汽車線控轉(zhuǎn)向技術(shù)發(fā)展趨勢

芝能汽車目前和汽車館主聯(lián)合一起在做行業(yè)技術(shù)報告，摘選部分比較基礎(chǔ)的信息供參考。

01、線控轉(zhuǎn)向技術(shù)路線

線控轉(zhuǎn)向技術(shù)是一種創(chuàng)新的電子轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，通過采用傳感器、電機(jī)和控制器等電子部件取代傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)向柱、軸和齒輪等機(jī)械部件，實現(xiàn)了方向盤和車輪之間無需物理連接的駕駛方式。

這項技術(shù)的引入為駕駛員帶來了全新的體驗和便利。通過算法、電子設(shè)備和執(zhí)行器的運(yùn)作，線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)可以模擬真實道路感覺，并為駕駛員提供精準(zhǔn)的轉(zhuǎn)向反饋。不僅如此，它還能適應(yīng)不同類型的車輛，從運(yùn)動車型到豪華轎車，都能實現(xiàn)出色的性能和舒適性。而可變傳動比的設(shè)計更進(jìn)一步增強(qiáng)了車輛的操控性和舒適性。

相比傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，線控轉(zhuǎn)向技術(shù)具有諸多優(yōu)點(diǎn)：

●?可變傳動比：對應(yīng)相同輪胎轉(zhuǎn)動角度，普通的傳統(tǒng)方向盤可以轉(zhuǎn)動180度，而線控轉(zhuǎn)向可能只需要轉(zhuǎn)動40度或不轉(zhuǎn)動。

●?更精確靈敏：可提供更精確、更靈敏的轉(zhuǎn)向，以及可定制的轉(zhuǎn)向風(fēng)格，調(diào)整轉(zhuǎn)向路感電機(jī)的反饋阻尼可以給駕駛者不同的阻尼感受

●?平臺化：對于左右駕車型，可以共用轉(zhuǎn)向執(zhí)行機(jī)構(gòu)，提高平臺共用性，縮短海外國內(nèi)平臺車型研發(fā)時間

●?可用于輔助駕駛功能：無人工轉(zhuǎn)向操作時，可以通過自動駕駛控制器發(fā)送轉(zhuǎn)向命令，實現(xiàn)直接控制驅(qū)動電機(jī)執(zhí)行轉(zhuǎn)向命令

目前，國內(nèi)外許多汽車制造商和技術(shù)提供商都在積極研發(fā)和推廣線控轉(zhuǎn)向技術(shù)。例如，豐田已在其bZ4x車型中應(yīng)用了OMG（One Motion Grip）技術(shù)，實現(xiàn)了方向盤與轉(zhuǎn)向執(zhí)行系統(tǒng)的機(jī)械分離，為駕駛員提供更輕松的操作體驗。此外，特斯拉也計劃在新款Model S和Model X車型中采用線控轉(zhuǎn)向技術(shù)，以進(jìn)一步提升其駕駛性能和便利性。

在線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中，控制器通過方向盤(Steering Wheel)上的扭矩和轉(zhuǎn)向角傳感器檢測駕駛員的意圖，結(jié)合車速、輪速等信息進(jìn)行分析和判斷，輸出控制轉(zhuǎn)向的指令給前輪轉(zhuǎn)向電機(jī)(Steering Motor)和后輪轉(zhuǎn)向電機(jī)(Rear Road Wheel Motor)，進(jìn)而驅(qū)動轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)進(jìn)行轉(zhuǎn)向；同時可以檢測道路阻力，將阻力反饋到轉(zhuǎn)矩反饋電動機(jī)(Driver Feedback Motor)上，用于模擬道路阻力給駕駛員。該系統(tǒng)還可以包括備用傳感器和冗余措施，以確保轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在發(fā)生故障時仍能正常工作。

