從英菲尼迪Q50到奧迪E-tron，線控走向何方

典型的機械車輛系統向電子控制的發展——無論如何，對於普通消費者來說——是過去50年里不太明顯的技術轉變之一。

在踏板和引擎之間沒有機械連接的線控油門系統已經存在了幾十年，它幫助實現了精確巡航控制、穩定性控制和碰撞前安全系統，這些系統可以調節引擎扭矩，而不管駕駛員的腳在做什麼。

2014年，英菲尼迪在Q50轎車中首次推出了線控技術（全球首款搭載線控轉向技術的量產車型）——該系統使用軟體和電子設備來控制汽車前輪，而不是傳統的方向盤和轉向架之間的機械連接，如果發現故障，可以重新啟動機械連接。

基於線控轉向技術，懸掛系統中的感測器和軟體結合起來幫助方向盤模擬道路的感覺。通過消除機械損耗，可以降低傳統系統的響應，轉向響應更快，消除了方向盤的振動。

作為英菲尼迪Q50驅動模式選擇器的一部分，轉向在觸摸屏上進行調整。根據車型的不同，最多有四種預先設定的模式，外加一種個性化的設置，允許司機根據個人的駕駛風格和道路類型混合和匹配努力和響應。

這套系統配置了三個電子控制單元。正常情況下，系統會打開離合器以斷開機械連接。如果這三個部件全部失靈，離合器就會嚙合，汽車就會恢復老式的機械轉向。

不過，新車上市不久，美國國家公路交通安全管理局(NHTSA)提交的一份召回報告顯示，日產將召回2014年生產的23款英菲尼迪Q50豪華轎車，因為如果發動機艙內溫度降至冰點以下，這種線控轉向系統可能會失靈，故障還可能延遲這一備份系統的及時響應。

不過，其實英菲尼迪Q50的轉向系統中仍然有機械中間軸設計，還不能完全算作線控轉向。在整車布置方面，真正的線控技術是取消了中間軸，能有效優化整車布置、簡化轉向系統。據說，一些公司現在正在研究完全的線控轉向系統，以真正擺離線械備份。

線控轉向技術，近年來也正在成為越來越多的汽車製造商進行車輛測試的選擇項。今年，沃爾沃汽車宣布正在採用AB Dynamics公司的創新線控技術進行車輛測試。該線控技術名為Flex-0，可直接通過控制器區域網絡（CAN）匯流排驅動車輛。

另一項技術，就是線控剎車。最引人注目的是豐田普銳斯，但通用、福特和本田的混合動力車也不例外。一級方程式賽車從2014年起就搭載了線控剎車技術，但除此之外，它目前主要是在一些混合動力車型上搭載。

奧迪最新推出的E-tron是首款採用線控剎車技術的純電動汽車。但它也還不是完全徹底的線控技術，因為真正的線控剎車系統將使用電控剎車卡鉗代替液壓，而奧迪的系統採用的仍然是電動液壓。

踏板和踏板之間沒有機械連接，除了冗餘備份之外。但制動器上的執行機構仍然是液壓的，它只是由電腦控制，根據駕駛員踩在踏板上的壓力大小做出反應。

為了實現最大的性能和效率，工程師們想在E-tron上安裝一個帶有ultra-fine-tuned的再生制動系統——理論上可以增加30%的續航里程。不過，這需要通過線控剎車系統來幫助調節制動盤上的再生制動和機械制動之間的切換。

這套系統從一個充滿液壓油的主制動缸開始，壓力感測器和踏板行程感測器確定了駕駛員要求的制動力，這些信息會被傳送到剎車控制單元，同時一個「模擬器」會將踏板推回，從而產生剎車「感覺」。

然後系統將這些信息發送到另一台控制動力系統的電腦上，包括馬達和剎車。這種切換決定了是否可以使用再生制動，或者是否需要調用液壓制動——閾值為是否需要0.3g的制動力。因此，該系統需要更少的足壓來產生更多的制動功率。

但是正如上面的英菲尼迪的線控轉向系統，如果計算機系統失敗了怎麼辦？為了不讓人們太過驚慌，也為了滿足監管要求，E-Tron確實有一個冗餘的機械制動系統。

這種備份被設計用來做一件事——檢測線控剎車系統是否工作，如果不工作，立即打開一個閥門，將踏板產生的液壓直接發送到機械剎車活塞和卡鉗。

E-tron制動系統經理邁克爾·溫(Michael Wein)表示:「到目前為止，在我們的測試中，該系統還沒有出現故障。」如果是這樣，它會向司機發出警告，告訴他們應該檢查系統。最糟糕的結果是他們不會產生再生能量，而且你的腳剎車需要更多的壓力——但不會比傳統的剎車系統更糟糕。

