方向傳動方式的革命

高振華

當(dāng)傳統(tǒng)的方向傳動連接技術(shù)成為“昨日黃花”時，現(xiàn)在有一種轉(zhuǎn)向 系統(tǒng)已經(jīng)省略了傳統(tǒng)機械式連接，改用電信號來控制汽車的行駛方 向，你是否感興趣呢？

電控轉(zhuǎn)向是線控的一種應(yīng)用

電控轉(zhuǎn)向是線控技術(shù)在汽車產(chǎn)品上的 一種應(yīng)用，是以電子信號為載體利用電線 將指令傳遞到執(zhí)行機構(gòu)，從而避免結(jié)構(gòu)繁 雜的機械傳動、減重、提升效率以及實現(xiàn) 更多智能控制功能等多重目的。其實線控 技術(shù)近幾年在商用車上已經(jīng)有所應(yīng)用，比 如商用車上的電子剎車總泵、電控氣壓換

擋系統(tǒng)等。然而運用在轉(zhuǎn)向系統(tǒng)之上這還 是第一次。

所謂電控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，就是在轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 和方向盤之間取消傳統(tǒng)機械連接，車輪的 轉(zhuǎn)向角度和速度均依靠電腦根據(jù)行駛路況 和駕駛者轉(zhuǎn)動方向盤的意圖綜合計算，并 由電腦控制轉(zhuǎn)向機實現(xiàn)控制目的。這就好 比駕駛員手里的方向盤是一個遙控器，或 者賽車游戲中的模擬方向盤，而真正執(zhí)行

轉(zhuǎn)向命令的是車上的電腦。

奔馳的電控技術(shù)夢

其實，奔馳從1990年投入對電控技術(shù) 的研究。在汽車領(lǐng)域，第一款實現(xiàn)應(yīng)用電 控技術(shù)的汽車是奔馳在1996年發(fā)布的F200 概念車。F200概念車在當(dāng)時采取的控制策 略是：駕駛員通過操作安裝在車門內(nèi)側(cè)和中央控制臺處的側(cè)面操縱桿來控制車身的 所有運動。左右移動操縱桿使汽車轉(zhuǎn)向， 而將操縱桿向后拉將產(chǎn)生制動，向前推將 使汽車加速。這種操作方式與工程挖掘機 的操作方式非常相似，只不過F200概念車 不能橫著走而已。

由于奔馳F200概念車上采用了電控技 術(shù)，那么方向盤、轉(zhuǎn)向柱、踏板、制動油 管等設(shè)備就被取消了。這已經(jīng)不是原來翻 蓋手機→滑蓋手機→直板手機的變革。像 奔馳F200概念車上操作方式的重大改變 需要有相關(guān)立法支持、還要對駕駛員有從 零開始的駕駛技能培訓(xùn)，推廣難度還非常 大，只能在概念車上玩玩。

英菲尼迪的電控成就

據(jù)記者了解，英菲尼迪Q50并沒有像 奔馳F200概念車那樣采取摒棄方向盤、油 門、制動踏板的操作方式，而是在傳統(tǒng)操

作的基礎(chǔ)上，保留方向盤并將線控技術(shù)完 美融合。實際上這項技術(shù)并不是什么新鮮 技術(shù)，早在20世紀(jì)70年代，美國宇航局便 已在宇宙飛船的操控系統(tǒng)使用這種電控系 統(tǒng)。宇宙飛船上這套名為Fly–By–Wire的 系統(tǒng)，目前已廣泛應(yīng)用在噴氣式戰(zhàn)斗機、 部分民用飛機，以及船舶的操控系統(tǒng)中。 現(xiàn)在這項技術(shù)被“下放”到了車輛控制 中，日產(chǎn)已經(jīng)公布將在其豪華品牌英菲尼 迪的新產(chǎn)品Q50上使用。

英菲尼迪Q50上的電控轉(zhuǎn)向技術(shù) （Direct Adaptive Steering，簡稱DAS），其 系統(tǒng)的構(gòu)成要比傳統(tǒng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜， 是在傳統(tǒng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（由方向盤、轉(zhuǎn)向柱、轉(zhuǎn) 向機組成）基礎(chǔ)之上，增加了3組ECU電子 控制單元、方向盤后的轉(zhuǎn)向動作回饋器、 以及斷開與接通轉(zhuǎn)向柱的離合器。傳統(tǒng)的 電控技術(shù)基本結(jié)構(gòu)與控制原理都比較簡 單，只有傳感器、ECU以及執(zhí)行器便能完 成動作。但是考慮到電控轉(zhuǎn)向的可靠性， 英菲尼迪的研發(fā)人員采取多重保險安全保 證策略。在轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中設(shè)有三個ECU、兩 個執(zhí)行轉(zhuǎn)向動作的電機以及一個離合器。

系統(tǒng)中三個ECU內(nèi)部是完全相同且彼 此互通的。如果有一個ECU出現(xiàn)錯誤，會 采取“少數(shù)服從多數(shù)原則”根據(jù)其它兩個 正常ECU的處理結(jié)果進(jìn)行控制。執(zhí)行轉(zhuǎn)向 動作的電動機也是如此，即便其中一組發(fā) 生故障，僅憑另一組仍可繼續(xù)控制車輛的 轉(zhuǎn)向動作。Q50上的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)雖然保留了 傳統(tǒng)的方向盤與轉(zhuǎn)向柱，但在正常情況下 二者是完全沒有機械力傳遞的，通過離合 器分離了。而傳統(tǒng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中的路面施加 給車輪的回饋力則是由轉(zhuǎn)向柱上的反作用 力的馬達(dá)生成。說到這里你也許會問，當(dāng) ECU、馬達(dá)、線束等發(fā)生故障時，要怎么 辦？其實這種故障的出現(xiàn)幾率很低，即使是 出現(xiàn)這種故障，轉(zhuǎn)向柱中的離合器會立刻 連接，這時就能像開普通汽車一樣，利用 機械式連接繼續(xù)操作方向盤。

電控轉(zhuǎn)向為自動駕駛奠定基礎(chǔ)

雖然電控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)沒有液壓助力泵通 過皮帶與發(fā)動機連接，能在一定程度上降 低發(fā)動機油耗。但是電控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與 控制邏輯還是比較復(fù)雜，可以說是采用了 多套轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，成本直線增加。由于轉(zhuǎn)向 系統(tǒng)沒有了機械性連接，在路感傳遞方面 有所減弱。

另外，電控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的電子化程度比 較高，可以調(diào)整ECU參數(shù)將該系統(tǒng)匹配到 不同類型車上，一來車輛間部件的通用性 大大提高，二來在同一款車上還有多重駕 駛體驗。日前，一項名為“AdaptIVe”的 自動駕駛研究項目已經(jīng)在歐洲啟動，電控 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的到來或許還能為自動駕駛時代 的到來奠定堅實的基礎(chǔ)。今后，汽車的駕 控方式會遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越既有常識。