蔚來ET9第一次亮相是在2023年12月23日。在過去一年,外界很難知曉這款被蔚來稱之爲“智能電動行政旗艦”的車型有什么亮點。
12月11日,在2024年的NIO Day之前,蔚來宣布“在經過了五個月的反復論證和評審後,蔚來ET9的线控轉向系統正式獲得評審通過,中國第一輛搭載真正意義上线控轉向的車型,也終於能夠量產上市。”
在官方的新聞稿中,蔚來對於线控轉向得以通過評審的總結是“沒有標准,我們就創造標准。”的確,蔚來一开始就和其他新造車公司不同,他們選擇了換電作爲整車設計的核心方向和補能手段——這是曾經被特斯拉嘗試後放棄的一個選擇。當時,他們也曾經積極參與換電行業標准編制。
同樣,這一次蔚來ET9的线控轉向系統獲得評審通過之前,蔚來作爲參與單位之一參與了對GB 17675-1999的修訂,在2021年2月頒布的修訂後的GB 17675-2021中刪除了“不得裝用全動力轉向機構”(线控轉向就屬於全動力轉向機構的一種)的規定,意味着法規層面允許方向盤和轉向車輪之間不必須用機械結構連接。
但蔚來對线控轉向的研發比參與修訂國標要更早。隨着线控轉向技術在蔚來ET9上實現量產,意味着蔚來是第一家完整經歷了线控轉向技術從研發到應用的中國汽車公司。
英菲尼迪曾因线控轉向大面積召回
轉向系統對汽車而言尤爲重要,因爲它決定了汽車的橫向運動。傳統的轉向系統是機械系統,其工作原理是:駕駛員操縱方向盤,通過轉向器拉杆將轉向意圖傳遞到轉向車輪,從而實現轉向運動。
汽車轉向系統經歷了從機械液壓助力轉向系統向電液助力轉向系統和電動助力轉向系統(EPS)的演進,但在本質上它們都還屬於機械部件的轉向系統。1954年,凱迪拉克首先把液壓動力轉向應用於汽車上。
轉系系統的進化,主要是優化轉向系統的力傳遞特性,爲轉向控制供了助力,提升了汽車的操縱穩定性和平順性。不過,由於機械結構的天然特性,這些系統都無法改變轉向系統的角傳遞特性,很難實現自動駕駛所要求的主動控制。
比如,目前所有演示自動泊車功能的車型,在連續動作的過程中都會伴隨方向盤快速轉動。因爲機械機構中,方向盤和轉動輪存在角傳遞特性,即方向盤的轉動幅度決定轉向輪的轉動角度。
线控轉向系統則是取消了方向盤和轉向車輪之間的機械連接部件,方向盤和轉向輪之間不再存在物理連接,角傳遞特性和力傳遞特性都可以由軟件定義。在线控轉向系統中,駕駛人的操縱動作經傳感器轉化爲電信號,信號經分析處理後,通過導线直接傳遞到執行部件。
這一變化的好處是大幅度優化了角傳遞特性。比如,低速轉向時轉向比減小,掉頭過彎不再需要方向盤轉動至駕駛人手臂交叉的狀態;高階智能駕駛時,方向盤也不會頻繁大幅轉動。
2013年,英菲尼迪成爲首個量產主動式线控轉向系統(DAS,Direct Adaptive Steering)的品牌,並將這一系統應用在英菲尼迪Q50上。不過,英菲尼迪的主動式线控轉向系統存在兩個問題。
其一是英菲尼迪在這一套系統裏保留了轉向柱,並需要三組電控單元才能完成信號傳遞、判斷試駕員轉向意圖並控制車輛的全鏈路工作,會出現信息誤差、延遲和可靠性的問題。
其二是爲了提高安全和可靠性,這一套系統在正常工作狀態下,方向盤和轉向器沒有機械連接結構,完全依靠電信號;但當系統出現故障時,會借助離合器將线控轉向系統變爲傳統的機械轉向系統,這也是英菲尼迪保留了轉向柱的原因。
在大規模量產下,系統的可靠性無法保障,潛在的故障可能會導致轉向助力減弱甚至消失,進而影響車輛的操控和安全性。最終,英菲尼迪Q50的线控轉向版本在2016年被大規模召回,超過了6萬輛。
豐田旗下的bZ4X和雷克薩斯RZ也曾嘗試使用线控轉向技術,但並沒有投入商用,僅限於車輛測試環節。在中國汽車公司中,長城汽車和比亞迪都曾經公布线控轉向技術的進展和應用時間表,最終也沒有了下文。
首個實現线控轉向技術量產的是特斯拉。特斯拉公司CEO伊隆·馬斯克最早希望在Model Y上去掉方向盤,他堅持認爲這款車型是專門作爲沒有方向盤的自動駕駛汽車推出的,但特斯拉的工程師們還是給Model Y安裝了方向盤。在Cybertruck上,特斯拉應用了线控轉向技術。
馬斯克認爲,在配備了线控轉向系統的特斯拉車輛中,自動駕駛儀啓動時,方向盤不需要隨着車輛轉向發生轉動。10月10日,特斯拉推出的爲Robotaxi車隊准備的自動駕駛出租車CyberCab上,方向盤和制動踏板都被取消了。
特斯拉和蔚來的不同
根據馬斯克公开透露的信息,特斯拉可能在2021年之前就已經在线控轉向研發上進行投入。蔚來同樣也很早關注到了线控轉向技術。
