提起當(dāng)下大熱的自動駕駛，我們總愛把注意力集中在傳感器和Ai智能算法上，多數(shù)人會忽略自動駕駛必不可少的構(gòu)成要素：伺服機構(gòu)。上一期專欄為大家介紹了EHB和EMB制動系統(tǒng)的性能特點，本期接著為大家介紹實現(xiàn)自動駕駛必不可少的核心技術(shù)：線控轉(zhuǎn)向。

如果說傳統(tǒng)燃油車時代，發(fā)動機和變速箱是主機廠或者供應(yīng)商的核心技術(shù)的話，那么到了新能源車時代，特別是智能車時代，線控轉(zhuǎn)向就成了各大車企需要突破的核心技術(shù)。

如上圖，構(gòu)成線控底盤的核心要素包括：線控油門、線控換擋（新能源車不需要）、線控轉(zhuǎn)向、線控制動、線控懸掛。

什么是線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)？

如果用一句話來概括什么是線控轉(zhuǎn)向：就是把依靠轉(zhuǎn)向管柱連接轉(zhuǎn)向機構(gòu)來實現(xiàn)轉(zhuǎn)向的傳統(tǒng)方式，轉(zhuǎn)換成為通過傳感器檢測方向盤角度信號，并通過電腦控制伺服電機來實現(xiàn)驅(qū)動轉(zhuǎn)向的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。這就類似于上一期為大家介紹的BBW線控制動系統(tǒng)一樣，同樣是只給電腦輸入一個電信號，然后全權(quán)由電腦來控制伺服機構(gòu)的動作。

上圖為SBW（steering by wire）系統(tǒng)的基本布局，駕駛員對方向盤的操作僅僅只是在驅(qū)動一個轉(zhuǎn)角傳感器，并由方向盤電機提供轉(zhuǎn)動阻尼和回饋，方向盤與前軸轉(zhuǎn)向機構(gòu)之間沒有任何剛性連接。

線控轉(zhuǎn)向最關(guān)鍵的安全冗余設(shè)計

說到這里有人肯定為提出疑問：作為轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，它就像剎車系統(tǒng)一樣，是關(guān)系到行車安全的重要裝置，如果取消了轉(zhuǎn)向管柱，那么一旦傳感器或者伺服機構(gòu)發(fā)生故障應(yīng)當(dāng)如何應(yīng)對？

事實上，SBW線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)有兩種“冗余”設(shè)計方式，用于應(yīng)對部件失靈造成的特殊狀況：

第一種，仍然通過傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)向管柱將方向盤與轉(zhuǎn)向執(zhí)行機構(gòu)連接在一起，基本形態(tài)與普通燃油車無異，但在轉(zhuǎn)向管柱與轉(zhuǎn)向執(zhí)行機構(gòu)之間有電控多片離合器相連。正常情況下，多片離合器為斷開狀態(tài)，就是說，雖然轉(zhuǎn)向管柱仍然存在，但并不起作用。只有當(dāng)伺服機構(gòu)發(fā)生故障的緊急情況下，離合器才會接通。

接通后，通過方向盤與轉(zhuǎn)向機構(gòu)（齒輪齒條機構(gòu)）的剛性連接仍然能夠?qū)崿F(xiàn)轉(zhuǎn)向操作，只是手感會變重一些。我們熟悉的率先在量產(chǎn)車上采用線控轉(zhuǎn)向的英菲尼迪Q50采用的就是這樣的冗余方式。

▲ 采用傳統(tǒng)轉(zhuǎn)向管柱實現(xiàn)冗余設(shè)計的英菲尼迪Q50線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)

第二種，在執(zhí)行機構(gòu)處（轉(zhuǎn)向機構(gòu)）采用多個電機控制來實現(xiàn)冗余度，在方向盤處通過多個傳感器布置來實現(xiàn)輸入信號的冗余度。這種冗余方式更先進，但成本非常高，這相當(dāng)于需要制造兩套重復(fù)的轉(zhuǎn)向機構(gòu)。

