近幾年來(lái)，隨著智能駕駛和自動(dòng)駕駛技術(shù)的不斷發(fā)展，線控技術(shù)開(kāi)始逐漸出現(xiàn)在各家乘用車廠商的廣告中。或許這項(xiàng)技術(shù)對(duì)于大多數(shù)網(wǎng)友來(lái)說(shuō)還有些陌生，其實(shí)我們熟悉的各種“高端”交通工具中都能找到它的身影，例如航天飛機(jī)、噴氣客機(jī)等，而最近幾年它才逐漸下放到了乘用車領(lǐng)域。下面就讓我們一起來(lái)了解一下這一歷史悠久而又面向未來(lái)的技術(shù)。

1.線控技術(shù)原理簡(jiǎn)析

　　究竟什么是線控技術(shù)呢？我們以剎車系統(tǒng)來(lái)舉例。大部分乘用車都采用傳統(tǒng)的液壓制動(dòng)系統(tǒng)，駕駛員通過(guò)踩制動(dòng)踏板提供剎車信號(hào)，液壓系統(tǒng)負(fù)責(zé)傳遞信號(hào)，輔以助力泵提供的助力作用在剎車盤上，達(dá)到剎車目的。

　　在線控制動(dòng)系統(tǒng)中剎車踏板配備角度傳感器，傳感器發(fā)出的電信號(hào)經(jīng)過(guò)處理后輸入電機(jī)，由電機(jī)驅(qū)動(dòng)剎車系統(tǒng)完成制動(dòng)，傳統(tǒng)的制動(dòng)系統(tǒng)中的液壓/氣壓系統(tǒng)沒(méi)有了，這是線控制動(dòng)系統(tǒng)和傳統(tǒng)制動(dòng)系統(tǒng)最大的區(qū)別。而其他的線控系統(tǒng)的原理也是類似的，操作信號(hào)的傳遞由電線和計(jì)算機(jī)完成，不再采用機(jī)械和液壓機(jī)構(gòu)。

2.線控技術(shù)歷史簡(jiǎn)介

　　線控技術(shù)此前一直應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域，最早搭載于1964年試飛的阿波羅登月研究車（LLRV）上，至今已有60年的悠久歷史，在航天飛機(jī)和各國(guó)的戰(zhàn)斗機(jī)上也都能見(jiàn)到它的身影。而將這一技術(shù)最早引入民用領(lǐng)域的，是飛機(jī)制造商空中客車。在上世紀(jì)80年代，當(dāng)時(shí)的波音系列飛機(jī)均采用鋼索傳動(dòng)，大量的機(jī)械結(jié)構(gòu)使得波音系列的飛機(jī)在駕駛時(shí)需要用較大的力度操作操縱桿，因此使其有了“空中健身房”的稱號(hào)。

　　而空中客車創(chuàng)新性地將飛行員前方的操縱桿改成了放在側(cè)面的搖桿，傳遞信號(hào)的工具也從復(fù)雜的鋼索機(jī)械結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娋€，需要飛行員用力操作的機(jī)械組件大幅減少，因此很大程度上降低了飛行員的疲勞程度，提升了飛行的安全性。經(jīng)過(guò)了近幾十年的不斷發(fā)展，空客驗(yàn)證了線控系統(tǒng)在民用領(lǐng)域的可行性與可靠性，為汽車應(yīng)用線控技術(shù)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

3.線控轉(zhuǎn)向

　　線控技術(shù)源于航空航天，在乘用車上應(yīng)用的首次嘗試也是由瑞典的一家同時(shí)生產(chǎn)飛機(jī)和汽車的制造商薩博完成的。1992年，薩博制造了一輛搖桿轉(zhuǎn)向原型車Saab 9000。它沒(méi)有方向盤，而是在司機(jī)的右側(cè)設(shè)置了一個(gè)搖桿，搖桿產(chǎn)生的信號(hào)輸入一臺(tái)計(jì)算機(jī)，由計(jì)算機(jī)控制轉(zhuǎn)向系統(tǒng)完成轉(zhuǎn)向。

