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bd半岛官网:方向盘不再圆:新能源车的“线控”

  在这场电动化+智能化+网联化的大变革下,传统汽车笨重的机械液压结构正逐渐被淘汰,取而代之的是更加小巧、智能的整车线控技术,整个汽车业的设计和制造逻辑也随之改变。

  本期,我们将以线控技术的发展历史为线,谈谈近期在智能驾驶领域的一些投资思考,尝试探讨以下话题:

  所谓线控技术(X-by-Wire),最早源于飞机的操控系统。其中的“X”代表任何与控制相关的操作,包括但不限于驱动(Dirve-by-Wire)、转向(Steer-by-Wire)和制动(Brake-by-Wire)等等。

  众所周知,飞机受内部空间的限制,无法装下太多笨重的机械和液压系统,而反观电子传感器和电执行元件则要小巧和精准得多;因此,自人类进入电气时始,工程师们便开始探索将飞行员的操纵指令转换成电信号,用来控制飞机飞行。

  20世纪50年代,美国天合(TRW)公司首先提出,可以用电控信号代替汽车方向盘和转向轮之间的机械连接;之后,天合找来两位德国工程师Kasselmann和Keranen,设计出了早期的线控转向模型。

  多说一句,这家天合(TRW)公司的前身是一家紧固件加工厂,最早的业务是为福特T型车装配木制车轮,1928年才进入汽车制动市场。

  然而伴随着二次大战前后美国汽车业的强势崛起,天合公司迅速成长为一家全球500强企业(后被采埃孚收购);它不仅首先提出了线控概念,还发明了世界上第一个电控ABS系统和第一个正面碰撞安全气囊;此外,天合也是世界上第一家提出混动车概念的公司。

  可见,产业的崛起与技术的创新从来都是相生相伴,与今天美国衰败的汽车业完全不同,当年美国汽车工程师的创造力可见一斑。

  不过在当时,受限于五十年代的技术水平,天合的设计还只能停留在了纸面上,直到40年后,德国人才从美国人手中接过了接力版。

  1990年两德统一,伴随着德国汽车工业的王者归来,德国奔驰公司开始了对线控的研究,并将其首先安装在了F400 Carving的概念车上。

  奔驰喜欢用缩写字母为旗下的各级别车型命名,而F又是其中最特别的一个,它寓意“Forschungsfahrzeug(研究工具)”,代表了那个时代里工程师们对未来科技和设计的最新探索。

  F400使用了大量当时奔驰最先进的黑科技,除了转向、制动、悬架及车身控制全部采用电控以外,更包含了电控主动液压减振器、氙气大灯、碳纤维车身和光纤照明系统。

  更精准电子信号辅以圆滑的宽幅轮胎,让每个车轮都可以做出相对地面最大20°的倾角,在遇到紧急情况时,电脑会自动下令将轮胎的外倾角增大提供更多抓地力,大幅提升车辆的操控性,这也影响了后续一众豪华车的设计思路。

  时间来到1997年,德国克莱斯勒(Daimler Chrysler)的工程师突发奇想,打算用类似战斗机上的操纵杆来代替方向盘,于是推出了线的两个操纵杆分别位于驾驶席的两侧,向前推是加速,向后拉是制动,操控过程就像是玩电子游戏。

  这样一来,不仅省去了方向盘,连油门和刹车都可以用操纵杆代替,而空出来的位置,设计师们设计了一套隐藏式“办公桌”,方便打工人在出行中也可以随时搬砖;

  的汽车。两年之后的1999年,为庆祝BMW Technik GmbH成立15周年,宝马公司也推出了自己的未来主义概念车Z22。

  俨然已经有了今天智能汽车的影子。其中最令人印象深刻的,还是Z22的未来感十足的矩形方向盘——比特斯拉的早了整整20年。

  传统机械结构下,方向盘必须急打方向超过一整圈,才能保证车辆在低速下实现急转弯,所以,方向盘如果不做成圆的,一旦抓握出现失误,就会产生巨大的安全隐患。

  但电控就没有这类问题,由于取消了方向盘与前轮之间的物理连接,完全采用电信号来传递方向盘转角,也就意味着转向比可以被设定为任何数值,且可以自由变换。

  它的原理类似于飞机中的升降舵:没有了上下两个半圆的遮挡,驾驶者可以更容易查看前方的仪表组,同时还增加了膝盖的空间;在未来自动驾驶时代里,方向盘也能更容易收纳到仪表板中。

  比如由于完全取消了物理连接,驾驶员无法感受到轮胎行驶在路面上的振动和回弹,操控体验相比机械方向盘还是会大打折扣。

  不过就在千禧年过后,日本车企也加入了战团。相比于德系车,日系车更加紧凑小巧,对于空间利用率更加看重,因此也对线控技术有着更迫切的需求。

  尽管当时日本的电子业在美国的持续打压下早已经日薄西山,但巨轮的惯性犹在,日本TOPIX电气指数在广场协议后继续爬升,并在2000年达到峰值。

  2003年,丰田在纽约车展上推出了线控转向的雷克萨斯概念车HPX;到2010年,丰田公司又推出了FT-EVⅡ概念车,这是一款基于丰田IQ平台开发的纯电车,轴距仅有一米九,完全通过线控操控杆实现加速、制动和转向。

  紧随其后,日产公司也在2006年和2008年先后推出了PI-VO概念车和EA2概念车,其转向系统和制动系统均采用了线年,日产研发出了自己的线控转向技术

  ,并将其用在了旗下的豪华品牌英菲尼迪之上,这也让英菲尼迪Q50成为全世界第一款搭载了线控转向的量产车。

  为了保证安全,Q50做了大量的冗余设计。首先是双系统模式:既安装了电控系统,也保留了机械备份;当系统正常工作时,离合器断开,此时方向盘为纯电控制;当系统出现故障时,离合器闭合,驾驶员恢复机械操纵。此外,Q50还安装了3立的ECU行车电脑,其中任何一个故障,另外两个还可以工作。

