǒng)并無根本性差異。只是有了助力系統(tǒng)后,駕駛員能夠更輕松地轉動方向盤,來讓前輪轉動到自己想要的角度。
轉向系統(tǒng)的第三個階段,也就是「線控轉向」,一定程度上反映了傳統(tǒng)汽車向「智能化」轉變,機械結構被電子系統(tǒng)接管的大趨勢。
不過「線控轉向」的研究并非一蹴而就,該技術在汽車上的探索應用,直到現(xiàn)在量產(chǎn)車型的下線,中間出現(xiàn)了幾個重要的節(jié)點。
「線控技術」最先出現(xiàn)在航空航天領域,比如 1964 年試飛的阿波羅登月研究車就應用了線控技術。
而將線控技術應用到汽車底盤乃至轉向系統(tǒng)上,則是 90 年代的事情。薩博在 1992 年推出一輛用搖桿來控制轉向的原型車 Saab 9000,該車被視為線控技術在汽車上的首次嘗試。
英菲尼迪于 2013 年推出的 Q50搭載了「DAS」,也就是「自適應轉向」技術。該技術應用了「部分」的線控技術,來實現(xiàn)更豐富的轉向功能。
嚴格來說,英菲尼迪 Q50 搭載的「DAS」技術與特斯拉、蔚來應用的「線控轉向」技術有非常多的不同之處。
比如說英菲尼迪 Q50 依然保留了轉向柱作為冗余備份,且控制轉向需要三組 ECU 協(xié)同完成,信息傳遞流程長且效率不高。
另外,受限于當時的技術水平和工程設計,英菲尼迪 Q50 的 DAS 系統(tǒng)在可靠性上也備受質疑。2016 年,英菲尼迪宣布因 DAS 的穩(wěn)定性問題全球召回超過 6 萬臺 Q50。
除了英菲尼迪 Q50 之外,豐田旗下車型 bZ4X 和雷克薩斯 RZ 也曾存在過應用「線控轉向」技術的版本。
但最終,搭載「線控轉向」技術的版本沒有實現(xiàn)量產(chǎn)交付,而是停留在上車測試狀態(tài)。
豐田的「線控轉向」系統(tǒng)被命名為「OMG」,不同于英菲尼迪 Q50,這是取消了實體轉向柱、由電信號控制轉向臂的「真·線控轉向」系統(tǒng)。
據(jù)了解,豐田的「線控轉向」技術方案由捷太格特提供,本應是搭配半幅方向盤使用。但最終豐田 bZ4X 上市時只提供常規(guī)方向盤的版本,并未配備「線控轉向」技術。
另外,比亞迪、長城等主機廠曾公布過他們關于「線控轉向」技術的研發(fā)進展。
2021 年長城對外公開的「智慧線控底盤技術」體系,就包含了「線控轉向」的技術能力。但直到現(xiàn)在,該技術仍未實現(xiàn)量產(chǎn)交付。
由此可見,現(xiàn)階段在真正意義上實現(xiàn)「線控轉向」技術量產(chǎn)交付的廠商只有特斯拉和蔚來,其他的方案或是實現(xiàn)得不徹底,或是尚未實現(xiàn)量產(chǎn)。
這從側面證明,要讓「線控轉向」技術實現(xiàn)量產(chǎn),并不容易。
現(xiàn)階段我們討論的「線控轉向」有兩大技術特征,首先是取消了傳統(tǒng)轉向結構中的轉向柱,然后是用電信號來連接方向盤和轉向機構。
通俗地解釋,「線控轉向」技術將我們的方向盤變成了「游戲手柄」,而不再是與車輪、地面直接溝通的媒介。
「線控轉向」在實現(xiàn)的過程中,也存在一些「矛盾」。
一方面,車企希望通過硬件的解耦實現(xiàn)過去不可能實現(xiàn)的車輛精準控制;另一方面,在使用「線控轉向」技術的前提下,「還原」過去方向盤、車輪硬連接的手感又很有必要。
尤其是后者,首批體驗 Cybertruck 的用戶均提到「該車轉向手感怪異」,轉動阻尼和力矩和傳統(tǒng)車型不太一樣,需要一定的時間來適應。
Cybertruck 上的線控轉向總成
