作者 | 陳宇洋
設計丨付洪遠
“左打方向，車向右；右打方向，車向左。“通過改變參數設置，實現這波神奇的操作，這就是博世研發出的線控轉向系統。
不經常鑽研技術的小夥伴兒們可能會略顯迷茫，什麼是線控轉向系統呢？它跟傳統的轉向系統有什麼分別呢？基於以上問題，本次首席出行官就博世研發出的線控轉向系統來跟大家淺談”轉向系統的發展史“。
轉向系統的“前世今生”
汽車轉向的發展歷程可大致分為4個階段：機械轉向系統、機械液壓助力系統、電子液壓助力系統和電子助力轉向系統。
機械轉向系統（Manual Steering，簡稱MS）：顧名思義，該系統以駕駛員體力作為轉向能源，其中所有傳力件都是機械的。
這種方法的缺點顯而易見：輪胎和地面的反作用力直接傳遞到方向盤上，導致在扳動方向盤的時候很費勁（尤其是在原地打方向時）。所以老一輩人總說，開車那是個體力活。
總結下來，機械轉向的性能可靠、結構簡單，但是扳著費力，靈敏度不高。更慘的是，在方向盤沒把穩時還有可能造成手臂骨折，尤其是在開載重和自重很大的貨車時。
機械液壓助力系統（ Hydraulic Power Steering，簡稱HPS）：經過一段時間的使用，大家發現基於機械轉向操作實在費力，並且容易傷到駕駛員。於是乎，機械液壓助力系統就順應而來。
該技術的原理是利用發動機的動力帶動油泵，給機械轉向提供液壓助力。在使用中，駕駛員僅需輕微用力就能轉動方向盤，操作跟之前相比更輕鬆寫意。但由於方向盤給駕駛員力量反饋太小，容易給後者造成路感缺失的問題（尤其是在高速行駛時，方向盤過輕會導致車身控制不穩定）。另外，為了保持壓力，不論是否需要轉向助力，系統總要處於工作狀態，還會造成能耗較高。
電子液壓助力系統（Electro Hydraulic Power Steering，簡稱EHPS）：為了提升駕駛員操控感，解決能耗高的問題，電子液壓助力系統就誕生了。其原理與機械液壓助力基本相同，不同點為油泵由電動機驅動，助力力度可變。通過車速傳感器對車速的監控，電控單元獲取數據後通過控制轉向控制閥的開啟程度改變油液壓力，從而實現轉向助力力度的大小調節。
這對於熱愛駕駛的老司機來說，助力大小可根據車速來匹配簡直是不得了的福音。車輛從此在速度高時助力小、手感更沉穩；車速低時助力大、開著更省力。
電子助力轉向系統（Electric Power Steering，簡稱EPS）：該系統根據助力電機的安裝位置不同，可以分為轉向軸助力式、齒輪助力式、齒條助力式3種模式。其原理都是利用驅動電機直接帶動轉向軸，或轉向齒輪，最終讓轉向齒條在電子控制單元下直接實現助力轉向。這種方案的最大好處，在於省去了液壓助力系統所必需的動力轉向油泵、軟管、液壓油、傳送帶和裝於發動機上的皮帶輪。
相比傳統液壓動力轉向系統，電動助力轉向系統具有以下優點：只有在轉向時電機才會提供動力，可以顯著降低能耗；助力大小可以通過軟件調整，能夠兼顧低速時的轉向輕便性和高速時的操縱穩定性，回正性能好；結構緊湊，提升了車內空間效率；可通過程序的設置，使電動助力轉向系統易於匹配不同車型，縮短生產和開發週期。
線控轉向是“何方神聖”？
面對著即將到來的自動駕駛時代，傳統轉向系統已然無法滿足自動駕駛功能的控制需求。因此，博世日前推出了線控轉向系統。該系統的技術原理，和傳統轉向系統存在本質不同。
不同的時代對於車輛有不同的需求。
“自動駕駛”作為現在炙手可熱的話題，無論是傳統主機廠還是新造車勢力，都在研發自動駕駛技術。
而博世針對目前的市場需求，推出了線控轉向系統。
博世的線控轉向系統技術原理，是指在轉向系統的上部和下部之間，取消現有的物理連接。實現了上轉向與下轉向的非機械連接，並將其結構分為方向盤執行機構和轉向齒條執行機構兩部分：
