线控底盘技术会成为汽车行业里的「标配」吗？安全性如何保证？

传统底盘的四大系统：转向系统、传动系统、行驶系统、制动系统

线控底盘，顾名思义就是部分底盘系统改成线控的。

线控转向/线控制动/线控换挡/线控油门/线控悬挂

线控转向和传统转向系统

什么是传统转向，就是一堆机械组成转向系统，方向盘、转向柱、转向器、转向直拉杆、转向节、转向横拉杆等组成。

这就是现阶段大部分车的转向系统的基础，然后在这个基础上，加上各种助力系统如同加了液压结构的机械液压助力转向，装了电动机的液压装置、电控系统的电子液压助力转向系统。

一直发展到现阶段的EPS（电子液压助力Electro-hydraulicpower steering）。没有用液压助力系统的液压泵、转向油管路，转向阀体等结构，而是用传感器、控制单元、电动机来转向的转向体系。

电动助力转向系统Electric power steering （EPS）

齿条助力式驾驶员转动方向盘,转矩传感器检测到转向角度和转矩大小,产生的电压信号输送到电子控制单元通过ECU的逻辑分析和计算发出指令控制转向电机输出同方向的转向助力帮助驾驶员转动方向盘。但即便是任何一种EPS,转向轴助力式、齿轮助力式还是齿条助力式,方向盘和转向装置均是物理连接。

而线控转向技术（SBW）就是取消了这种硬连接，转向盘和转向轮脱离了机械连接，而是用的软连接，也是用的电信号传输来操控汽车的转向。这个和我们玩游戏的时候，用手柄操作游戏里面车辆有着类似的原理。

线控转向技术的原理：传感器收集方向盘及车身动态，信号传递ECU，进行综合计算，底盘转向系统对命令进行执行。转向操纵到执行以纯信息流的方式进行传输。

使用线控转向的优点有很多

减少了原本方向盘下方机械连接的零部件，如电动助力系统的转向柱，传动轴，只需要布置线路传输即可。这样大幅提升驾驶者的腿部空间，提高驾驶座的舒适性，这个方式也适合在高级别的自动驾驶中，把方向盘系统收入到操控台内部，来提升驾驶人员的空间和舒适性。

在游戏里，可以用手柄很方便的设置方向的操控和手感（震动）。线控转向里面，我们一样可以设置模拟的力反馈（路况，阻力，方向盘手感），意思就是能设定方向盘的轻重了，可以调出来合适自己的手感，这也意味着私人定制化的方向盘操控感了。

Z后这套系统因为采用的电子信号传输，方向盘和底盘转向系统解除硬连接耦合，所以也能避免路况、车况给方向盘的过度反馈。

因为这种反馈在某些特定情况下会十分严重，我二十年前学B照，开大车的时候，驾校师傅再三强调了不要把手插入方向盘来搅动方向。因为卡车如果不小心进了大坑，轮胎严重偏转，会带动转动轴，转动轴则带动方向盘，那股反馈的巨大力量可以让方向盘迅速旋转大半圈。以前就有这种情况，司机不注意，结果猛烈回旋的方向盘把司机的手腕给搅断了。

如果是电子连接，就能完全过滤掉这种不必要的反馈，比如方向盘的偏转和震动，只传达路面状态等必要信息。但这种回馈也是电子模拟的回馈，可能在某些人看来，没有纯物理回馈，真实的路感会欠缺。

可以设计方向盘映射汽车的转向角度，也就是说可以设置成转方向盘四分之一圈，就可以达到现实中车辆90°直角转弯的效果，或者方向盘转半圈，就能现实车辆完成一个掉头的动作。这样就可以大幅减轻驾驶员的操控，尤其在市区内，需要频繁变道、转弯、掉头，这种功能可以有效减少操控，提升驾驶员的舒适度。但这种功能刚开始也会给开惯了普通车辆的驾驶员造成困扰，因为方向盘偏转小角度对应实际车辆的大角度转弯，就意味着更高的方向敏感度。而传统的需要打两三圈方向盘才能掉头的习惯，将有可能在司机下意识下造成新的安全隐患。