2019年9月,蔚來公布了一份看起來非常糟糕的財報,營收只有15億元,淨虧損卻高達32.8億元。他們甚至取消了原定的業績電話會議,加上账上現金流緊張,融資不暢,蔚來顯得“岌岌可危”。
不過,當時李斌在財報發布後,和時任產品體驗負責人李天舒一起飛到了位於美國聖何塞的蔚來北美總部。他們此行的目的和產品技術研發相關,其中最重要的一項就是評審线控轉向技術。
當時,蔚來北美的團隊用一輛ES8(配置|詢價)改造了线控轉向系統,方便進行技術驗證,沒有對原先的方向盤進行物理限位。李斌和李天舒上車後按照平時的駕駛習慣,轉向時方向盤一把打過去,這輛ES8立刻發生了一個180度掉頭。
這個插曲,以及資金困難沒有影響李斌對线控轉向投入的決心。
按照轉向電機在數量、布置的位置以及控制方式等方面的差異,线控轉向系統典型的布置方式有五種,分別是單電機前輪轉向、雙電機前輪轉向、雙電機獨立前輪轉向、後輪线控轉向和四輪獨立轉向。
特斯拉曾經在X上發布了一段視頻,並簡要解釋了Cybertruck线控轉向系統的工作原理:“在低速行駛時,後輪的旋轉方向與前輪相反,這可以在工地、停車場等地進行更緊密的操作。在高速行駛時,前後輪同步轉動,這樣就可以讓你在車道間更平穩地行駛。”
Youtube知名博主Brownlee在駕駛Cybertruck原型車後表示,CyberTruck採用线控轉向和後輪轉向技術後,方向盤最大轉角幅度可以控制在180度以內,同時轉向比也是可變的。
蔚來公布的演示視頻中,蔚來ET9在方向盤輕微轉動的情況完成了車輛掉頭的動作,並迅速恢復正常的轉向比。蔚來的“SkyRide·天行智能底盤系統”集成了线控轉向、後輪轉向和全主動懸架,能夠每秒進行1000次的扭矩調整和四輪獨立控制,滿足不同駕駛場景的需求。
這種快速、弱體感的可變轉向比是线控轉向技術的共同特點。但兩者在系統設計上略有不同,主要是因爲Cybertruck和ET9定位於不同的市場和用戶群體。
正如李斌和李天舒那樣,包括第一批在Cybertruck上體驗的用戶,都需要時間來適應這一技術,因爲使用了线控轉向系統的車輛,方向盤和反饋和駕駛手感和傳統轉向系統的車型都不一樣。比如,第一批Cybertruck的體驗用戶都反饋這輛車的轉向反饋比較怪異,轉動阻尼和力矩跟傳統車型不一樣。
馬斯克對线控轉向系統有一個很形象的比喻——“遊戲手柄”,就像我們在遊戲機玩駕駛遊戲那樣,車輛的轉向和遊戲手柄的反饋在人的體感上並不一致。
和特斯拉側重系統的安全備份不同,蔚來ET9強調的是手感和舒適性。
爲了不太偏離駕駛手感,蔚來比較特斯拉的方案增加了兩個扭矩傳感器、1個單繞組電機,還使用了雙電機輸入的蝸輪蝸杆減速系統。比起蔚來,特斯拉使用了更多的微控制器(比蔚來多1個)、线束更多採用隔離設計、車輪轉向傳感器數量也更多。
在底層系統之上,明顯的差異是轉向角度。傳統車型的方向盤設計單邊轉角爲270度,特斯拉Cybertruck則爲180度,蔚來ET9的是240度,更貼近傳統車型的駕駛習慣。
但兩者在安全性的追求上是一致的。爲了安全冗余,一向追求成本控制的特斯拉,也在Cybertruck的車架上安裝了兩個電機,互爲備用。蔚來則是採用了”雙重供電、雙重通信、雙重硬件和雙重軟件”的四“雙”全冗余設計,它的轉向驅動電機也是兩個三相電機組成。
豪華標配也有缺點
特斯拉Cybertruck的最低售價爲60990美元(約合人民幣45萬元),所有版本都支持线控轉向。蔚來ET9的預售價格定爲80萬元。
目前這兩款明確量產了线控轉向技術的車型,也確定了线控轉向技術“豪華標配”的地位。
除了技術、駕駛效率和安全性上的優點,线控轉向系統還符合成本控制的要求,因爲在取消機械機構之後,汽車的零部件數量減少,幫助汽車公司降低成本。同時,线控轉向技術還是汽車實現無人駕駛的必須選擇。
但既然是“豪華標配”,也意味着线控轉向技術現在仍然只能是豪華車型的配置,因爲它的技術難度很高,尤其是系統高度集成了先進的電子技術和傳感器,研發和生產的難度都比較大,這也意味着生產成本高企;同時,它對於電子系統和電子元件的依賴度也非常高,在穩定性上挑战很大。
對蔚來而言,換電技術已經把用戶對新能源的焦慮降低,提供了效率堪比燃油車的補能體驗。但在智能駕駛技術上,相比起小鵬、華爲和理想,蔚來的光芒就稍顯暗淡,如果线控轉向技術能成爲蔚來在自動駕駛上的突破口,也不枉費過去五年的持續投入。
標題:電廠 | 改變汽車結構和國家標准,蔚來ET9上的线控轉向到底是什么?
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