02、特斯拉的線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)實施計劃

預(yù)計在2024年Q2季度Tesla會宣布將在新款ModelS和Model X車型中匹配Yoke方向盤使用線控轉(zhuǎn)向技術(shù)。

特斯拉計劃于2024年第二季度在新款Model S和Model X車型中引入線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，并匹配Yoke方向盤。

特斯拉之所以加入線控轉(zhuǎn)向技術(shù)，原因是為了不斷尋求減少汽車零部件以加快生產(chǎn)時間。傳統(tǒng)的電動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在安裝齒條和小齒輪系統(tǒng)之前需要連接轉(zhuǎn)向柱到萬向節(jié)上，而采用線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)可以節(jié)省制造時間。

線控轉(zhuǎn)向技術(shù)的一大優(yōu)勢是方向盤不再與路面直接連接，從而提供更平穩(wěn)的駕駛體驗。這意味著在不平坦的路面上，車輪不會出現(xiàn)振動或拉動，使得駕駛更加安全，尤其對于殘疾人或老年駕駛員來說尤為重要。

該先進(jìn)的控制系統(tǒng)能夠?qū)崟r監(jiān)測多個輸入變量，以產(chǎn)生精確的轉(zhuǎn)向比。這意味著駕駛員在低速急轉(zhuǎn)彎時不需要頻繁轉(zhuǎn)動方向盤，例如在停車場中，理論上甚至可以完全消除手動轉(zhuǎn)向的需求。

03、豐田等其他廠商的技術(shù)

除了特斯拉，豐田在2022年的bZ4x車型中采用了豐田OMG（One Motion Grip）技術(shù)，這一先進(jìn)技術(shù)集成了線控轉(zhuǎn)向技術(shù)和賽車手方向盤，實現(xiàn)了方向盤與轉(zhuǎn)向執(zhí)行系統(tǒng)的機(jī)械分離。

豐田OMG技術(shù)通過電信號和高速總線取代了傳統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)，將方向盤轉(zhuǎn)動角度設(shè)定為正負(fù)150°，基本無需換手打輪即可完成轉(zhuǎn)向操作，極大地減輕了駕駛員在轉(zhuǎn)彎、掉頭、入庫等操作時的負(fù)擔(dān)，更加適合豐田未來推動的軛式方向盤的實際使用情景。

根據(jù)豐田的線控轉(zhuǎn)向技術(shù)專利，其線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)由方向盤位置的轉(zhuǎn)向扭矩執(zhí)行器和轉(zhuǎn)向軸位置的轉(zhuǎn)向控制執(zhí)行器組成。方向盤扭矩和方向盤角度信號作為轉(zhuǎn)向控制的核心輸入量，與可變轉(zhuǎn)向速比功能結(jié)合計算出目標(biāo)前輪角度控制變量，送入轉(zhuǎn)向控制執(zhí)行器中的角度反饋控制器，用于精確控制前輪角度和電機(jī)電流。同時，前輪角度和電機(jī)電流作為路面信息返回方向盤執(zhí)行器，產(chǎn)生轉(zhuǎn)向反饋力。

國外的Tier1供應(yīng)商如JETKT、日立、摩比斯、ZF和耐世特已經(jīng)具備成熟的線控轉(zhuǎn)向技術(shù)。豐田等國外廠商已經(jīng)陸續(xù)推出量產(chǎn)車型搭載線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，而特斯拉也正在研發(fā)線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，預(yù)計未來中高端車型將普遍采用該技術(shù)。在國內(nèi)，百度已經(jīng)與ZF展開戰(zhàn)略合作，共同開發(fā)線控技術(shù)，而蔚來也已經(jīng)組建了自己的轉(zhuǎn)向電控開發(fā)團(tuán)隊，從ZF的離職人員來看，他們已經(jīng)形成了一個整合的團(tuán)隊?？梢灶A(yù)見，線控轉(zhuǎn)向技術(shù)將成為未來汽車技術(shù)創(chuàng)新的風(fēng)口之一，與輪邊電機(jī)和主動液壓懸掛等技術(shù)一起重新定義了技術(shù)創(chuàng)新的壁壘。