詳解電控轉(zhuǎn)向技術(shù) 讓駕駛更加安全便捷

你可否想過，未來某一天的汽車不再需要方向盤就可以操縱自如？或許在今天看來這是不可思議的事情，但它的的確確就發(fā)生了。1996年的時(shí)候它還只是一個(gè)供業(yè)內(nèi)少數(shù)人研究的課題，而今天它已經(jīng)成為一臺(tái)量產(chǎn)車上的零部件，而且這款車已經(jīng)在國(guó)內(nèi)正式亮相，或許過不了幾個(gè)月你就能從展廳里將它帶回家了。

今天技術(shù)詳解的主角是英菲尼迪最新一代中型運(yùn)動(dòng)豪華轎車Q50，也就是目前國(guó)內(nèi)在售的英菲尼迪G系列的接班人。這款車對(duì)于英菲尼迪可謂是個(gè)展示技術(shù)研發(fā)能力的極佳平臺(tái)，因?yàn)樗鼘⑹侨蚴卓畲钶d電控轉(zhuǎn)向技術(shù)的量產(chǎn)汽車。

什么是電控轉(zhuǎn)向技術(shù)？它其實(shí)是線控技術(shù)在汽車產(chǎn)品上的一種應(yīng)用，而線控技術(shù)的核心就是以電子信號(hào)為載體，利用電線作為傳遞指令的渠道將人的意圖傳遞到執(zhí)行機(jī)構(gòu)，從而避免結(jié)構(gòu)繁雜的機(jī)械傳動(dòng)。線控技術(shù)的目標(biāo)就是用電線取代傳統(tǒng)的機(jī)械傳遞，從而達(dá)到減重、提升效率以及實(shí)現(xiàn)更多智能控制功能等多重目的。

線控系統(tǒng)很早就已在航空、航海上應(yīng)用，比如飛機(jī)的機(jī)翼控制和輪船的方向舵控制，而在民用商品車上這還是第一次，因此這才是英菲尼迪Q50最大的突破之處。

所謂電控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，就是在前輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和方向盤之間沒有硬性機(jī)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(dòng)方向盤的意圖綜合計(jì)算，并由電腦控制轉(zhuǎn)向機(jī)實(shí)現(xiàn)控制目的。這意味著人只是在發(fā)出指令，而真正讓汽車執(zhí)行轉(zhuǎn)向意圖的不再是駕駛員手里的方向盤，而是車上的電腦。

線控技術(shù)在汽車行業(yè)

在汽車領(lǐng)域，第一款實(shí)現(xiàn)應(yīng)用線控技術(shù)的汽車是奔馳F200概念車，1996年奔馳發(fā)布這款超極概念車并一時(shí)間引發(fā)了各大廠商在線控技術(shù)領(lǐng)域的極大狂熱。奔馳從1990年投入對(duì)線控技術(shù)的研究，F(xiàn)200的問世預(yù)示著線控技術(shù)在車輛應(yīng)用上獲得突破性的成功，但F200在當(dāng)時(shí)天馬行空的技術(shù)只有部分被轉(zhuǎn)移到量產(chǎn)車型上，奔馳迄今尚未將線控轉(zhuǎn)向技術(shù)付之量產(chǎn)。

奔馳F200上提出的Wire-contol線控技術(shù)的核心取消方向盤、轉(zhuǎn)向柱、踏板、制動(dòng)油管等設(shè)備，一切通過電線傳遞指令。也正是由于這個(gè)原因，F(xiàn)200不再需要任何機(jī)械結(jié)構(gòu)。理論上它對(duì)于加速、制動(dòng)、轉(zhuǎn)向的操作可以用各種各樣的方式來實(shí)現(xiàn)。

比如F200在那個(gè)時(shí)代采取的方案是：駕駛員通過操作安裝在車門內(nèi)側(cè)和中央控制臺(tái)處的側(cè)面操縱桿來控制車身的所有運(yùn)動(dòng)。左右移動(dòng)操縱桿使汽車轉(zhuǎn)向，而將操縱桿向后拉將產(chǎn)生制動(dòng)，向前推將使汽車加速。這種操作即便在今天看來都相當(dāng)前衛(wèi)，不過或許在今天，我們會(huì)更青睞于用觸摸屏來控制汽車的行進(jìn)方式，很炫不是嗎？可惜，這種天馬行空的想法不是不能實(shí)現(xiàn)，但只能在概念車上玩玩。

