詳解電控轉向技術(shù) 讓駕駛更加安全便捷

你可否想過(guò)，未來(lái)某一天的汽車(chē)不再需要方向盤(pán)就可以操縱自如？或許在今天看來(lái)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)內少數人研究的課題，而今天它已經(jīng)成為一臺量產(chǎn)車(chē)上的零部件，而且這款車(chē)已經(jīng)在國內正式亮相，或許過(guò)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動(dòng)豪華轎車(chē)Q50，也就是目前國內在售的英菲尼迪G系列的接班人。這款車(chē)對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，因為它將是全球首款搭載電控轉向技術(shù)的量產(chǎn)汽車(chē)。

什么是電控轉向技術(shù)？它其實(shí)是線(xiàn)控技術(shù)在汽車(chē)產(chǎn)品上的一種應用，而線(xiàn)控技術(shù)的核心就是以電子信號為載體，利用電線(xiàn)作為傳遞指令的渠道將人的意圖傳遞到執行機構，從而避免結構繁雜的機械傳動(dòng)。線(xiàn)控技術(shù)的目標就是用電線(xiàn)取代傳統的機械傳遞，從而達到減重、提升效率以及實(shí)現更多智能控制功能等多重目的。

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

所謂電控轉向系統，就是在前輪轉向系統和方向盤(pán)之間沒(méi)有硬性機械連接，車(chē)輪的轉向角度和速度均依靠電腦根據行駛路況和駕駛者轉動(dòng)方向盤(pán)的意圖綜合計算，并由電腦控制轉向機實(shí)現控制目的。這意味著(zhù)人只是在發(fā)出指令，而真正讓汽車(chē)執行轉向意圖的不再是駕駛員手里的方向盤(pán)，而是車(chē)上的電腦。

線(xiàn)控技術(shù)在汽車(chē)行業(yè)

在汽車(chē)領(lǐng)域，第一款實(shí)現應用線(xiàn)控技術(shù)的汽車(chē)是奔馳F200概念車(chē)，1996年奔馳發(fā)布這款超極概念車(chē)并一時(shí)間引發(fā)了各大廠(chǎng)商在線(xiàn)控技術(shù)領(lǐng)域的極大狂熱。奔馳從1990年投入對線(xiàn)控技術(shù)的研究，F200的問(wèn)世預示著(zhù)線(xiàn)控技術(shù)在車(chē)輛應用上獲得突破性的成功，但F200在當時(shí)天馬行空的技術(shù)只有部分被轉移到量產(chǎn)車(chē)型上，奔馳迄今尚未將線(xiàn)控轉向技術(shù)付之量產(chǎn)。

奔馳F200上提出的Wire-contol線(xiàn)控技術(shù)的核心取消方向盤(pán)、轉向柱、踏板、制動(dòng)油管等設備，一切通過(guò)電線(xiàn)傳遞指令。也正是由于這個(gè)原因，F200不再需要任何機械結構。理論上它對于加速、制動(dòng)、轉向的操作可以用各種各樣的方式來(lái)實(shí)現。

比如F200在那個(gè)時(shí)代采取的方案是：駕駛員通過(guò)操作安裝在車(chē)門(mén)內側和中央控制臺處的側面操縱桿來(lái)控制車(chē)身的所有運動(dòng)。左右移動(dòng)操縱桿使汽車(chē)轉向，而將操縱桿向后拉將產(chǎn)生制動(dòng)，向前推將使汽車(chē)加速。這種操作即便在今天看來(lái)都相當前衛，不過(guò)或許在今天，我們會(huì )更青睞于用觸摸屏來(lái)控制汽車(chē)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，但只能在概念車(chē)上玩玩。

可以說(shuō)1996年發(fā)布的奔馳F200概念車(chē)為后來(lái)很多廠(chǎng)商研發(fā)的線(xiàn)控技術(shù)提供了一個(gè)很好的立意起點(diǎn)，但在現有汽車(chē)社會(huì )的環(huán)境下， F200這類(lèi)全部使用線(xiàn)控技術(shù)的汽車(chē)幾乎永遠都都沒(méi)有量產(chǎn)可能性。因為這種摒棄方向盤(pán)、油門(mén)、制動(dòng)踏板的操作方式需要有相關(guān)立法支持、還要對駕駛員有從零開(kāi)始的駕駛技能培訓，總之這套技術(shù)全盤(pán)在汽車(chē)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(chǎng)商在概念車(chē)上做了做實(shí)驗，作為對未來(lái)汽車(chē)技術(shù)的探討。而在民用車(chē)領(lǐng)域，我們的駕駛員依然會(huì )希望有相對傳統的，熟悉的操作方式，這方面英菲尼迪Q50就是在傳統操作的基礎上，將線(xiàn)控技術(shù)完美融合的第一個(gè)案例。