当然，因为方向盘不再物理连接，方向盘也可以设置成异形的，甚至是球形的也没啥问题，因为是电子操控，也不用考虑机械连接的方向转换。

再说下线控转向的安全性，一般也是做冗余性处理。

有的车企，比如Z先采用线控转向的车型英菲尼迪Q50采取了两套系统，一套就是原有的机械转向，一套就是线控转向，在线控转向出现问题的时候，可以替换为机械转向。

当然，后续的线控转向当然不会继续用机械转向做备份，而是做线控的冗余备份，包括备用线路，备用系统，以备主系统出问题时候的备用。

传统制动和线控制动

传统的燃油车制动原理就是将汽车的动能通过摩擦（制动片）转化成热能的过程。

比如我们乘用车上经常用的液压制动系统，当驾驶员踩下制动踏板后，通过推杆（助力）推动主缸活塞，使得主缸内的油液进入制动轮缸，制动液使得活塞推动制动蹄向外运动，将摩擦片压紧在制动鼓上面，产生阻碍车轮转动的制动力矩。放松制动踏板，在回位弹簧的作用下，制动取消。

而线控制动系统则是和线控传动系统一样，制动踏板和刹车功能不再是传统的物理连接，而是线控连接，原有的液压装置不再和踏板连接，原有的液压系统、助力系统、刹车制动器均由电子系统接管。

制动踏板的传感器对踏板的受力程度（大小、快慢）给出反馈电信号，ECU综合车速等车辆状态信息，驱动和控制执行电机来产生所需的制动力。

线控制动的优点有很多

如减少了物理连接部分，能减少重量，提升车内空间。

如制动意图通过电信号能够更快的传递到制动器上面，大幅缩短制动响应时间和制动距离。之前踩下刹车，往往过半秒到一秒，车辆才反应过来。而现在则是轻点刹车，在以毫秒计算的反应时间下，就能马上体现到实际驾驶上。

而线控制动也能很好的控制电动车的再生制动系统，提高再生制动的回收效率。因为传统刹车系统的刹车踏板和液压系统/制动系统连接，所以能量回收就必须另外增加相应的联动结构，这就造成了空间的浪费和重量的增加。而线控制动的踏板和刹车系统的压力系统解耦，直接可以电子化开启制动回收功能，在减速过程中，驱动电机会作为发电机，利用车轮的反向拖动产生电能，同时产生车轮制动力矩来进行车辆制动。

另外，线控制动可调整踏板的反馈，也就是刹车行程长段对应刹车的轻重、脚感，这样可以定制化刹车踏板和实际制动的映射关系，让驾驶具有更贴合的刹车脚感。

说了线控转向、线控制动，后面的线控换挡、线控油门、线控悬挂实际原理大致差不多。

比如线控换挡（Shift By Wire，SBW），将传统挡位与变速箱之间的机械连接结构（推杆/拉索）完全取消。直接用电信号传递给ECU，完成变速箱的换挡操作。所以，现在的换挡，用一个小旋钮，或者一个小怀挡就可以完成了，再也不用推拉拽那种又长又笨重的挡杆了。而线控油门现在也基本是纯电动汽车的标配，因为不在用脚踩油门的行程来控制节气门的开关大小了。而是由电门踏板的位移传感器发送信号到ECU，然后进行电机的输出大小操控。所以，现在的底盘线控技术就是传输方式用“软”来替换“硬”，用电子信号传输来代替物理硬件的连接传输。带来的好处就是连接件的解耦，轻量化，小体积，反应速度更快捷，驾驶方式定制化，车辆相关控制可OTA。

尤其是电子信号的传输，是和未来的自动驾驶绝佳搭配的，也是软件控制汽车的智能化必须要走的一步。所以，在未来几年内，各大车企都会推出属于自己的线控底盘来搭配智能驾驶功能。根据高工智能汽车研究院的预测数据，到2025年，中国市场（不含进出口）仅乘用车前装标配搭载线控制动系统（不同形态）交付量将突破1000万辆/年。

至于线控的安全保障，现在车企的主流做法还是设定多重冗余备用系统，从传感的反馈到ECU的计算，再到执行的整个流程都会采用2到3重备用系统，以备故障时能及时切换，但这样做也毫无疑问提高了相应成本。

按照现在的线控底盘的进程，其线控油门技术已经是完全成熟商业化，应用在了混动、纯电动车型上。线控换挡技术也基本覆盖在了中高型传统车型上。线控制动和线控转向系统因为我国相关法规才放宽，在相应出台的新法规支持下，预计在今明两年会迎来一个爆发阶段。所以，等我们消费者真的能享受到完整且安全的线控底盘（搭载L3级别自动驾驶），估计还不是那么快的事情，估计Z少得过三年往上的时间了。

文章转载自《ATC汽车底盘》公众号

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