可以說1996年發(fā)布的奔馳F200概念車為后來很多廠商研發(fā)的線控技術(shù)提供了一個(gè)很好的立意起點(diǎn)，但在現(xiàn)有汽車社會(huì)的環(huán)境下， F200這類全部使用線控技術(shù)的汽車幾乎永遠(yuǎn)都都沒有量產(chǎn)可能性。因?yàn)檫@種摒棄方向盤、油門、制動(dòng)踏板的操作方式需要有相關(guān)立法支持、還要對(duì)駕駛員有從零開始的駕駛技能培訓(xùn)，總之這套技術(shù)全盤在汽車行業(yè)使用的推廣難度還非常大。

因而也只有奔馳、寶馬等幾家廠商在概念車上做了做實(shí)驗(yàn)，作為對(duì)未來汽車技術(shù)的探討。而在民用車領(lǐng)域，我們的駕駛員依然會(huì)希望有相對(duì)傳統(tǒng)的，熟悉的操作方式，這方面英菲尼迪Q50就是在傳統(tǒng)操作的基礎(chǔ)上，將線控技術(shù)完美融合的第一個(gè)案例。

英菲尼迪Q50上的線控主動(dòng)轉(zhuǎn)向技術(shù)(Direct Adaptive Steering，簡(jiǎn)稱DAS)，它的結(jié)構(gòu)特征是：方向盤下端連接的是感應(yīng)器和模擬器，負(fù)責(zé)感應(yīng)駕駛者的操控并模擬回饋；從駕駛者獲得的轉(zhuǎn)向意圖將傳遞給ECU控制單元，三組ECU單元負(fù)責(zé)接收和處理電信號(hào)；再往下就是與車輛轉(zhuǎn)向系統(tǒng)相連的轉(zhuǎn)向角度/力度傳感器，這里負(fù)責(zé)執(zhí)行ECU發(fā)出的轉(zhuǎn)向指令，同時(shí)接受地面反饋的信息用于ECU系統(tǒng)進(jìn)行更精確的判斷。

Q50雖然在車體結(jié)構(gòu)內(nèi)也保留了傳統(tǒng)的方向盤與轉(zhuǎn)向柱，但二者的機(jī)械連接在正常情況下是通過離合器分離的，完全沒有機(jī)械力的傳遞。因此，路面施加給車輪的力不會(huì)直接傳至方向盤。方向盤的操縱反力由轉(zhuǎn)向柱上負(fù)責(zé)對(duì)方向盤提供反作用力的馬達(dá)生成，這有助于在駕駛時(shí)過濾掉路面對(duì)駕駛者的影響，在高速行駛時(shí)尤其有利于減少分心，特別是因?yàn)橥话l(fā)路況變化產(chǎn)生的慌亂。這意味著Q50在駕駛時(shí)會(huì)更加放松、愜意。

如果你希望在駕駛樂趣上收獲良多，那么Q50的電控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)將會(huì)帶給你豐富的轉(zhuǎn)向調(diào)節(jié)項(xiàng)目，而且這不僅能改變方向盤回饋力度，由于ECU在這里有最高話語(yǔ)權(quán)，它甚至可以通過改變方向盤的轉(zhuǎn)速比、回饋速度等諸多方式向你提供個(gè)性鮮明的駕駛體驗(yàn)。

可靠性如何？

雖然線控技術(shù)并不是最近才推出的新技術(shù)，但應(yīng)用在民用車上還是首例，所以消費(fèi)者對(duì)于它的可靠性肯定會(huì)有一些疑問，而英菲尼迪的研發(fā)人員也早就考慮到這個(gè)問題，并提供了多重保險(xiǎn)的安全保證方案。

首先是英菲尼迪的DAS總共有三個(gè)ECU單元，而且這三個(gè)ECU是彼此互通的，可以相互進(jìn)行監(jiān)控。如果其中一個(gè)ECU出現(xiàn)錯(cuò)誤，仍可根據(jù)其它兩個(gè)正常ECU的處理結(jié)果進(jìn)行準(zhǔn)確控制。而且三個(gè)ECU協(xié)同控制時(shí)，若其中一個(gè)出現(xiàn)故障，在排查維修的時(shí)候也非常簡(jiǎn)單。