首先，方向盤執行機構將駕駛者的轉向意圖通過傳感器轉換成數字信號，隨後傳遞給轉向齒條執行機構。同時，根據不同的車速及駕駛工況提供模擬的方向盤力矩反饋，從而實現方向盤的回正以及駕駛手感等功能。
轉向齒條執行機構則從方向盤執行機構接受信號，並根據駕駛員的轉向意圖將方向盤角度信號轉換成輪胎的擺動。
博世官方表示：取消中間軸會有很多好處。其一是減少整車廠的產品類型，降低成本。 舉例說明，左駕和右駕車的轉向系統現在是兩個產品。但取消中間軸之後，左駕和右駕的轉向就可以變成一個系統。其二，將可變轉向比功能下放到更多價位更低的車型上。
目前，一些車輛要實現可變傳動比，需要在機械上要做出不同的齒型，成本較高並且工藝複雜。如果用了線控轉向系統，傳動比可以通過軟件和參數來設定，既有靈活性，同時又降低了成本和縮短了開發週期。
線控轉向的優勢和劣勢
優勢：
方向盤與轉向機之間沒有硬連接。不同於英菲尼迪Q50的線控轉向系統（仍有機械中間軸作為冗餘設計），博世研發的系統則完全取消了中間軸的設計，消除了機械連接衝擊的傳遞，降低了噪聲和震動。
轉向比可隨意調節。系統可通過軟件參數的調整實現多種不同的駕駛模式，比如舒適模式和運動模式（運動模式會提供更多的路面反饋）。
佔據空間小，為機艙內其餘零部件的佈置提供了更充足的空間。比如，可以獲得更大的駕駛員腿部空間。
劣勢：
對性能車和跑車這種強調駕駛樂趣的車型來說路感不足，駕駛樂趣差。個人認為，沒有硬連接導致路感反饋較為虛假。
一旦出現質量問題，後果不堪設想。以英菲尼迪Q50召回為例，由於線控主動轉向系統控制單元程序有偏差，當發動機在電瓶處於低電壓狀態下啟動時，控制單元有可能對方向盤角度作出誤判，導致方向盤和車輪的轉動角度存在差異。這種情況下，即便方向盤轉到中立位置，車輪也可能不會返回到直行位置，導致車輛不能按駕駛員意圖起步直行或轉向，非常危險。
信息安全方面，存在被黑客攻擊的風險。因為使用純電子信號作為執行數據傳輸，所以系統在一定程度具有被黑客攻擊的潛在危險性。另一方面，線控轉向取消了傳統的物理連接，這意味著車輛被黑客控制後，車內駕駛員完全喪失了對車輛的控制能力。當然，博世聲稱該公司會構建足夠安全的防火牆。不過一旦系統成為車聯網的一部分，無論誰也沒有辦法保證100%的安全性。
當然了，面對線控轉向的可靠性及安全性問題，博世官方也給出瞭解答。他們強調：“我們的系統架構，如整車電源，通訊、信號、轉向系統的電機、處理器都採取了全冗餘的系統方案。其相當於有兩套系統實時並聯工作，當其中一套失效時，另一套也能繼續保證轉向指令被執行。”
自動駕駛時代，少不了線控轉向系統
當前，智能駕駛中便有許多功能是通過電動轉向系統來實現的——例如車道保持輔助、交通擁堵輔助、自動泊車等。
但是，目前的技術更多是依靠對助力電機的控制來實現。尤其在使用自動泊車的功能時，我們能看到方向盤還需要隨著車輪的轉向而轉動的。在Model 3車主用方向盤操縱車機打遊戲時，車輪也會隨方向盤轉動。針對這種情況，線控轉向技術的出現恰逢其時。
更重要的是，線控轉向技術的出現將會推動自動駕駛技術的發展。當完全自動駕駛功能落地後，方向盤存在的意義便會被極大的削弱。如果依舊採用傳統的機械式轉向結構，那在自動駕駛過程中，方向盤變成為了侵佔空間的“累贅”。而線控轉向系統節省下的空間，可以用來佈置傳感器、計算單元或其他零部件。
若要實現自動駕駛技術，線控轉向在很大程度上會成為必不可少的硬件部分。顯然，博世在此時推出線控轉向技術，就是為了迎合自動駕駛趨勢而進行提前佈局。
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