  但Q50的问题同样不少,首先就是贵:三台ECU加上备用的机械转向,成本要比纯机械高出好多;其次是这时电控的模拟体验依然不好,Q50虽然在方向盘上装了一台小电机,用来模拟路面的回弹,但用户依然反馈“开起来像赛车模拟器”。

  :虽然一些优势可圈可点,但都是通过牺牲成本和驾驶体验来实现的,正负相抵下,并未好到让消费者无脑冲的地步。

  这也导致Q50上市后反响平平,除了丰田bZ4X等少数车型外,没有太多人跟进;最终,主流车企又把研发重心转回了电动助力转向(ESP)上,仅仅把电子系统当作是一种机械机构的辅助,主要用途是帮助驾驶员省力。

  为什么最近几年,线控技术突然迎来了快速爆发期?抛开用户体验、安全性、能量回收这些老生常谈不提,主要原因有三:

  把这个力转化成某种信号,再通过液压或电机放大到执行端——最终,车辆才会做出相应的动作,比如刹车或者转向。

  简单来说,AEB会通过雷达监测与前方车辆或障碍物的距离,在驾驶员没来得及踩刹车的情况下,自动让汽车刹车,避免“鬼探头”的危险发生,这其实就是一种典型的中高阶辅助驾驶功能。

  要实现这一点,执行层(也就是底盘层面)就一定要对传动机械传统结构进行解耦,用一种更加灵敏、灵活的解决方案来替代它——从目前看,线控就是那个最合适的替代者。

  燃油车时代,主机厂生产一辆车,可能刹车系统买的是博世的,转向系统是采埃孚的——总之每家供应商都有一套独立又封闭的软硬件系统,其中任何一套单独拿出来,都非常复杂且工程量巨大,需要很多年的研发积累。

  这就造成了底层技术和修改权限全都掌握在Tier1巨头手中,就像是一条条难以跨越的护城河,站在外面看里面都是“灰盒”,车企很难绕开它们直接对执行器进行控制,更别说协调各部分进行统一的调控。

  根据我们的访谈,目前业内通用的做法,是主机厂先给出一个技术要求包,让10~20家Tier1分别提交解决方案,然后从中选几家,再比较各家产品的性能差异。

  在这个过程里,Tier1经常要根据主机厂的需求,不断迭代和改进产品,而国外巨头无论响应速度,还是配合程度都没有国内企业好,所以其实国内企业是有非常大机会的——可以说在这方面,中国造车新势力和新兴的国产供应商们,双方的利益是完全一致的。

  当然,这也不代表着Tier1巨头就会拒绝线控时代的到来,因为更前沿的技术、更优越的性能、更舒适的驾乘体验永远是主零双方以及整个产业链追求的终极目标。

  经过了从无助力到真空助力到电机助力、从机械到液压到电子、从不可调到分级可调到连续可调,线控技术的性能优越性已经从理论走向了实际,并逐渐进入量产阶段。

  举个例子,传统的液压制动,响应速度一般在150~300毫秒之间,而线毫秒,听起来可能差别没有那么大,但如果是在高速情况下,比如120公里每小时,两者的刹车距离可以差到3-6米,可能就决定了一起交通事故会不会发生。

  ;与10年前Q50的双系统不同,CyberTruck完全取消方向盘与车轮之间的机械联动,没有做机械连接冗余,因此CyberTruck也成为历史上第一台纯线控转向的量产车。

  从目前大量汽车博主的测评来看,CyberTruck实现四个车轮的独立方向控制,不仅保持了极小的转弯半径,操控性也完全不输于Model Y,完全没有了早期那种“开模拟器”的感觉。

  底盘主要由5个部分组成:油门、换挡、转向、制动和悬架,从现在智能化的大趋势来看,未来这5个部分都要经历一次由机械到线控的转型,最终进化成为“线控底盘”的完全体。

  而剩下的3个部分,因为单车价值量高、技术壁垒强等原因,也成了今天传统巨头和创业公司竞争最激烈的场所。

  与制动、转向不同,悬架对功能安全等级要求相对较低,但又最能影响驾乘体验,因此这两年在新势力的推动下,悬架本身作为一个整体解决方案,国产化进程正越来越快,成本也在快速下降。

  其实,空气悬架也不是什么黑科技,大部分技术在国外已经非常成熟,之所以此前我们没生产,是因为过去中国几乎没有高端车品牌,自然也就没有与之配套的供应链。

  不过未来,随着中国新能源车的不断崛起,在消费者愿意为舒适性买单的前提下,悬架量升价跌、以价换量一定是大趋势,相信凭中国公司卷的程度,在悬架领域一定能突出重围、弯道超车。

  站在当下来看,虽然上一代技术R-EPS市场的国产化进程刚刚起步,还远算不上普及,但围绕SBW的故事已经在大厂以及初创公司的明确规划中了。

  比如,目前SBW已经在CyberTruck上实现了量产,另据险峰在访谈时了解到的情况,采埃孚也在降本方向上有了重大突破,预计25年左右可以上车。

  个人感觉,在SBW被乘用车市场普遍接受前,考虑其与商用车的结合,或许是一个值得探索的方向。不过,如果CyberTruck真的成为了市场所需的这根引火线、掀起了SBW的汹涌浪潮,

  整个底盘域中,线控制动起步相对较晚,可以说在很长一段时间里,汽车都还是靠着机械液压结构来刹车。

  不过目。

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