详解电控转向技术 让驾驶更加安全便捷

2013-11-27 20:58:25来源: 凤凰汽车

你可否想过,未来某一天的汽车不再需要方向盘就可以操纵自如?或许在今天看来这是不可思议的事情,但它的的确确就发生了。1996年的时候它还只是一个供业内少数人研究的课题,而今天它已经成为一台量产车上的零部件,而且这款车已经在国内正式亮相,或许过不了几个月你就能从展厅里将它带回家了。

今天技术详解的主角是英菲尼迪最新一代中型运动豪华轿车Q50,也就是目前国内在售的英菲尼迪G系列的接班人。这款车对于英菲尼迪可谓是个展示技术研发能力的极佳平台,因为它将是全球首款搭载电控转向技术的量产汽车。

什么是电控转向技术?它其实是线控技术在汽车产品上的一种应用,而线控技术的核心就是以电子信号为载体,利用电线作为传递指令的渠道将人的意图传递到执行机构,从而避免结构繁杂的机械传动。线控技术的目标就是用电线取代传统的机械传递,从而达到减重、提升效率以及实现更多智能控制功能等多重目的。

线控系统很早就已在航空、航海上应用,比如飞机的机翼控制和轮船的方向舵控制,而在民用商品车上这还是第一次,因此这才是英菲尼迪Q50最大的突破之处。

所谓电控转向系统,就是在前轮转向系统和方向盘之间没有硬性机械连接,车轮的转向角度和速度均依靠电脑根据行驶路况和驾驶者转动方向盘的意图综合计算,并由电脑控制转向机实现控制目的。这意味着人只是在发出指令,而真正让汽车执行转向意图的不再是驾驶员手里的方向盘,而是车上的电脑。

线控技术在汽车行业

在汽车领域,第一款实现应用线控技术的汽车是奔驰F200概念车,1996年奔驰发布这款超极概念车并一时间引发了各大厂商在线控技术领域的极大狂热。奔驰从1990年投入对线控技术的研究,F200的问世预示着线控技术在车辆应用上获得突破性的成功,但F200在当时天马行空的技术只有部分被转移到量产车型上,奔驰迄今尚未将线控转向技术付之量产。

奔驰F200上提出的Wire-contol线控技术的核心取消方向盘、转向柱、踏板、制动油管等设备,一切通过电线传递指令。也正是由于这个原因,F200不再需要任何机械结构。理论上它对于加速、制动、转向的操作可以用各种各样的方式来实现。

比如F200在那个时代采取的方案是:驾驶员通过操作安装在车门内侧和中央控制台处的侧面操纵杆来控制车身的所有运动。左右移动操纵杆使汽车转向,而将操纵杆向后拉将产生制动,向前推将使汽车加速。这种操作即便在今天看来都相当前卫,不过或许在今天,我们会更青睐于用触摸屏来控制汽车的行进方式,很炫不是吗?可惜,这种天马行空的想法不是不能实现,但只能在概念车上玩玩。

可以说1996年发布的奔驰F200概念车为后来很多厂商研发的线控技术提供了一个很好的立意起点,但在现有汽车社会的环境下, F200这类全部使用线控技术的汽车几乎永远都都没有量产可能性。因为这种摒弃方向盘、油门、制动踏板的操作方式需要有相关立法支持、还要对驾驶员有从零开始的驾驶技能培训,总之这套技术全盘在汽车行业使用的推广难度还非常大。

因而也只有奔驰、宝马等几家厂商在概念车上做了做实验,作为对未来汽车技术的探讨。而在民用车领域,我们的驾驶员依然会希望有相对传统的,熟悉的操作方式,这方面英菲尼迪Q50就是在传统操作的基础上,将线控技术完美融合的第一个案例。

英菲尼迪Q50上的线控主动转向技术(Direct Adaptive Steering,简称DAS),它的结构特征是:方向盘下端连接的是感应器和模拟器,负责感应驾驶者的操控并模拟回馈;从驾驶者获得的转向意图将传递给ECU控制单元,三组ECU单元负责接收和处理电信号;再往下就是与车辆转向系统相连的转向角度/力度传感器,这里负责执行ECU发出的转向指令,同时接受地面反馈的信息用于ECU系统进行更精确的判断。

Q50虽然在车体结构内也保留了传统的方向盘与转向柱,但二者的机械连接在正常情况下是通过离合器分离的,完全没有机械力的传递。因此,路面施加给车轮的力不会直接传至方向盘。方向盘的操纵反力由转向柱上负责对方向盘提供反作用力的马达生成,这有助于在驾驶时过滤掉路面对驾驶者的影响,在高速行驶时尤其有利于减少分心,特别是因为突发路况变化产生的慌乱。这意味着Q50在驾驶时会更加放松、惬意。

如果你希望在驾驶乐趣上收获良多,那么Q50的电控转向系统将会带给你丰富的转向调节项目,而且这不仅能改变方向盘回馈力度,由于ECU在这里有最高话语权,它甚至可以通过改变方向盘的转速比、回馈速度等诸多方式向你提供个性鲜明的驾驶体验。

可靠性如何?

