12月11日,在2024年的NIO Day之前,蔚来宣布,“在经过了五个月的反复论证和评审后,蔚来ET9的线控转向系统正式获得评审通过,中国第一辆搭载真正意义上线控转向的,也终于能够量产上市。”
汽车转向系统经历了机械转向系统、机械液压助力转向系统、电动液压助力转向系统、电动助力转向系统的发展过程,现正在向线控转向(Steering-By-Wire, SBW)系统升级。线控转向系统是一种全动力转向系统,它取消了方向盘与转向轮之间的机械连接,并以电信号的传递与控制来替代。
所以当我们转动方向盘时,是不能直接带动车轮转向的,而是通过电信号来控制车轮左转右转。
在线控转向系统中,方向盘与车轮的转动实现了全解耦,阻力矩也由电机模拟产生,不仅转向系统的角传递特性和力传递特性可以自由设计,而且电信号延迟更低、控制更精准,在改善路感、改善转向特性、提高驾控稳定性、提高传递效率、提高布置灵活性方面有天然优势。
此外,对于四轮转向等高端车型需求来说,目前车型主要通过前轮和后轮两套机械转向系统来实现,成本较高。而基于线控转向的四轮独立控制模式,既降低了硬件成本,同时也进一步提升自动泊车等智驾功能的操控难度。
终极目标:软件定义汽车
线控转向的优点主要有:有效地实现了转向系统和方向盘两者之间的同步,从而使得驾驶员的控制更加灵敏;可以避免由于地面的不平整以及转向轮的不平衡等因素所导致的抖动传递到方向盘上;只需要在转向的时候进行工作,线控转向系统不仅有效增加了传动效率,而且更加经济、环保;在碰撞发生时,由前围入侵传递到转向管柱上的碰撞能量几乎为零,加强了对驾驶员的保护;线控转向系统取消了方向盘与转向轮之间的机械结构,使转向系统质量减轻了大约5千克。
重庆长安汽车软件科技有限公司底盘线控总工程师余斌认为,蔚来抢先量产线控转向,的确在众多车企中抢占了一个先机。
他告诉汽车商业评论,蔚来之所以能量产,是走了一个特殊通道,相当于在标准、法规还没有完全发布的情况下,通过工信部的技术评审委员会组织的提前评审,被认为成熟度达到量产水平,然后放行。
据蔚来汽车透露,2024年4月工信部组织了两个由主管部门、检测机构、行业专家等组成的技术评审委员会,一个是做整车技术,另一个是做检测,分别对ET9的线控转向技术展开评审。
在评审期间,蔚来向技术评审委员总共提交了10类不同级别的测试报告、41项测试规范和验收标准、10项高速故障注入测试、9项性能测试。在经过了5个月的反复论证与评审后,蔚来ET9的线控转向系统正式获得工信部技术评审委员会的评审通过,能够量产上市。
余斌认为,此事的宣传意义可能更大于实际意义。因为如果只是为了去实现电控转向,那么目的达到了,但线控转向给用户能带来的体验是什么?这才是最重要的。单纯的线控转向操作,给用户带来的体验新鲜感或者实用性并不是特别强,最典型的就是转向传动比可调,还有隐藏式方向盘、方向盘静默等等。
他告诉汽车商业评论,不管是线控转向,还是线控制动,归根结底就是一个部件技术,单独宣传部件技术,对于智能汽车来说,没有太多实际意义。但是有了这些控制部件,就能够去构建更加智能化的汽车,用软件、用算法去构建新的控制策略、控制模型,这才是最根本的所在。
所以线控技术的核心,其实就是实现软件定义汽车。汽车要实现智能化,要实现软件定义,实现功能可变,是一个整体工程。毕竟汽车是给人开的,在特定场景行驶的时候,需要这些自动转向、自动悬架、自动驱动共同去做,才能高效地去适应场景。
对于整车来说,现在的汽车设计都是固定的,比如车辆一旦定了是一个城市的SUV,机械设计都定型了,是改变不了,但是未来的智能汽车就完全不一样了,
以后的智能汽车,功能就不是固定的。它是一辆家庭用车,一辆性能车,或是一辆越野车,都是由软件定义的。要实现软件定义,首先得实现全线控,没有线控是无法实现的。现在宣传的线控转向,仅是个单独部件,只有嵌到整个智能汽车架构里边,才真正有意义。
发展过程与挑战
线控转向在上世纪50年代美国天合(TRW)就提出了概念,用控制信号代替转向盘和转向轮之间的机械连接,之后的几十年一直没有量产。
1992年,萨博推出一辆用摇杆来控制转向的原型车 Saab 9000,该车被视为线控技术在汽车上的首次尝试。
2013年,英菲尼迪在其Q50L车型上首次搭载线控转向技术,不过受限于当时的法规要求,保留了机械转向结构,仍有转向管柱,没有实现真正意义上的上下解耦,且上市不到两年就因线控转向系统存在安全隐患而大规模召回。
此外,捷太格特曾在丰田bZ4X和雷克萨斯RZ两款车型上尝试线控转向系统的上车测试,不过最终都没有实现真正的量产交付。
