方向传动方式的革命

高振华

当传统的方向传动连接技术成为“昨日黄花”时，现在有一种转向 系统已经省略了传统机械式连接，改用电信号来控制汽车的行驶方 向，你是否感兴趣呢？

电控转向是线控的一种应用

电控转向是线控技术在汽车产品上的 一种应用，是以电子信号为载体利用电线 将指令传递到执行机构，从而避免结构繁 杂的机械传动、减重、提升效率以及实现 更多智能控制功能等多重目的。其实线控 技术近几年在商用车上已经有所应用，比 如商用车上的电子刹车总泵、电控气压换

挡系统等。然而运用在转向系统之上这还 是第一次。

所谓电控转向系统，就是在转向系统 和方向盘之间取消传统机械连接，车轮的 转向角度和速度均依靠电脑根据行驶路况 和驾驶者转动方向盘的意图综合计算，并 由电脑控制转向机实现控制目的。这就好 比驾驶员手里的方向盘是一个遥控器，或 者赛车游戏中的模拟方向盘，而真正执行

转向命令的是车上的电脑。

奔驰的电控技术梦

其实，奔驰从1990年投入对电控技术 的研究。在汽车领域，第一款实现应用电 控技术的汽车是奔驰在1996年发布的F200 概念车。F200概念车在当时采取的控制策 略是：驾驶员通过操作安装在车门内侧和中央控制台处的侧面操纵杆来控制车身的 所有运动。左右移动操纵杆使汽车转向， 而将操纵杆向后拉将产生制动，向前推将 使汽车加速。这种操作方式与工程挖掘机 的操作方式非常相似，只不过F200概念车 不能横着走而已。

由于奔驰F200概念车上采用了电控技 术，那么方向盘、转向柱、踏板、制动油 管等设备就被取消了。这已经不是原来翻 盖手机→滑盖手机→直板手机的变革。像 奔驰F200概念车上操作方式的重大改变 需要有相关立法支持、还要对驾驶员有从 零开始的驾驶技能培训，推广难度还非常 大，只能在概念车上玩玩。

英菲尼迪的电控成就

据记者了解，英菲尼迪Q50并没有像 奔驰F200概念车那样采取摒弃方向盘、油 门、制动踏板的操作方式，而是在传统操

作的基础上，保留方向盘并将线控技术完 美融合。实际上这项技术并不是什么新鲜 技术，早在20世纪70年代，美国宇航局便 已在宇宙飞船的操控系统使用这种电控系 统。宇宙飞船上这套名为Fly–By–Wire的 系统，目前已广泛应用在喷气式战斗机、 部分民用飞机，以及船舶的操控系统中。 现在这项技术被“下放”到了车辆控制 中，日产已经公布将在其豪华品牌英菲尼 迪的新产品Q50上使用。

英菲尼迪Q50上的电控转向技术 （Direct Adaptive Steering，简称DAS），其 系统的构成要比传统转向系统结构复杂， 是在传统转向系统（由方向盘、转向柱、转 向机组成）基础之上，增加了3组ECU电子 控制单元、方向盘后的转向动作回馈器、 以及断开与接通转向柱的离合器。传统的 电控技术基本结构与控制原理都比较简 单，只有传感器、ECU以及执行器便能完 成动作。但是考虑到电控转向的可靠性， 英菲尼迪的研发人员采取多重保险安全保 证策略。在转向系统中设有三个ECU、两 个执行转向动作的电机以及一个离合器。

系统中三个ECU内部是完全相同且彼 此互通的。如果有一个ECU出现错误，会 采取“少数服从多数原则”根据其它两个 正常ECU的处理结果进行控制。执行转向 动作的电动机也是如此，即便其中一组发 生故障，仅凭另一组仍可继续控制车辆的 转向动作。Q50上的转向系统虽然保留了 传统的方向盘与转向柱，但在正常情况下 二者是完全没有机械力传递的，通过离合 器分离了。而传统转向系统中的路面施加 给车轮的回馈力则是由转向柱上的反作用 力的马达生成。说到这里你也许会问，当 ECU、马达、线束等发生故障时，要怎么 办？其实这种故障的出现几率很低，即使是 出现这种故障，转向柱中的离合器会立刻 连接，这时就能像开普通汽车一样，利用 机械式连接继续操作方向盘。

电控转向为自动驾驶奠定基础

虽然电控转向系统没有液压助力泵通 过皮带与发动机连接，能在一定程度上降 低发动机油耗。但是电控转向系统结构与 控制逻辑还是比较复杂，可以说是采用了 多套转向系统，成本直线增加。由于转向 系统没有了机械性连接，在路感传递方面 有所减弱。

另外，电控转向系统的电子化程度比 较高，可以调整ECU参数将该系统匹配到 不同类型车上，一来车辆间部件的通用性 大大提高，二来在同一款车上还有多重驾 驶体验。日前，一项名为“AdaptIVe”的 自动驾驶研究项目已经在欧洲启动，电控 转向系统的到来或许还能为自动驾驶时代 的到来奠定坚实的基础。今后，汽车的驾 控方式会远远超越既有常识。