除了ECU單元外，執(zhí)行轉(zhuǎn)向動(dòng)作的電動(dòng)機(jī)也設(shè)置的兩組，即便其中一組發(fā)生故障，僅憑另一組也可以繼續(xù)控制車輛的轉(zhuǎn)向動(dòng)作，可以說經(jīng)過重重的保障，英菲尼迪Q50的電控轉(zhuǎn)向技術(shù)已經(jīng)有了充足的安全后盾。

有些人會(huì)問，既然Q50已經(jīng)有了如此完善的安全系統(tǒng)，為何還保留了傳統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)？這其中最主要的原因自然不排除立法，很多國(guó)家要求方向盤與轉(zhuǎn)向系統(tǒng)必須有機(jī)械連接，另外就是作為最后的安全保證，一旦ECU及馬達(dá)等出現(xiàn)故障時(shí)電流會(huì)流過連接離合器，從而將方向盤與轉(zhuǎn)向柱下半部分恢復(fù)機(jī)械連接，這樣駕駛者仍可在電子系統(tǒng)完全失效的情況下繼續(xù)掌控車輛。

值廣州車展之際，英菲尼迪Q50將2.0T車型引入中國(guó)首發(fā)，預(yù)示著英菲尼迪即將憑借跟過新的技術(shù)闖蕩世界。而與此同時(shí)，我的一位同事遠(yuǎn)赴美國(guó)對(duì)Q50進(jìn)行了深入的試駕報(bào)道，接下來我們就來卡看他是如何表述英菲尼迪Q50的DAS電控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的。

因?yàn)榫€控主動(dòng)轉(zhuǎn)向最終是由電腦控制的，包括轉(zhuǎn)向角度、轉(zhuǎn)向速度和力回饋都是可以發(fā)生改變的。最簡(jiǎn)單的就是轉(zhuǎn)向力度，通過模擬器傳遞給方向盤的力度可以在輕、標(biāo)準(zhǔn)和重之前轉(zhuǎn)換，運(yùn)動(dòng)模式下默認(rèn)就是較重的力度，這種變化是很明顯的。

車身對(duì)方向盤控制的反應(yīng)速度也是可以調(diào)節(jié)的，也有快速、標(biāo)準(zhǔn)、慢速三種不同效果，當(dāng)然這些可自行調(diào)節(jié)的選項(xiàng)，都要在個(gè)性化設(shè)定模式下進(jìn)行。在場(chǎng)地內(nèi)的操控體驗(yàn)環(huán)節(jié)，最能體會(huì)到反應(yīng)速度的不同，標(biāo)準(zhǔn)模式與無DAS的相似，而快速模式下，車身對(duì)轉(zhuǎn)向的反應(yīng)明顯要直接、迅速很多，基本上剛一轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤，車身就立刻做出相應(yīng)的動(dòng)作，初次接觸到這種模式的人還真需要適應(yīng)一下。

尤其是在快速反應(yīng)的模式下，系統(tǒng)的轉(zhuǎn)向比也變得更為緊致，簡(jiǎn)言之就是轉(zhuǎn)過同樣的角度，方向盤需要轉(zhuǎn)動(dòng)的角度更小。這也讓此時(shí)的英菲尼迪Q50操控變得更為激進(jìn)，比如在一些調(diào)頭彎處，沒有DAS的車輛或者不在快速/運(yùn)動(dòng)模式下有DAS的車輛，方向盤需要轉(zhuǎn)超過半圈，此時(shí)就需要雙手交替打方向；而有DAS且在快速/運(yùn)動(dòng)模式下的車輛，只需要轉(zhuǎn)動(dòng)90°多一點(diǎn)就可以，雙手都無需離開方向盤，在過彎時(shí)明顯減少了操作幅度。

轉(zhuǎn)向力度和速度是操控的一方面，還有人會(huì)在意方向盤傳遞給駕駛者的路感。這個(gè)時(shí)候就會(huì)產(chǎn)生不同的聲音了，因?yàn)橛⒎颇岬螿50的DAS對(duì)路面回饋都是有電腦模擬完成的，因此肯定不會(huì)有機(jī)械的那種真實(shí)感，或者說是經(jīng)過過濾的，有人就會(huì)覺得不習(xí)慣，而有人則無所謂。在我看來，只要不是用來在賽道上比拼速度，是否真實(shí)的路感以普通駕駛者的角度出發(fā)還的確無差別。