英菲尼迪Q50上的線(xiàn)控主動(dòng)轉向技術(shù)(Direct Adaptive Steering，簡(jiǎn)稱(chēng)DAS)，它的結構特征是：方向盤(pán)下端連接的是感應器和模擬器，負責感應駕駛者的操控并模擬回饋；從駕駛者獲得的轉向意圖將傳遞給ECU控制單元，三組ECU單元負責接收和處理電信號；再往下就是與車(chē)輛轉向系統相連的轉向角度/力度傳感器，這里負責執行ECU發(fā)出的轉向指令，同時(shí)接受地面反饋的信息用于ECU系統進(jìn)行更精確的判斷。

Q50雖然在車(chē)體結構內也保留了傳統的方向盤(pán)與轉向柱，但二者的機械連接在正常情況下是通過(guò)離合器分離的，完全沒(méi)有機械力的傳遞。因此，路面施加給車(chē)輪的力不會(huì )直接傳至方向盤(pán)。方向盤(pán)的操縱反力由轉向柱上負責對方向盤(pán)提供反作用力的馬達生成，這有助于在駕駛時(shí)過(guò)濾掉路面對駕駛者的影響，在高速行駛時(shí)尤其有利于減少分心，特別是因為突發(fā)路況變化產(chǎn)生的慌亂。這意味著(zhù)Q50在駕駛時(shí)會(huì )更加放松、愜意。

如果你希望在駕駛樂(lè )趣上收獲良多，那么Q50的電控轉向系統將會(huì )帶給你豐富的轉向調節項目，而且這不僅能改變方向盤(pán)回饋力度，由于ECU在這里有最高話(huà)語(yǔ)權，它甚至可以通過(guò)改變方向盤(pán)的轉速比、回饋速度等諸多方式向你提供個(gè)性鮮明的駕駛體驗。

可靠性如何？

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

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)行監控。如果其中一個(gè)ECU出現錯誤，仍可根據其它兩個(gè)正常ECU的處理結果進(jìn)行準確控制。而且三個(gè)ECU協(xié)同控制時(shí)，若其中一個(gè)出現故障，在排查維修的時(shí)候也非常簡(jiǎn)單。

除了ECU單元外，執行轉向動(dòng)作的電動(dòng)機也設置的兩組，即便其中一組發(fā)生故障，僅憑另一組也可以繼續控制車(chē)輛的轉向動(dòng)作，可以說(shuō)經(jīng)過(guò)重重的保障，英菲尼迪Q50的電控轉向技術(shù)已經(jīng)有了充足的安全后盾。

有些人會(huì )問(wèn)，既然Q50已經(jīng)有了如此完善的安全系統，為何還保留了傳統的機械結構？這其中最主要的原因自然不排除立法，很多國家要求方向盤(pán)與轉向系統必須有機械連接，另外就是作為最后的安全保證，一旦ECU及馬達等出現故障時(shí)電流會(huì )流過(guò)連接離合器，從而將方向盤(pán)與轉向柱下半部分恢復機械連接，這樣駕駛者仍可在電子系統完全失效的情況下繼續掌控車(chē)輛。

值廣州車(chē)展之際，英菲尼迪Q50將2.0T車(chē)型引入中國首發(fā)，預示著(zhù)英菲尼迪即將憑借跟過(guò)新的技術(shù)闖蕩世界。而與此同時(shí)，我的一位同事遠赴美國對Q50進(jìn)行了深入的試駕報道，接下來(lái)我們就來(lái)卡看他是如何表述英菲尼迪Q50的DAS電控轉向系統的。

因為線(xiàn)控主動(dòng)轉向最終是由電腦控制的，包括轉向角度、轉向速度和力回饋都是可以發(fā)生改變的。最簡(jiǎn)單的就是轉向力度，通過(guò)模擬器傳遞給方向盤(pán)的力度可以在輕、標準和重之前轉換，運動(dòng)模式下默認就是較重的力度，這種變化是很明顯的。

車(chē)身對方向盤(pán)控制的反應速度也是可以調節的，也有快速、標準、慢速三種不同效果，當然這些可自行調節的選項，都要在個(gè)性化設定模式下進(jìn)行。在場(chǎng)地內的操控體驗環(huán)節，最能體會(huì )到反應速度的不同，標準模式與無(wú)DAS的相似，而快速模式下，車(chē)身對轉向的反應明顯要直接、迅速很多，基本上剛一轉動(dòng)方向盤(pán)，車(chē)身就立刻做出相應的動(dòng)作，初次接觸到這種模式的人還真需要適應一下。