另外,方向盤與輪子的解耦意味著「手感」和「路感」都將消失,為了「還原」這些駕駛質感,車企不得不加入更多的傳感器、更多的震動馬達,費時費力地進行調試。
蔚來就表示與合作伙伴共同研發(fā)「線控轉向」的過程中,他們遇到了「六大挑戰(zhàn)」。
轉向傳動比設定、對電機功率的要求、系統(tǒng)響應延遲和穩(wěn)定性、主客觀動力學評價體系、新功能的調試和功能安全,為了克服這六點難題,從 2019 年立項起蔚來花費數(shù)年時間才完成對「線控轉向」技術的攻克。
「線控轉向」的量產(chǎn)之路中,另一個重要節(jié)點是政策的松綁。
2022 年 1 月,國標《轉向標準 GB 17675-2021》正式實施,該標準正式解除了以往對轉向系統(tǒng)方向盤和車輪物理解耦的限制。
不過在當時,有關「線控轉向」的量產(chǎn)標準仍處于空白狀態(tài),集度(現(xiàn)在的極越汽車)、吉利和蔚來隨即成為制定牽頭單位。
從誕生到量產(chǎn),「線控轉向」技術走過了一條艱難且崎嶇的道路。但從體驗預期分析,這一切都是值得的。
馬斯克將「線控轉向」技術形容為「Game Changer」,特斯拉在 Cybertruck 上應用「線控轉向」的根本目的是為更高階的智駕能力做技術儲備。
在實際的應用場景中,「線控轉向」技術讓駕駛員與車輛之間的互動,變得更加充滿想象。
比如說,當方向盤和車輛解耦后,連續(xù)、復雜的可變轉向比技術成為可能。
根據(jù)蔚來官方放出的演示視頻可見,蔚來 ET9 可以在方向盤輕微轉動的情況完成車輛掉頭,然后迅速恢復正常的轉向比。這種絲滑、無縫的可變轉向比能力,只有依靠「線控轉向」技術才能實現(xiàn)。
其次,未來當車輛進入到自動駕駛狀態(tài)后,方向盤可以折疊收起,為乘員艙騰出更多的空間——就像一些 Robotaxi 載具一樣。
站在整車結構設計的角度看,去掉轉向柱和部分硬連接機構,意味著車頭位置可以騰出更多的內(nèi)部空間。無論是進一步把車輪布置在車輛四角,以榨取更大的乘員艙利用率,還是增大前備箱的容量,都將成為可能。
我們還可以大膽想象,在未來方向盤不再是「駕駛員專屬」,可以把它交給其他座位上的乘員,由他們來接管車輛的駕駛權……
「自定義能力」也是「線控轉向」技術體系中被反復提到的優(yōu)點,包括方向盤的轉角設定、轉向手感甚至路感反饋模擬,都可以通過調整參數(shù)實現(xiàn)。
換言之,無論對 OEM 還是對用戶而言,車輛的駕駛風格依照參數(shù)的不同可發(fā)生明顯變化,其「自由度」也從車載系統(tǒng)的表層,下探至車輛最核心的「底層駕控」。
「線控轉向」還存在行駛安全方面的價值,蔚來宣傳,車輛爆胎時系統(tǒng)能在 300 毫秒內(nèi)接管車輪,過濾用戶的誤操作,確保車輛軌跡穩(wěn)定進而平穩(wěn)停下。
「線控轉向」系統(tǒng)還會設計大量的安全冗余,無論是特斯拉還是蔚來,都能確保系統(tǒng)在緊急情況下依然能正常工作。而傳統(tǒng)的轉向系統(tǒng),出現(xiàn)機械故障后系統(tǒng)將直接直接失能,且無法恢復。
同樣的,取消轉向柱結構意味著車輛碰撞后不再存在「轉向柱侵入乘員艙」的潛在風險,理論上能降低對事故后對乘員的傷害。
要說「線控轉向」的缺點,除了前文提到的,Cybertruck 用戶反饋的手感怪異外,其穩(wěn)定性、安全性、易用性,仍需經(jīng)歷市場檢驗。
另外,目前應用「線控轉向」的時候車型均定位百萬元級,且數(shù)量稀少,注定只有極少數(shù)消費者才有機會體驗到這番新鮮技術。
「線控轉向」對產(chǎn)品的賦能,我們可以從兩款量產(chǎn)車上得到更具象的了解。同時,特斯拉和蔚來落地方案的異同也成為熱議話題。