　　這款原型車在副駕駛位置有一個(gè)電腦鍵盤和一個(gè)顯示器，司機(jī)可以通過(guò)修改程序來(lái)改變搖桿的轉(zhuǎn)向手感。因?yàn)椴倏v桿和車輪沒(méi)有機(jī)械連接，因此行駛過(guò)程中道路上的顛簸不會(huì)傳導(dǎo)到操縱桿上，提升了駕駛舒適性。不過(guò)這種操控方式的缺點(diǎn)是缺乏路感反饋，并且大多數(shù)駕駛員都很難適應(yīng)這種飛機(jī)的操控方式，因此這款車最終沒(méi)有量產(chǎn)。

　　線控系統(tǒng)在量產(chǎn)車上的首次應(yīng)用是英菲尼迪推出的DAS線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，2014年搭載于Q50上。其原理和文章開(kāi)頭所講的線控原理是類似的。線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)由方向盤、轉(zhuǎn)向力執(zhí)行機(jī)構(gòu)、3組ECU電子控制單元、離合器和轉(zhuǎn)向機(jī)組成。方向盤和轉(zhuǎn)向機(jī)的機(jī)械鏈接在日常行駛時(shí)被離合器斷開(kāi)。轉(zhuǎn)向力執(zhí)行機(jī)構(gòu)中配備了傳感器，用來(lái)檢測(cè)方向盤的旋轉(zhuǎn)角度，并向三組ECU發(fā)送電信號(hào)，隨后三組ECU再根據(jù)行駛路況進(jìn)行綜合計(jì)算，并輸出控制信號(hào)給轉(zhuǎn)向機(jī)，由轉(zhuǎn)向機(jī)控制車輪的轉(zhuǎn)向角度。

　　DAS線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)最主要的優(yōu)點(diǎn)之一是更快的響應(yīng)速度。相比于傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，由于方向盤和轉(zhuǎn)向機(jī)之間的機(jī)械結(jié)構(gòu)在正常狀態(tài)下沒(méi)有耦合，完全通過(guò)電信號(hào)來(lái)傳遞信息，方向盤幾乎沒(méi)有虛位，轉(zhuǎn)向時(shí)反應(yīng)速度更快。

　　除了轉(zhuǎn)向響應(yīng)迅速外，DAS線控主動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)還有一個(gè)顯著的優(yōu)點(diǎn)就是舒適性。這里的舒適性是針對(duì)駕駛員而言，尤其是在顛簸路面行駛的時(shí)候。方向盤與轉(zhuǎn)向機(jī)之間沒(méi)有機(jī)械連接，因此來(lái)自顛簸路面的振動(dòng)不會(huì)傳至方向盤上。在低速挪車時(shí)，這套線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)也能提供更輕便的操作體驗(yàn)。

　　此外，DAS線控主動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)還有一大優(yōu)勢(shì)就是有機(jī)械備份。如果系統(tǒng)檢測(cè)到故障，DAS系統(tǒng)就會(huì)停止工作，位于方向盤和轉(zhuǎn)向機(jī)之間平時(shí)斷開(kāi)的離合器便會(huì)耦合，此時(shí)方向盤與轉(zhuǎn)向機(jī)之間變成了機(jī)械連接。這樣就確保在電子系統(tǒng)故障后車輛仍然具有轉(zhuǎn)向功能，進(jìn)一步提升了安全性。

　　不過(guò)這套系統(tǒng)也不可能全是優(yōu)點(diǎn)，其最大的缺點(diǎn)是完全沒(méi)有路感反饋，由于線控系統(tǒng)隔絕了所有由車輪傳遞的顛簸和振動(dòng)，駕駛員很難通過(guò)方向盤判斷車輛的行駛狀態(tài)。這也是目前所有線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)都存在的一個(gè)缺點(diǎn)，我們也希望未來(lái)能夠出現(xiàn)一些新技術(shù)解決這個(gè)問(wèn)題。

　　在實(shí)現(xiàn)了線控轉(zhuǎn)向之后，很多廠家也在著手將剎車系統(tǒng)線控化。例如國(guó)際知名的剎車系統(tǒng)制造商Brembo就在2021年推出了BRAKE-BY-WIRE線控制動(dòng)解決方案。該方案最大的獨(dú)特之處在于其創(chuàng)新的分布式架構(gòu)。它取消了制動(dòng)總泵，而在每個(gè)車輪上都設(shè)置了電動(dòng)制動(dòng)執(zhí)行器，這樣一來(lái)，每個(gè)車輪都是一套相對(duì)獨(dú)立的制動(dòng)系統(tǒng)。

