好车，为啥都用线控转向？

2013年，英菲尼迪在Q50上首次搭载了线控转向，它的方向盘与车轮之间依靠电信号来传递转向信息，而不是传统的机械结构，因此该技术在行业内引起了不小的轰动。然而，由于当年Q50的线控转向技术调校不够出色，再加之成本等因素，这项划时代的技术并没有得到普及，仅仅是昙花一现。

就当线控转向快被人们忘却时，传统厂商和造车新势力们又把它带回了舞台中央。2023年初，雷克萨斯在纯电SUV--RZ上采用了线控转向，同年末上市的特斯拉Cybertruck也搭载了该技术。2024年末，蔚来的旗舰车型ET9同样采用了线控转向技术。据传闻，接下来还会有更多搭载线控转向技术的车型出现，这意味着线控转向很有可能成为新能源车的下一个技术爆点。那么这个曾经备受冷落的技术，为什么成了行业风向标呢？

经常关注自动驾驶的朋友应该知道，目前行业领先的自动驾驶系统虽然非常聪明，但他们依然属于L2+级。按照法规要求，L2+级自动驾驶系统在运行时，驾驶者需要将手放在方向盘上。如果驾驶者脱手超过一定时间的话，系统就会退出自动驾驶。这也导致有些用户为了更长时间的脱手，想出了在方向盘上挂东西的操作，这显然存在安全隐患，而且也不符合当下的交通法规。

而在即将到来的L3级自动驾驶上，上述问题将会得到一定程度的解决。为什么说是一定程度呢，因为L3级虽然允许驾驶者脱手，但这不意味着它是无人驾驶。按照相关的标准，L3级自动驾驶运行时不允许驾驶者离开驾驶席，或者是在驾驶席上睡觉。换言之，L3只是有限的自动驾驶，某些情况下驾驶员仍然需要接管车辆。

虽然L3级已经实现了脱手，但由于目前车辆的方向盘跟车轮采用刚性机械结构连接的缘故，所以车辆在自动驾驶时方向盘仍会跟着转向。特别是在城市中开启自动驾驶时，方向盘的转动幅度、转动速度都要比在高速上大很多。其次，即便在L2+级别的自动驾驶上，也已经有厂商开始推出了主动避让功能，也就是在遇到危险的时候，系统除了自动刹车减速之外，还会自动转向躲开障碍物。而且在使用自动泊车系统的时候，现在的刚性连接方向盘都会在车辆自动打方向的时候大角度快速旋转。

在面对以上的情况时，如果驾驶员将手搭在方向盘上，极有可能出现方向盘突然旋转后“打手”的情况，对于一些新手来说甚至可能会因为方向盘的突然转动手忙脚乱，出现其它危险状况。

正因如此，汽车厂商迫切地需要断开方向盘与车轮之间的刚性连接。当自动驾驶系统在控制车轮转向时，方向盘就不会随车轮一同转动，避免方向盘打手等危险场景发生。而当驾驶者需要通过方向盘控制车辆时，系统又能获取方向盘角度等电信号，然后将信号传递给控制车轮转向角的电机，从而激活了方向盘的转向功能。从目前的转向系统技术来看，只有线控转向能满足上述要求，所以伴随着自动驾驶的发展升级，线控转向就成了必要的配置。

除了自动驾驶之外，线控转向对车辆的驾驶性能也带来了巨大的帮助。比如在雷克萨斯的RZ上，它的方向盘圈数为±150°，也就是方向盘左右打满都不到1圈。从设计上来看，一般车轮的最大转向角都在30°多一些，要实现±150°的方向盘圈数，就意味着车辆的转向比要小于5:1。

对于传统的转向系统来说，把转向比设定为5:1是有一定难度的。这是因为极小的转向比虽然可以带来更灵敏的操控感受，以及转弯、掉头时的灵活性，但在高速上会导致车辆变得十分不安定，比如稍微动了一点点方向盘车辆就会横跨一条车道，这显然是很危险的。因此市面上一般车型的转向比基本在14:1以上，也就是方向盘打14°多，车轮只转1°。即便是带有可变转向比的车型，转向比最小也只做到了10:1。 

线控转向的不同之处在于，它的转向比并不是靠转向器的齿比实现的，而是一个模拟的电子转向比，因此线控转向可以在一个非常大的范围内无级调节转向比大小。就如前面提到的雷克萨斯RZ一样，虽然方向盘总圈数不到1圈，任何情况下转弯都不用倒手，但是随着车速的提高，它的模拟电子转向比实际上是能迅速变大的，低速转向灵敏性与高速的稳定性之间并不冲突。

在转向布置方面，因为线控转向中的转向机与方向盘只是通过线束传递信号，所以设计自由度非常高。例如在传统转向系统上，左舵、右舵车型不仅仅只是改变了方向盘的位置，车辆空调系统、制动系统等部件都需要重新布置，而线控转向的左舵、右舵切换就无需对机舱结构进行大的调整。其次，传统转向系统普遍只有在纵置车型上使用前置转向机，横置车型只能采用后置转向机。而在线控转向上，转向机的前置、后置基本不受驱动形式的影响。