先說結論,特斯拉和蔚來各有側重,前者更看重系統(tǒng)的安全備份,追求更高甚至溢出的可靠性;蔚來則著重于「轉向手感」的塑造。
比如方向的轉角設定這一項,蔚來 ET9 將方向盤的轉角設定為單邊 240°,而 Cybertruck 則是單邊 180°。
我們知道,常規(guī)汽車方向盤的單邊轉角一般是 270°,蔚來 ET9 的方向盤單邊轉角如此設定,顯然是為了減輕使用者的「不熟悉感」。
不過相對的,Cybertruck 的設定配合特殊形狀的方向盤,其駕駛感受可能更接近于「賽車」,對車身的操控更直接、靈活。
因此,這兩款車在線控系統(tǒng)上的差異,更多是源自于產(chǎn)品定位的差異。
蔚來 ET9 作為「行政轎車」,更強調整體的舒適性;而 Cybertruck 作為高性能電動皮卡,需要突出其「狂野」的一面。
側重點的不同也導致底層系統(tǒng)硬件組成的不同,蔚來 ET9 為了做好「手感還原」,相比特斯拉的專利方案增加了 2 個扭矩傳感器、1 個單繞組電機,還使用了雙電機輸入的蝸輪蝸桿減速系統(tǒng)。
Cybertruck 這邊,對比蔚來的技術方案有更多的微控制單元(5 個對 4 個)、線束更多地采用隔離設計、車輪轉向傳感器數(shù)量更多(超過 1 個位置傳感器總成,包含 2 個磁性傳感器和 1 個電磁式傳感器)等,優(yōu)先保障轉向系統(tǒng)在高強度下也能正常工作。
盡管細節(jié)上存在差異,但我們可以看到,無論是特斯拉 Cybertruck 還是蔚來 ET9,都依托「線控轉向」技術在駕駛層面獲得了超越競品的獨有性體驗——追求舒適的可以讓駕駛體驗變得更舒適,追求安全的可以讓駕駛變得更安全。
由此可見,「線控轉向」是為數(shù)不多的,能夠強化產(chǎn)品特性的技術。憑借這項本事,「線控轉向」就有潛力成為「新豪華」的標配功能。
「線控轉向」是「線控底盤」技術大框架的最后一環(huán),隨著汽車底盤非必要零部件的盡可能解耦,車載系統(tǒng)對整車的支配能力將接近最大化。
整車的各零部件交給系統(tǒng)支配后能帶來哪些新功能,已經(jīng)變成了高端、豪華新能源車比拼的主賽道。
舉個例子,比亞迪利用線控懸架(輪邊電機)實現(xiàn)「坦克調頭」「圓規(guī)掉頭」等超出傳統(tǒng)認知的移動方式,吉利依靠線控電門和剎車,完成了「無人駕駛漂移」的炫技操作。
換言之,「線控轉向」技術有足夠明朗的技術前景,能幫助高端、豪華新能源車構建起有別于傳統(tǒng)燃油車的體驗護城河,這便是該技術有望在高端產(chǎn)品圈層快速普及的依據(jù)。
而基于這樣的特性,和「主動懸架」技術一樣,「線控轉向」技術不太可能在短時間內(nèi)下放,而是作為高端車型的特色賣點存在。
但大趨勢不會變,新能源車距離達成真正的「智能化」,已近在咫尺。
汽車「智能化」的核心要點在于「解耦」「互聯(lián)」「線控」甚至「無線控制」,芯片提供的「算力」將取代「燃油」,成為整車的「血液」。
「智能化」的產(chǎn)品具備可迭代、可升級、持續(xù)進化的特性,現(xiàn)階段車機系統(tǒng)、部分軟件能力已經(jīng)做到這一點。
而隨著「線控轉向」的落地,整車底盤也將加入到「可迭代、可升級」范疇,整車的智能化,終于湊齊最后一塊拼圖。
基于「新能源車的下半場是智能化」共識,以智能座艙、智能駕駛和智能底盤為主基調的市場競爭,才剛剛進入高潮。
(完)
來源:第一電動網(wǎng)
作者:電動星球News蟹老板
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