虽然线控技术并不是最近才推出的新技术,但应用在民用车上还是首例,所以消费者对于它的可靠性肯定会有一些疑问,而英菲尼迪的研发人员也早就考虑到这个问题,并提供了多重保险的安全保证方案。

首先是英菲尼迪的DAS总共有三个ECU单元,而且这三个ECU是彼此互通的,可以相互进行监控。如果其中一个ECU出现错误,仍可根据其它两个正常ECU的处理结果进行准确控制。而且三个ECU协同控制时,若其中一个出现故障,在排查维修的时候也非常简单。

除了ECU单元外,执行转向动作的电动机也设置的两组,即便其中一组发生故障,仅凭另一组也可以继续控制车辆的转向动作,可以说经过重重的保障,英菲尼迪Q50的电控转向技术已经有了充足的安全后盾。

有些人会问,既然Q50已经有了如此完善的安全系统,为何还保留了传统的机械结构?这其中最主要的原因自然不排除立法,很多国家要求方向盘与转向系统必须有机械连接,另外就是作为最后的安全保证,一旦ECU及马达等出现故障时电流会流过连接离合器,从而将方向盘与转向柱下半部分恢复机械连接,这样驾驶者仍可在电子系统完全失效的情况下继续掌控车辆。

值广州车展之际,英菲尼迪Q50将2.0T车型引入中国首发,预示着英菲尼迪即将凭借跟过新的技术闯荡世界。而与此同时,我的一位同事远赴美国对Q50进行了深入的试驾报道,接下来我们就来卡看他是如何表述英菲尼迪Q50的DAS电控转向系统的。

因为线控主动转向最终是由电脑控制的,包括转向角度、转向速度和力回馈都是可以发生改变的。最简单的就是转向力度,通过模拟器传递给方向盘的力度可以在轻、标准和重之前转换,运动模式下默认就是较重的力度,这种变化是很明显的。

车身对方向盘控制的反应速度也是可以调节的,也有快速、标准、慢速三种不同效果,当然这些可自行调节的选项,都要在个性化设定模式下进行。在场地内的操控体验环节,最能体会到反应速度的不同,标准模式与无DAS的相似,而快速模式下,车身对转向的反应明显要直接、迅速很多,基本上刚一转动方向盘,车身就立刻做出相应的动作,初次接触到这种模式的人还真需要适应一下。

尤其是在快速反应的模式下,系统的转向比也变得更为紧致,简言之就是转过同样的角度,方向盘需要转动的角度更小。这也让此时的英菲尼迪Q50操控变得更为激进,比如在一些调头弯处,没有DAS的车辆或者不在快速/运动模式下有DAS的车辆,方向盘需要转超过半圈,此时就需要双手交替打方向;而有DAS且在快速/运动模式下的车辆,只需要转动90°多一点就可以,双手都无需离开方向盘,在过弯时明显减少了操作幅度。

转向力度和速度是操控的一方面,还有人会在意方向盘传递给驾驶者的路感。这个时候就会产生不同的声音了,因为英菲尼迪Q50的DAS对路面回馈都是有电脑模拟完成的,因此肯定不会有机械的那种真实感,或者说是经过过滤的,有人就会觉得不习惯,而有人则无所谓。在我看来,只要不是用来在赛道上比拼速度,是否真实的路感以普通驾驶者的角度出发还的确无差别。

但是,这里又要提到厂家在研发DAS系统时的另一个想法,因为没有方向盘和车轮之间的机械连接,所以来自路面的回馈也是模拟的,于是可以在日常行驶中尽量减小路面颠簸回馈到方向盘的抖动,从而让车辆有更好的直线行驶稳定性,在长途驾驶中也更为舒适。

用极端情况来验证是最有效的方法,日常最常遇到的就是减速带,当车辆通过减速带式方向盘肯定会因为车轮压到障碍而有明显抖动,这时我们都会下意识地抓紧方向盘以防失控。而在配备DAS的英菲尼迪Q50上,系统将这种地面颠簸的回馈过滤的一干二净,方向盘在手中丝毫没有抖动,这的确让人很惊讶,也的确更舒适一些。

主动车道控制

线控主动转向的优点还不仅限于此,有了这项技术的帮助,还能在主动安全上大做文章。于是,英菲尼迪Q50又有了另一项世界首创,主动车道控制技术(Active Lane Control,简称ALC)。你可能会说这项技术在其它车型上也有,它并不能算首创。的确,从字面意思和基本原理说这种技术已有应有,比如奥迪、宝马、奔驰等都有,但从使用效果看却有不一样。

英菲尼迪Q50的ALC基本原理也是通过车身外部的摄像头采集车辆和车道侧线之间的距离,减少偏离车道的危险。但与其他车型上的不同在于,对车辆方向的干预和控制上,因为有了DAS,英菲尼迪Q50可以做到更精准、更柔和,如果条件允许,手不用控制方向盘,车辆也会始终按照车道行驶。

在美国的高速公路上,我们亲身体验了这套系统的效果。道路有清晰的分界线,但当天始终在下雨,路面较湿滑,时速70mph(大约相当于112km/h),开启ALC之后,车辆能自动保持在车道中央,如果向一侧偏移,车轮转向角度会进行很细微的调整,让车辆重新回到车道中央。整个过程中,车辆动态稳定,转向轻柔顺滑。

因为是DAS在主动作用,所以此时方向盘并没有任何的转动或力回馈,只有在方向偏转较大时,才会有轻微的回馈以提示驾驶者。这种感觉与前面所说的路感一样,一开始接触都会让人觉得怪怪的,人手没有动,但车却在自己转弯,有点out of control的感觉,如果对新系统没有信心的人还真不一定感尝试。

这也说明,任何新的技术在应用之初都会让人有所抗拒,毕竟与传动的理念或长时间养成的习惯有很大差异,更何况是将车辆的控制权交予电脑,就像科幻电影中的某些场景一样,未来也许就是这样,但现在我们还需要适应。总的来说,我个人对这个系统的好感有佳,驾驶英菲尼迪Q50跑长途一定要轻松很多。

关键字:详解  电控  转向  技术

编辑:鲁迪 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/qcdz/2013/1127/article_8236.html
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