　　那么這套系統(tǒng)是如何工作的呢？當(dāng)駕駛員踩下制動(dòng)踏板，制動(dòng)踏板模擬器為駕駛員提供剎車腳感反饋，踏板傳感器檢測(cè)到施加在踏板上的力之后，將信號(hào)傳送到前后BCU上，BCU處理后的信號(hào)再傳遞給前后執(zhí)行器電機(jī)，完成剎車。這套BRAKE-BY-WIRE線控制動(dòng)解決方案的優(yōu)勢(shì)主要有以下5個(gè)方面。

　　1.更快的響應(yīng)速度：該系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間為100毫秒，僅為傳統(tǒng)制動(dòng)器響應(yīng)時(shí)間的1/3，在剎車時(shí)毫秒必爭(zhēng)的情況下，更快的響應(yīng)速度能夠縮短制動(dòng)距離，從而提升安全性。

　　2.定制化的剎車：由于制動(dòng)力全部由制動(dòng)控制單元（BCU）計(jì)算給出，因此，駕駛員可以按照自己喜好讓執(zhí)行器輸出不同的制動(dòng)力，比如舒適還是運(yùn)動(dòng)，靈敏還是遲鈍。同樣，制動(dòng)踏板模擬器也可以模擬出不同的制動(dòng)腳感，軟硬可調(diào)節(jié)。

　　3.支持電子安全功能和智能駕駛：由于四個(gè)車輪的制動(dòng)信號(hào)全部由BCU處理，采用電機(jī)控制，因此BRAKE-BY-WIRE線控制動(dòng)解決方案可以集成ABS、EBD、ESC等功能。此外，它還可以實(shí)現(xiàn)與ADAS高級(jí)輔助駕駛系統(tǒng)在功能和結(jié)構(gòu)上的兼容，包括AEB、停車輔助等等。

　　4.更簡(jiǎn)便的維護(hù)：BRAKE-BY-WIRE線控制動(dòng)解決方案僅在前輪執(zhí)行器上使用少量的制動(dòng)油液，因此它相較于傳統(tǒng)制動(dòng)系統(tǒng)在維護(hù)保養(yǎng)方面更為簡(jiǎn)便。

　　5.更高的可靠性：BRAKE-BY-WIRE線控制動(dòng)解決方案采用兩套制動(dòng)控制單元 (BCU)，分別控制前后電動(dòng)執(zhí)行器，且互為備份，能夠提供更高的可靠性。

　　除了Brembo之外，國(guó)內(nèi)的拿森和威肯西也都推出了自己的線控制動(dòng)產(chǎn)品。拿森于2023年5月推出了Onebox 2.0集成式智能制動(dòng)系統(tǒng)（NBC）。該產(chǎn)品采用全解耦式制動(dòng)技術(shù)，集成了行車制動(dòng)、駐車制動(dòng)、車輛穩(wěn)定性控制等全部功能，包括協(xié)調(diào)式能量回收、舒適制動(dòng)等增值功能，具有高動(dòng)態(tài)響應(yīng)、集成方式豐富、支持高階自動(dòng)駕駛等亮點(diǎn)。

　　在產(chǎn)品性能上，滾珠絲杠加空心軸的結(jié)構(gòu)方式提高了產(chǎn)品傳動(dòng)效率，相比于使用傳統(tǒng)傳動(dòng)方式的友商產(chǎn)品，其傳動(dòng)效率提升30%及以上。同時(shí)，其建壓速度更快，響應(yīng)時(shí)間更短、制動(dòng)性能和安全性更好。

　　在產(chǎn)品功能上，拿森Onebox 2.0實(shí)現(xiàn)了冗余EPB控制、慣導(dǎo)IMU內(nèi)置等功能，還實(shí)現(xiàn)了冗余供電功能，即使車輛由于突發(fā)情況斷電，仍可實(shí)現(xiàn)制動(dòng)系統(tǒng)的功能，保證整車的安全性。在產(chǎn)品體積和重量上，集成化的設(shè)計(jì)使拿森Onebox 2.0體積更小、重量更輕，相比目前業(yè)內(nèi)在售的同類產(chǎn)品體積縮小了18%，整個(gè)制動(dòng)系統(tǒng)減重超過(guò)2Kg。

