方向傳動(dòng)方式的革命

高振華

當(dāng)傳統(tǒng)的方向傳動(dòng)連接技術(shù)成為“昨日黃花”時(shí)，現(xiàn)在有一種轉(zhuǎn)向 系統(tǒng)已經(jīng)省略了傳統(tǒng)機(jī)械式連接，改用電信號(hào)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(hào)為載體利用電線 將指令傳遞到執(zhí)行機(jī)構(gòu)，從而避免結(jié)構(gòu)繁 雜的機(jī)械傳動(dòng)、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。其實(shí)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(yùn)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(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。這就好 比駕駛員手里的方向盤是一個(gè)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(mèng)

其實(shí)，奔馳從1990年投入對(duì)電控技術(shù) 的研究。在汽車領(lǐng)域，第一款實(shí)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(shí)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(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。這種操作方式與工程挖掘機(jī) 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(dòng)油 管等設(shè)備就被取消了。這已經(jīng)不是原來翻 蓋手機(jī)→滑蓋手機(jī)→直板手機(jī)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(duì)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(dòng)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(shí)際上這項(xiàng)技術(shù)并不是什么新鮮 技術(shù)，早在20世紀(jì)70年代，美國(guó)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(jī)、 部分民用飛機(jī)，以及船舶的操控系統(tǒng)中。 現(xiàn)在這項(xiàng)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(jiǎn)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(jī)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(dòng)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(jiǎn) 單，只有傳感器、ECU以及執(zhí)行器便能完 成動(dòng)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(xiǎn)安全保 證策略。在轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中設(shè)有三個(gè)ECU、兩 個(gè)執(zhí)行轉(zhuǎn)向動(dòng)作的電機(jī)以及一個(gè)離合器。

系統(tǒng)中三個(gè)ECU內(nèi)部是完全相同且彼 此互通的。如果有一個(gè)ECU出現(xiàn)錯(cuò)誤，會(huì) 采取“少數(shù)服從多數(shù)原則”根據(jù)其它兩個(gè) 正常ECU的處理結(jié)果進(jìn)行控制。執(zhí)行轉(zhuǎn)向 動(dòng)作的電動(dòng)機(jī)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(dòng)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(jī)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(huì)問，當(dāng) ECU、馬達(dá)、線束等發(fā)生故障時(shí)，要怎么 辦？其實(shí)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(huì)立刻 連接，這時(shí)就能像開普通汽車一樣，利用 機(jī)械式連接繼續(xù)操作方向盤。

電控轉(zhuǎn)向?yàn)樽詣?dòng)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(dòng)機(jī)連接，能在一定程度上降 低發(fā)動(dòng)機(jī)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(jī)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(yàn)。日前，一項(xiàng)名為“AdaptIVe”的 自動(dòng)駕駛研究項(xiàng)目已經(jīng)在歐洲啟動(dòng)，電控 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的到來或許還能為自動(dòng)駕駛時(shí)代 的到來奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。今后，汽車的駕 控方式會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越既有常識(shí)。