線控轉向國家標準實施,對汽車方向盤的N種想象和擔憂
原創圖源:特斯拉官網
【51CTO.com原創稿件】圖上這種只有“下半圈”的方向盤,經常出現在電影和概念車上,目前幾乎沒有量產車使用這種樣式的方向盤。根據日常開車轉向的習慣,很難理解如何把這種方向盤掄起來。
但在今年上半年,特斯拉推出了Model S Plaid車型(就是上圖這款),首次讓“半圈”方向盤量產,嘗鮮的用戶稱它很難使用。
真想讓“半圈”方向盤好用起來,必須通過線控轉向技術(Steer By Wire,SBW)來實現,但特斯拉Model S Plaid尚未使用這一技術。
汽車的方向盤和轉向機構,一直以來都是由機械部件連接的,汽車線控轉向實現了方向盤與轉向執行系統的機械分離。方向盤和自動駕駛系統將通過數據信號控制轉向。
線控轉向這項技術本身并不新,它起源于飛機,在飛機上早已得到廣泛應用。飛機上采用線傳信號的方法,取消了機械聯動裝置,讓飛機結構變得簡單,重量降低,駕駛艙在飛機上的位置布局也更靈活。線控轉向的技術及優勢,正在被智能汽車引入。
主要優勢和應用場景
汽車線控轉向由于取消了方向盤與車輪之間的全部機械連接,不僅操縱性、穩定性能更優,也給智能駕駛和智能座艙設計帶來了更多顛覆性想象力,在駕駛方式和車輛空間方面都帶來前所未有的體驗。
我們把這些總結為三個方面的優勢:
1、適合L4、L5智能駕駛系統。
主流自動駕駛目前定義在L3級以下,整個自動駕駛執行過程中,方向盤是跟著輪子的左右方向轉的,駕駛員隨時需要做好接管車輛控制的準備。
另外由于法規的原因,駕駛員還需要時不時的去摸一把方向盤,告訴系統人還在參與駕駛車輛。
等到自動駕駛等級逐步開放,駕駛員的角色越來越弱化,就不需要人去進行接管。
還有一個場景,目前的自動駕駛環境,在遇到復雜路況,需要進行極端的操作時,如果駕駛員手還在方向盤上,系統突然操作,如果手指卡在方向盤上會非常危險。
但是線控轉向應用之后,自動駕駛過程中方向盤不再跟隨轉動,這個問題就不會存在。
2、具備更多智能座艙的想象空間。
既然方向盤都不需要在自動駕駛過程中跟著轉動,那它的存在也不是必須。我們可以利用線控轉向的這個特點,在自動駕駛時把方向盤收起來。已經有車企展示了如何應用這一技術,比如9月奧迪發布的grandsphere概念車,在自動駕駛時收起方向盤、油門剎車踏板后變成了一個“頭等艙空間”。駕駛員會從一個駕駛的角色,向乘坐者的角色轉化。
圖源:奧迪官網
3、其他比如轉向手感、NVH、游戲體驗、平臺化的優勢。
傳統汽車有一個轉向比,就是方向盤打多少輪子轉多少有一個比例關系。過去轉向比是固定的,不能變,即便變也是機械上可變。這就是為什么大部分汽車的方向盤要轉一兩圈,并且沒能使用“半圈”方向盤的原因。
如果有了線控轉向就不一樣了,電子系統在高速時稍微不靈敏一點,穩定性就會提高。低速轉向可以做得更靈敏一點,方向盤輕輕轉動,就能實現優雅的調頭。
現在一些車型支持車載游戲,比如特斯拉內置的賽車游戲,它有一個槽點,這個游戲通過車的方向盤操縱,因為是機械轉向,游戲時輪子跟著轉,對輪胎的磨損很大。
另外,游戲時轉向系統需要滿負荷運轉,原地轉向輪胎側提供載荷最大,這時系統輸出力也最大,所以很費電。一旦使用線控轉向,這些問題就不存在了。
還有一點就是特斯拉的游戲沒有提供非常好的反饋,缺少沉浸式的游戲體驗。因為所有的感覺,全部是車輪傳過來的。如果是線控轉向,方向盤可以加入游戲機手柄的震動裝置,增加觸覺反饋,模擬游戲場景。
另外線控轉向有助于改善車內NVH,機械連接一旦取消,底盤就失去了通過轉向系統傳遞噪音的路徑。
最后一個優勢是汽車的平臺化,在過去,方向盤是唯一從底盤延申至車內的機械部件,方向盤的安裝位置影響到底盤設計和座艙布局。而在線控轉向上,就沒有這些問題了。
有待解決的問題
因為失去了機械連接,道路的起伏顛簸就無法傳遞到手上;其次,道路對輪胎的阻力也只能通過方向盤電機來模擬,于是就失去了路感。至于轉動方向盤的輕重感覺,這一需求是可以根據個人喜好設置的。
更重要的問題來自安全。首先是轉向控制系統的安全,博世已經在試驗中測試過反向程序設定,即向左打方向時車輪向右轉。程序出錯該怎么規避,英菲尼迪為線控轉向設置了3個ECU控制器,必須有兩個及以上ECU發出相同指令時轉向操作才可執行,并且英菲尼迪保留了機械結構,在3個ECU都失效時,通過離合器使方向盤連接到轉向機構。
最后是法規和標準的約束,汽車線控轉向技術已發展了多年,但核心電控技術仍在國外。在量產方面,國外已經放開相關限制,允許線控轉向量產。
這次,中國的轉向標準GB 17675-2021將會解除對線控轉向的限制,但是要把線控轉向做到量產,還需要有一份專門標準推動量產落地,這個標準目前是空白的。
所以中汽研標準所和集度、蔚來、吉利三家車企組成了標準小組,共同推動制定中國線控轉向行業標準。長城已經發布包含線控轉向、線控懸掛等6個自由度在內的線控底盤技術,集度則稱線控轉向的軟件自研是他們的核心競爭力之一。
相信在法規允許的前提下,線控轉向技術一定能很快落地。
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