但是，這里又要提到廠家在研發(fā)DAS系統(tǒng)時(shí)的另一個(gè)想法，因?yàn)闆]有方向盤和車輪之間的機(jī)械連接，所以來自路面的回饋也是模擬的，于是可以在日常行駛中盡量減小路面顛簸回饋到方向盤的抖動(dòng)，從而讓車輛有更好的直線行駛穩(wěn)定性，在長(zhǎng)途駕駛中也更為舒適。

用極端情況來驗(yàn)證是最有效的方法，日常最常遇到的就是減速帶，當(dāng)車輛通過減速帶式方向盤肯定會(huì)因?yàn)檐囕唹旱秸系K而有明顯抖動(dòng)，這時(shí)我們都會(huì)下意識(shí)地抓緊方向盤以防失控。而在配備DAS的英菲尼迪Q50上，系統(tǒng)將這種地面顛簸的回饋過濾的一干二凈，方向盤在手中絲毫沒有抖動(dòng)，這的確讓人很驚訝，也的確更舒適一些。

主動(dòng)車道控制

線控主動(dòng)轉(zhuǎn)向的優(yōu)點(diǎn)還不僅限于此，有了這項(xiàng)技術(shù)的幫助，還能在主動(dòng)安全上大做文章。于是，英菲尼迪Q50又有了另一項(xiàng)世界首創(chuàng)，主動(dòng)車道控制技術(shù)(Active Lane Control，簡(jiǎn)稱ALC)。你可能會(huì)說這項(xiàng)技術(shù)在其它車型上也有，它并不能算首創(chuàng)。的確，從字面意思和基本原理說這種技術(shù)已有應(yīng)有，比如奧迪、寶馬、奔馳等都有，但從使用效果看卻有不一樣。

英菲尼迪Q50的ALC基本原理也是通過車身外部的攝像頭采集車輛和車道側(cè)線之間的距離，減少偏離車道的危險(xiǎn)。但與其他車型上的不同在于，對(duì)車輛方向的干預(yù)和控制上，因?yàn)橛辛薉AS，英菲尼迪Q50可以做到更精準(zhǔn)、更柔和，如果條件允許，手不用控制方向盤，車輛也會(huì)始終按照車道行駛。

在美國(guó)的高速公路上，我們親身體驗(yàn)了這套系統(tǒng)的效果。道路有清晰的分界線，但當(dāng)天始終在下雨，路面較濕滑，時(shí)速70mph(大約相當(dāng)于112km/h)，開啟ALC之后，車輛能自動(dòng)保持在車道中央，如果向一側(cè)偏移，車輪轉(zhuǎn)向角度會(huì)進(jìn)行很細(xì)微的調(diào)整，讓車輛重新回到車道中央。整個(gè)過程中，車輛動(dòng)態(tài)穩(wěn)定，轉(zhuǎn)向輕柔順滑。

因?yàn)槭荄AS在主動(dòng)作用，所以此時(shí)方向盤并沒有任何的轉(zhuǎn)動(dòng)或力回饋，只有在方向偏轉(zhuǎn)較大時(shí)，才會(huì)有輕微的回饋以提示駕駛者。這種感覺與前面所說的路感一樣，一開始接觸都會(huì)讓人覺得怪怪的，人手沒有動(dòng)，但車卻在自己轉(zhuǎn)彎，有點(diǎn)out of control的感覺，如果對(duì)新系統(tǒng)沒有信心的人還真不一定感嘗試。

這也說明，任何新的技術(shù)在應(yīng)用之初都會(huì)讓人有所抗拒，畢竟與傳動(dòng)的理念或長(zhǎng)時(shí)間養(yǎng)成的習(xí)慣有很大差異，更何況是將車輛的控制權(quán)交予電腦，就像科幻電影中的某些場(chǎng)景一樣，未來也許就是這樣，但現(xiàn)在我們還需要適應(yīng)?？偟膩碚f，我個(gè)人對(duì)這個(gè)系統(tǒng)的好感有佳，駕駛英菲尼迪Q50跑長(zhǎng)途一定要輕松很多。