线控转向想在未来市场取得更大的份额,除了搭上自动驾驶的顺风车,自身也得解决好NSK等生产商关注的痛点。
第一个就是成本,因为决定产品能否被市场接受,成本是一个很关键的因素。
目前线控转向电机和电控的可靠性不高,电子部件还没有达到机械部件那样的可靠程度,如何保证在电子部件出现故障后,系统仍能实现基本的转向功能,这在线控转向实际应用中非常重要,也就是说线控转向系统必须首先满足功能安全要求。
国际标准ISO 26262将功能安全定义为: “避免因电气/电子系统故障而导致的不合理风险”,该标准旨在提高道路车辆电子电气系统的可靠性。
为了满足该标准,英菲尼迪采用了一套机械冗余系统,这相当于在EPS的基础上额外加入了模拟路感的回馈系统,但是成本和EPS相比就要高出不少。
博世倡导的是电控系统备份冗余式,在博世看来,这种类型完全取消了方向盘和转向机之间的机械连接,才能算是真正的线控转向。
博世的SBW,其方向盘处布置多个传感器以实现输入信号的冗余度,转向机构采用多个电机+ECU系统来实现控制冗余度,但是这种方式相当于有两套重复的转向机构,成本也会只高不低。
线控转向功能安全是一个系统性的工程,需要对转向系统做大量的冗余设计,涵盖芯片、执行机构、电源等硬件以及各类控制软件,才能不至于由于局部出现问题而导致转向整体功能失效。如何在保证功能安全的前提下减少设计制造成本的上升,是设计师们面临的一大难题。
线控转向想要走向成熟,还必须解决第二个来自技术层面的难题。
目前线控转向面临一个困境,就是如果要模拟路感,就需要复杂的力反馈电机,成本不仅高出EPS很多,模拟效果还不一定有EPS好。
但若真正实现L4级别的自动驾驶,在方向盘都显得多余的情况下,根本就没必要模拟路感,那花大力气研制一个以后不怎么用得着的功能是否合算。 而且如何解决模拟路感以平衡舒适性和操控性之间的矛盾,即复杂的力反馈电机和转向执行电机的算法实现,也不是一件容易的事情。
因为根据车速及驾驶工况提供模拟的方向盘转向反馈力矩,来实现方向盘的回正以及驾驶手感等功能,要求在转向管柱与转向器没有机械连接的情况下模拟出真实的手感(中间位置、转向阻力、路况信息回馈等等),需要根据Vehicle Dynamic模型及转向管柱模型,控制伺服电机提供一个力反馈给驾驶员。
这一部分无论是控制策略设计、算法实现还是参数标定,技术难度都不小,也需要花功夫才能做好。
从Q50的驾驶员反馈来看,模拟的路感显然没有传统的机械传动来的真实,电机也无法模拟轮胎受力带来的方向回跳和小振动,就像赛车模拟器,始终无法带来真正的驾驶感受。
也许仅有的亮点就是车企宣传的那句话,“可大幅减少路面不平引起的方向盘抖动,从而消除多余路面反馈对驾驶造成的干扰,带给你自如随心的驾控感受。”可是真实情况如何,就只有车主冷暖自知了。
随着自动驾驶的深入发展,对于L3 及以上等级智能汽车,会部分或全部脱离驾驶员的操控,线控转向是非常贴合自动驾驶的技术,相信随着线控转向技术的逐步成熟,电子元件和芯片成本降低,可靠性和处理能力大大提高,SBW必然会向EPS发起挑战,并得到井喷式的发展与使用。
当SBW伴随着自动驾驶轰然而至时,也许我们就该讨论方向盘到底有没有用,会不会消失?
抑或变成《机械公敌》里威尔史密斯驾驶的那辆奥迪RSQ concept,给我们展现的伸缩收纳式方向盘,自动驾驶时收纳起来,免得像现在的自动驾驶车辆一样,方向盘在面前转来转去,不仅影响驾驶员的乘坐空间,乘坐体验也不好,只有需要手动驾驶时才伸展出来以备人工驾驶使用。