　　而威肯西科技旗下ONE-BOX線控制動(dòng)產(chǎn)品--液壓解耦制動(dòng)系統(tǒng)HDBS也在2023年12月實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)下線。該產(chǎn)品將與多個(gè)汽車品牌簽署量產(chǎn)及定點(diǎn)協(xié)議，預(yù)計(jì)年產(chǎn)量達(dá)到60萬(wàn)套。作為首款量產(chǎn)產(chǎn)品，HDBS液壓解耦制動(dòng)系統(tǒng)的應(yīng)用范圍可覆蓋燃油、純電及混動(dòng)等乘用車型，也可應(yīng)用于部分輕型商用車。

　　威肯西表示，HDBS在踏板感受方面已經(jīng)無(wú)限接近傳統(tǒng)真空助力器，達(dá)到95%以上的相似度。該產(chǎn)品采用無(wú)刷電機(jī)和滾珠絲桿的設(shè)計(jì)，支持制動(dòng)助力輔助、常規(guī)ESC功能、智能駕駛輔助功能，系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間可達(dá)到150ms以內(nèi)。

　　綜合上述幾款產(chǎn)品的介紹來(lái)看，線控剎車的優(yōu)點(diǎn)主要優(yōu)點(diǎn)是響應(yīng)速度快，擁有可調(diào)的剎車腳感、可接入智能駕駛系統(tǒng)等。而其不足之處在于是剎車的腳感不夠真實(shí)，并且它不像線控轉(zhuǎn)向那樣擁有機(jī)械結(jié)構(gòu)備份。不過(guò)針對(duì)這些不足各家廠商也都在不斷進(jìn)行優(yōu)化，例如威肯西稱其已經(jīng)模擬出了與傳統(tǒng)剎車系統(tǒng)相似度達(dá)到95%的剎車腳感。而在可靠性方面，Brembo采用了前后電動(dòng)執(zhí)行器互為備份的策略，而拿森Onebox 2.0實(shí)現(xiàn)了冗余供電，即使車輛由于突發(fā)情況斷電，仍可實(shí)現(xiàn)制動(dòng)系統(tǒng)的功能，在安全性方面更有保障。

5.電子油門

　　電子油門應(yīng)該說(shuō)是最成熟的線控技術(shù)，目前已經(jīng)大范圍在乘用車上應(yīng)用。傳統(tǒng)的拉線油門結(jié)構(gòu)中，車輛的油門踏板通過(guò)鋼索或是連桿與節(jié)氣門連接，踏板控制的是節(jié)氣門的開(kāi)度。油門踩得越深，氣門開(kāi)度就會(huì)越大，進(jìn)氣量與噴油量隨之提升，以增加發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力輸出。而電子油門不再采用拉線/拉桿，而是用電線傳遞信號(hào)。它的原理是油門踏板與傳感器相連接，傳感器將踏板角度信號(hào)發(fā)送給處理器，經(jīng)過(guò)處理后發(fā)送給電機(jī)，用電動(dòng)機(jī)控制氣門開(kāi)度。

『傳統(tǒng)拉線/拉桿油門原理圖』

　　電子油門的優(yōu)點(diǎn)是穩(wěn)定性相較于拉線油門更高，不容易發(fā)生熄火和闖動(dòng)。而在電動(dòng)車中不存在節(jié)氣門，因此目前的電動(dòng)車都采用電子油門，其原理和燃油車類似，由傳感器采集踏板的角度信號(hào)，經(jīng)過(guò)處理器處理后發(fā)送給電動(dòng)機(jī)控制器，控制電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。

　　電子油門的出現(xiàn)也催生了定速巡航、ACC自適應(yīng)巡航等初級(jí)駕駛輔助功能在乘用車上的應(yīng)用，因?yàn)檠埠綍r(shí)只需要處理器輸出一個(gè)油門信號(hào)就可以讓發(fā)動(dòng)機(jī)持續(xù)工作，不再需要持續(xù)踩油門踏板。而更高階的智能駕駛在油門控制上也與之類似，只不過(guò)處理器的運(yùn)算過(guò)程更復(fù)雜，輸出的信號(hào)也更復(fù)雜。電子油門的出現(xiàn)為更高階的智能駕駛和自動(dòng)駕駛功能奠定了基礎(chǔ)。

6.線控底盤

　　線控底盤主要由線控轉(zhuǎn)向、線控剎車、線控油門、線控懸架等系統(tǒng)組成，是線控技術(shù)的集合體。目前國(guó)內(nèi)在做線控底盤的廠家有蔚來(lái)、拿森、路特斯和長(zhǎng)城咖啡等。長(zhǎng)城咖啡和拿森的線控底盤我們的同事有過(guò)詳細(xì)介紹，大家可以點(diǎn)擊超鏈接了解更多內(nèi)容。