在内饰设计层面，线控转向也带来了许多的不可能，首先就是目前非常火的半辐式方向盘造型。绝大部分人可能都认为这是设计噱头，但事实上半辐式方向盘是未来的内饰设计趋势之一。自从液晶大屏、HUD抬头显示取代传统机械式仪表后，驾驶员与屏幕之间的信息交互越来越频繁。基于这种需求，大尺寸方向盘便成了人机交互上的阻碍，因此主打智能化的车企，无一不在缩减方向盘尺寸。既然目前无法完全“干掉”方向盘，思来想去也就只能砍掉遮挡视线的盘幅了。

不过简单粗暴的给车辆配备半幅式方向盘并不是一个好的决策，因为在传统的转向系统上，驾驶员经常需要倒手，而半辐式方向盘在倒手时很容易出现无处可抓的情况，确实是有些不太舒服。但是半辐式方向盘与线控转向搭配却非常合适，因为线控转向圈数少，驾驶员不需要倒手，也就不用担心无处可抓了。

随着国内L3级自动驾驶法规以及相关的认证工作完成，满足L3级自动驾驶的车型将会在未来一段时间内陆续上市。在L3级量产之后，L4级高度自动驾驶、L5级完全自动驾驶系统就要准备好量产了。根据L4级自动驾驶的定义，车辆在特定场景中是可以不需要人接管的。在这种情况下方向盘的作用被大大的弱化了，因此在具备L4、L5级自动驾驶的车型上，方向盘并不需要实时工作，所以在不需要使用时应该可以伸缩折叠。因为没有转向管柱、中间轴等部件，线控转向的伸缩折叠功能是非常容易实现的。

同样是因为结构上的变化，线控转向在碰撞安全性方面也有优势。传统的转向系统由于有转向管柱、中间轴等刚性结构连接，所以车头的碰撞容易使得车内的方向盘跟着产生位移变形。线控转向取消了上述的刚性结构，因此在碰撞性能上具有先天优势。

另外，转向系统中连接方向盘和转向机的刚性结构本身就是噪音的传递路径，而在物理层面去掉刚性结构后，外界噪音便无法通过转向系统传入车内了。

传统的电子助力转向虽然也有出现电机失效的问题，但因为它仍保留了转向管柱、中间轴等刚性结构连接件（上图右侧），所以哪怕转向电机故障，车辆依然可以转弯，只不过方向盘比较沉。但线控转向就不同了，它的特点就是无刚性结构连接（上图左侧），方向盘与转向机全靠线束传递信号，所以一旦某一个环节失效，车辆就失去了转向功能。

为了解决偶发的转向失效问题，线控转向目前有两种冗余设计，一种是英菲尼迪Q50那种保留机械备份，也就是在线控转向基础上再加一个传统的刚性转向机构，而且这个刚性转向机构上还设计了一个离合器(上图黄圈)，正常情况下离合器分离，刚性转向机构不起作用，只有线控转向失效后离合器才会结合。

另外一种方案就是无机械备份设计，像是雷克萨斯RZ、蔚来ET9都采用了这种方案。无机械备份的线控转向主要是额外增加了一套电机、传感器、以及控制单元。比如传统的电子助力转向采用的是单绕组、三相电机，线控转向采用的是双绕组、六相电机，相当于把两个电机合2为1个。一般线控转向会在转向机、方向盘上各装1个双绕组、六相电机，再加上传感器、控制单元、电源的双备份，整个系统的成本非常高。因此我们可以看到，线控转向目前依然只应用在部分价格较高的车型上。

线控转向虽然取消了部分机械结构，但是它在软件层面却更加复杂。简单来说，线控转向主要由路感反馈和转向执行两个模块构成，其中为驾驶者提供转向手感的就是路感反馈模块，转向执行模块则是用来改变车轮转向角度。按照博世的说法，线控转向中影响转向手感的参数多达1000种，也就是说，如果要提供令人满意的转向手感，就需要对路感反馈模块中的1000种参数进行微调。

不仅如此，因为线控转向有2套硬件备份，为了在失效的时候协调这2套硬件，软件的开发也变得更加复杂。设计一套好用的线控转向，其工程量和技术难度不是一般厂商可以随意驾驭的。

线控转向的诞生，的确给汽车的性能带来了更多的遐想空间，原来一款车只有1种转向特性，以及几种不同的转向手感，而线控转向理论上有无数种转向特性和手感，满足了千人千面的驾驶需求。同时，线控转向也为底盘数字化、自动驾驶带来了巨大的发挥空间，比如汽车不单单是靠ESP干预制动来改变行驶轨迹，而是与线控转向结合，车辆的底盘性能潜力将会被进一步挖掘出来。至于自动驾驶，无论是目前的L2，还是即将到来的L3，线控转向的出现都会显著的提高自动驾驶的体验与安全性。即便目前更高级的L4、L5还未实现，但各大车企也会提前打好基础，将线控转向推向市场。