但是這種設(shè)計可以完全取消掉轉(zhuǎn)向管柱，從可靠性上來說甚至可以取消掉方向盤，實現(xiàn)L4以上的自動駕駛級別，也是自動駕駛必須要的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)配備。這種SBW線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)完全取消了轉(zhuǎn)向管柱設(shè)計，但還沒有應(yīng)用在任何一臺量產(chǎn)車上。所以，在這種純SBW量產(chǎn)之前，所有宣傳的自動駕駛都無法達到L4以上（含L4）的級別。

▲采用傳統(tǒng)管柱轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與純線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)對比

線控轉(zhuǎn)向的發(fā)展現(xiàn)狀

當(dāng)然，要想實現(xiàn)SBW，必須要有EPS（電子助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)）作為基礎(chǔ)，目前比較成熟的SBW基本上都是從EPS基礎(chǔ)上發(fā)展而來。所以，目前全球能夠提供SBW的主要供應(yīng)商之前在EPS領(lǐng)域也是占有相當(dāng)市場分額的供應(yīng)商。

▲2015-2016全球轉(zhuǎn)向系統(tǒng)供應(yīng)商份額

從上圖可以看到，無論是2015年還是2016年，全球轉(zhuǎn)向系統(tǒng)供應(yīng)商的主要市場分額幾乎就是由JTEKT，博世，ZF以及NSK幾家瓜分。其中，JTEKT主要供應(yīng)豐田為主的日系品牌。ZF主要供應(yīng)德系品牌，博世和NSK則供應(yīng)全球各個品牌。

▲能夠提供SBW產(chǎn)品的供應(yīng)商

從上圖看，離SBW線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)量產(chǎn)比較近的也就是博世、ZF、JTEKT三家，即便如此，目前都還拿不出量產(chǎn)產(chǎn)品。因為在SBW領(lǐng)域?qū)煽啃院湍陀眯缘囊蠓浅８?，所以各大供?yīng)商還在研發(fā)過程當(dāng)中，但現(xiàn)階段他們已經(jīng)開始在與主機廠洽談，大概在2020年前后可以逐步實現(xiàn)量產(chǎn)。

依靠自主研發(fā)實現(xiàn)自動駕駛

國內(nèi)供應(yīng)商任重道遠

幾乎國內(nèi)所有造車新勢力在宣傳的過程中都逃不開智能汽車這個主題。但是要想實現(xiàn)自動駕駛，SBW是各個車企絕對繞不開的核心技術(shù)。這項技術(shù)就像燃油時代的變速箱技術(shù)一樣重要。所以全球各大供應(yīng)商早在數(shù)年前就投入巨資進行研發(fā)，布局了SBW相關(guān)的產(chǎn)品。

如果說，要想實現(xiàn)自動駕駛，Ai智能算法以及機器學(xué)習(xí)是軟件方面的核心要素的話。那么高精度傳感器和SBW操縱機構(gòu)則是繞不過去的硬件門檻。

無論是傳統(tǒng)EPS轉(zhuǎn)向機構(gòu)還是更高級的SBW都需要投入巨資研發(fā)，所以可以預(yù)見，未來這種關(guān)乎到汽車智能化和安全性的技術(shù)只會集中在少數(shù)幾家供應(yīng)商巨頭手中，就像變速箱一樣。

國內(nèi)車企要想實現(xiàn)自動駕駛，或多或少的會被供應(yīng)商卡住脖子，如果自主開發(fā)，則需要超長的耗時和巨大的資金投入。我曾經(jīng)在主機廠工作的時候就遇到過這方面的問題。

甚至還不是SBW這么先進的系統(tǒng)，僅僅是一套需要支持兩米車寬，2噸左右車重的EPS轉(zhuǎn)向系統(tǒng)都只能從博世或ZF購買，由于他們與BMW之間的知識產(chǎn)權(quán)保護協(xié)議，如果使用還需BMW授權(quán)，所以很多先進系統(tǒng)很難在自主品牌特別是產(chǎn)銷量不大的品牌上實現(xiàn)。可以說，國內(nèi)供應(yīng)商對這類核心系統(tǒng)的開發(fā)任重而道遠。