　　蔚來(lái)在此前發(fā)布的ET9上應(yīng)用了線控底盤，稱為SkyRide?天行。ET9的方向盤與轉(zhuǎn)向電機(jī)之間采用電信號(hào)傳輸，轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)無(wú)機(jī)械連接，結(jié)構(gòu)重量更輕，并支持OTA升級(jí)。該車搭載后輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，最大轉(zhuǎn)向角可達(dá)8.3度，轉(zhuǎn)向直徑僅為10.9m，根據(jù)不同的行駛狀態(tài)，后輪轉(zhuǎn)向角度能夠隨速度變化，低速提升靈活性，高速提升穩(wěn)定性。此外該車還搭載全主動(dòng)液壓懸架，每個(gè)減振器采用獨(dú)立電動(dòng)液壓泵控制，支持大幅高度調(diào)節(jié)。

　　在此前舉辦的CES電子展上，路特斯也推出了旗下的線控底盤產(chǎn)品。其搭載的線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，取消了方向盤和轉(zhuǎn)向車輪之間的機(jī)械連接部件，可實(shí)現(xiàn)25%的輕量化目標(biāo)。路特斯還推出了底盤域控制器，它可集成控制轉(zhuǎn)向、懸架、制動(dòng)、空氣動(dòng)力套件等底盤子系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)聯(lián)化、共享化、智能化和電動(dòng)化。未來(lái)，除線控轉(zhuǎn)向、底盤域控之外，路特斯也將繼續(xù)研發(fā)線控制動(dòng)，線控懸架等線控底盤組件。

　　線控底盤不僅集成了上文提到的各種線控系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)，其最大的意義還是為智能駕駛奠定基礎(chǔ)。傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)向和剎車采用液壓系統(tǒng)需要外界輸入機(jī)械信號(hào)才能工作，而智能駕駛系統(tǒng)中所有控制信號(hào)都是由計(jì)算機(jī)發(fā)出的電信號(hào)，在線控制系統(tǒng)中每個(gè)零部件直接由電機(jī)驅(qū)動(dòng)，可以用電線連接到計(jì)算機(jī)進(jìn)行統(tǒng)一控制，更加適配智能駕駛的需求。

7.國(guó)家發(fā)展目標(biāo)

　　了解完一系列線控技術(shù)，最后讓我們?cè)賮?lái)看看國(guó)家對(duì)于智能底盤的發(fā)展目標(biāo)。國(guó)家總體目標(biāo)是2030年智能底盤達(dá)到產(chǎn)品一流、技術(shù)引領(lǐng)。具體來(lái)看，到2025年，裝載自主品牌線控制動(dòng)、線控轉(zhuǎn)向的智能底盤在有行業(yè)影響力的企業(yè)實(shí)現(xiàn)批量應(yīng)用，智能底盤關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，關(guān)鍵部件產(chǎn)業(yè)鏈實(shí)現(xiàn)自主可控。

　　到2030年，自主智能底盤和線控執(zhí)行的整車和零部件企業(yè)初步形成品牌效應(yīng)；智能底盤總體達(dá)到國(guó)際先進(jìn)，關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平；智能底盤形成完整的自主可控產(chǎn)業(yè)鏈；培育有國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的企業(yè)。而每一細(xì)分領(lǐng)域的具體發(fā)展目標(biāo)如下圖所示，圖片來(lái)自《電動(dòng)汽車智能底盤技術(shù)路線圖》。

● 全文總結(jié)

　　在本篇文章中我們?yōu)槟榻B了線控技術(shù)在乘用車上的應(yīng)用。線控技術(shù)應(yīng)用在乘用車上是航空航天技術(shù)下放到民用領(lǐng)域的一個(gè)典型案例，其顛覆了傳通的液壓和機(jī)械控制結(jié)構(gòu)，使得車輛底盤更加適配智能駕駛和自動(dòng)駕駛的需求，是乘用車電氣化和智能化轉(zhuǎn)型之路上的又一座里程碑。我們也期待未來(lái)國(guó)內(nèi)廠商能夠推出更多的高科技的線控產(chǎn)品，助力我國(guó)智能駕駛和自動(dòng)駕駛產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展。（文/汽車之家 顏歡）

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