真正实现大范围量产的线控转向技术,是在2023年12月上市的特斯拉CyberTruck上面,这标志着该技术在整车层面的成功应用。这一进程背后的驱动力,包括ADAS(高级驾驶辅助系统)、智能底盘以及软件定义汽车等新趋势的兴起。
而蔚来将于2025年交付的ET9,将是第二款采用线控转向的量产车型。
余斌认为,目前线控转向行业,大家的技术方向是没问题的,但不能过分地去强调线控转向本身的一些价值,而是要针对下一代的智能汽车去讲。之所以要用线控转向,是因为要去实现软件定义汽车,实现整车智能化。
中国的汽车行业发展到今天,跟国外汽车行业的一个很明显的区别,就是对于一些新技术,不管是以前的液压制动,还是转向系统的变革,国外车企都是相当保守的。在中国恰恰相反,中国的汽车主机厂比较爱用新技术,现在是中国汽车行业的需求推着世界汽车产业往前走。
因此,中国的企业,中国的市场、中国汽车行业的需求在推动线控技术的发展,但是目前核心技术还是掌握在有外部背景的企业手里。像博世、采埃孚等国际Tier1,核心技术还是比较领先的。
目前中国在线控技术成熟度方面,还有很多技术的难点需求克服,还要加大投入。
具体到线控转向系统上,余斌认为,目前的挑战可以归结为两个层面,一个是技术,一个是成本。
在技术上,由于线控转向运行的稳定性,直接关系到车辆的操控安全性和自动驾驶系统的可靠性,因此对安全性要求非常高,以保证在有些设备失效的情况下继续起作用。
因此,线控转向系统要求搭载冗余备份,需要多重传感器备份、双三重ECU架构、双电源、双芯片,以及故障诊断和隔离功能等措施,这种设计的实现,目前还是有些难关需要去攻克的。虽然说已经有些部件已经出来,也上车了,但有些功能的可靠性、鲁棒性还有待验证。
在成本上,多器件冗余带来的后果就是成本提高。对于开发新部件来说,要么同等价格下,新一代产品比上一代具有更高的价值,要么在同样的价值下,新一代的产品价格更便宜,也就是我们常说的性价比,如果没有很好的性价比,市场是不可能接受的。
比如原来方向转一个角度,方向盘要打个180度,用了线控转向,方向盘只要转90度,这种体验不一定非有不可,但也可以接受,不过要因此多加1万元,未必用户会买单。
余斌认为,现在蔚来的线控转向获得了工信部的批准,理论上可以随时上车,但线控转向抢先上车,实际上是把双刃剑。如果上车之后,整个市场的反馈相当好,那就是一炮打响,抢占了先发优势;同时它也具备风险,万一线控转向技术上车之后,效果不理想,比如说老是出故障,甚至出一些比较严重的事故,那么肯定会影响车企的声誉。
标准、法规的推动
2022年之前,不带机械转向管柱的线控转向系统是不允许上车的。因为在我国1999年颁布的GB 17675-1999《汽车转向系基本要求》中明确规定:汽车不得装用全动力转向机构。而线控转向就属于全动力转向机构的一种。
2021年9月,中国汽车标准化研究院作为全国汽车标准化技术委员会秘书处单位,启动了线控底盘技术及标准化需求的研究,其中线控转向部分的牵头单位就是蔚来。历时近两年,委员会终于完成了《线控底盘技术发展与标准化需求研究报告》线控篇的起草。这份文件的完成,是线控转向国家标准制定前重要的前序工作。
2022年1月,GB 17675-2021《汽车转向系基本要求》中删除了“不得装用全动力转向机构”的规定,意味着法规层面已允许方向盘与转向车轮之间物理解耦,为线控转向的量产上车提供了条件。
2022年12月30日,由百度Apollo和国汽智联牵头,联合同济大学、北京理工大学、上海拿森、舍弗勒、亚太机电、联创电子、泛亚技术中心、伯特利、比亚迪、上海汇众、北汽、车和家、湘江智能等多家高校、供应商、主机厂和检测机构共同起草的《自动驾驶乘用车线控底盘性能要求及试验方法》系列团体标准正式发布。
2023年9月,国家线控底盘标准研究工作组正式成立,一汽、吉利、理想、特斯拉、蔚来、博世、采埃孚、舍弗勒等主机厂、供应商参与国家标准的制定工作。
2024年4月25日,同济大学等多家高校、线控底盘关键系统供应商、无人车企业、主机厂和检测机构共同制订的首个线控底盘国家标准《GB/T 43947-2024 低速线控底盘通用技术要求》正式发布,标准从2024年11月1日起正式实施。该标准明确了线控底盘的定义,为行业提供了统一的技术规范,但这是针对低速线控底盘的,真正面对乘用车的线控底盘标准还在路上。
从长远来看,线控底盘的未来发展将是技术创新、市场需求和政策支持的综合结果。随着自动驾驶技术的发展,线控转向将将作为适应自动驾驶的关键线控技术得到更广泛的应用,并作为线控底盘的一部分,实现车辆整体性能的优化和智能化的升级。