尤其是在快速反應的模式下，系統的轉向比也變得更為緊致，簡(jiǎn)言之就是轉過(guò)同樣的角度，方向盤(pán)需要轉動(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)，比如在一些調頭彎處，沒(méi)有DAS的車(chē)輛或者不在快速/運動(dòng)模式下有DAS的車(chē)輛，方向盤(pán)需要轉超過(guò)半圈，此時(shí)就需要雙手交替打方向；而有DAS且在快速/運動(dòng)模式下的車(chē)輛，只需要轉動(dòng)90°多一點(diǎn)就可以，雙手都無(wú)需離開(kāi)方向盤(pán)，在過(guò)彎時(shí)明顯減少了操作幅度。

轉向力度和速度是操控的一方面，還有人會(huì )在意方向盤(pán)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，因為英菲尼迪Q50的DAS對路面回饋都是有電腦模擬完成的，因此肯定不會(huì )有機械的那種真實(shí)感，或者說(shuō)是經(jīng)過(guò)過(guò)濾的，有人就會(huì )覺(jué)得不習慣，而有人則無(wú)所謂。在我看來(lái)，只要不是用來(lái)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(wú)差別。

但是，這里又要提到廠(chǎng)家在研發(fā)DAS系統時(shí)的另一個(gè)想法，因為沒(méi)有方向盤(pán)和車(chē)輪之間的機械連接，所以來(lái)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(pán)的抖動(dòng)，從而讓車(chē)輛有更好的直線(xiàn)行駛穩定性，在長(cháng)途駕駛中也更為舒適。

用極端情況來(lái)驗證是最有效的方法，日常最常遇到的就是減速帶，當車(chē)輛通過(guò)減速帶式方向盤(pán)肯定會(huì )因為車(chē)輪壓到障礙而有明顯抖動(dòng)，這時(shí)我們都會(huì )下意識地抓緊方向盤(pán)以防失控。而在配備DAS的英菲尼迪Q50上，系統將這種地面顛簸的回饋過(guò)濾的一干二凈，方向盤(pán)在手中絲毫沒(méi)有抖動(dòng)，這的確讓人很驚訝，也的確更舒適一些。

主動(dòng)車(chē)道控制

線(xiàn)控主動(dòng)轉向的優(yōu)點(diǎn)還不僅限于此，有了這項技術(shù)的幫助，還能在主動(dòng)安全上大做文章。于是，英菲尼迪Q50又有了另一項世界首創(chuàng )，主動(dòng)車(chē)道控制技術(shù)(Active Lane Control，簡(jiǎn)稱(chēng)ALC)。你可能會(huì )說(shuō)這項技術(shù)在其它車(chē)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(shuō)這種技術(shù)已有應有，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(guò)車(chē)身外部的攝像頭采集車(chē)輛和車(chē)道側線(xiàn)之間的距離，減少偏離車(chē)道的危險。但與其他車(chē)型上的不同在于，對車(chē)輛方向的干預和控制上，因為有了DAS，英菲尼迪Q50可以做到更精準、更柔和，如果條件允許，手不用控制方向盤(pán)，車(chē)輛也會(huì )始終按照車(chē)道行駛。

在美國的高速公路上，我們親身體驗了這套系統的效果。道路有清晰的分界線(xiàn)，但當天始終在下雨，路面較濕滑，時(shí)速70mph(大約相當于112km/h)，開(kāi)啟ALC之后，車(chē)輛能自動(dòng)保持在車(chē)道中央，如果向一側偏移，車(chē)輪轉向角度會(huì )進(jìn)行很細微的調整，讓車(chē)輛重新回到車(chē)道中央。整個(gè)過(guò)程中，車(chē)輛動(dòng)態(tài)穩定，轉向輕柔順滑。

因為是DAS在主動(dòng)作用，所以此時(shí)方向盤(pán)并沒(méi)有任何的轉動(dòng)或力回饋，只有在方向偏轉較大時(shí)，才會(huì )有輕微的回饋以提示駕駛者。這種感覺(jué)與前面所說(shuō)的路感一樣，一開(kāi)始接觸都會(huì )讓人覺(jué)得怪怪的，人手沒(méi)有動(dòng)，但車(chē)卻在自己轉彎，有點(diǎn)out of control的感覺(jué)，如果對新系統沒(méi)有信心的人還真不一定感嘗試。

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