機械系統電氣化的好處之一——運輸的「有線化」——是降低了成本和重量，並能更好地控制系統。

邁克爾·溫表示，目前由於存在冗餘備份，系統通常不會變得更輕，但最終這些備份會消失，我們將得到一系列更精簡的控制系統。最終，完全切斷這些物理聯繫將代表著汽車移動技術發展的巨大轉變，將徹底重塑汽車的設計方式。

當然，也有可能最後大家發現舊的方法實際上是最好的方法——腳踏板和方向盤提供了最好的反饋和控制的最佳幾何形狀。

不過，當汽車的轉向、節流閥和剎車系統與我們已經習慣的傳統輸入完全分離時——當它們不再需要機械備份時——我們將有一個全新的開始，尤其是對於未來的自動駕駛汽車來說更為重要。

線控系統(Drive-by-wire)是一個包羅萬象的術語，它可以指許多電子系統，這些電子系統要麼增強了傳統的機械控制，要麼完全取代了傳統的機械控制。

與使用電纜、液壓和其他方式為司機提供對車輛速度或方向的直接物理控制不同，線控技術使用電子控制來激活剎車、控制轉向和操作其他系統。目前，線控技術在車上的應用主要在三大塊，分別是電子節氣門控制、線控剎車和線控轉向。

傳統的油門控制是通過機械電纜將油門踏板與油門連接起來，而電子節氣門控制系統使用一系列電子感測器和執行機構。幾十年來，裝有計算機控制燃油的車輛一直在使用節流閥感測器。

這些感測器基本上只是告訴計算機節流閥的位置。節流閥本身仍然由物理電纜激活。在使用真正的電子油門控制的車輛中，油門踏板和油門之間沒有物理連接。相反，油門踏板發出信號，導致機電執行機構打開油門。

這通常被認為是最安全的線控驅動技術，因為它非常容易實現這種具有萬無一失的故障安全設計的系統。

同樣的道理，如果機械節流閥電纜剎車，節流閥就會簡單地關閉，汽車就會自然地減速和停車，電子節流閥控制系統可以設計成當它不再接收到來自踏板感測器的信號時，節流閥就會關閉。

線控剎車技術通常被認為比電子節氣門控制更危險，因為它涉及到移除司機和剎車之間的任何物理連接。

傳統的液壓制動器使用主缸和幾個從缸。當司機踩下剎車踏板時，它會對主缸施加物理壓力。在大多數情況下，這種壓力會被真空或液壓剎車助力器放大。然後，壓力通過剎車線傳遞到剎車卡鉗或車輪氣缸。

防抱死剎車系統是現代線控剎車技術的早期先驅，它允許車輛在沒有駕駛員輸入的情況下自動剎車。這是由一個電子執行器完成的，它激活了現有的液壓制動器，許多其他的安全技術已經建立在這個基礎上。電子穩定控制、牽引力控制和自動制動系統都依賴於ABS，並與線制動技術密切相關。

在使用電液線剎車技術的車輛中，位於每個車輪上的卡鉗仍然是液壓激活的。然而，它們並沒有直接與主缸連接，主缸是通過踩剎車踏板激活的。

相反，踩下剎車踏板會激活感測器或一系列感測器。然後控制單元確定每個輪子需要多少制動力，並根據需要激活液壓卡鉗。

而在機電制動系統中，根本沒有液壓元件。這些真正的線控剎車系統使用感測器來確定需要多少剎車力，但這種力不是通過液壓傳遞的。相反，機電制動器被用來激活位於每個輪子上的剎車系統。

大多數車輛使用齒條和小齒輪裝置或蝸桿和扇形轉向裝置，這些裝置實際連接到方向盤上。當方向盤轉動時，齒條和小齒輪裝置或轉向箱也轉動。然後齒條和小齒輪裝置可以通過拉杆向球節施加扭矩，轉向箱通常會通過皮特曼的手臂來移動轉向連桿。

在採用線控技術的車輛中，方向盤和輪胎之間沒有物理連接。事實上，線控系統在技術上根本不需要使用方向盤。當方向盤被使用時，一些類型的轉向感覺模擬器通常被用來向駕駛員提供反饋。

出於安全考慮，採用線控驅動技術的速度在過去幾年有所放緩。機械系統可能會失靈，也確實會失靈，但監管機構仍認為它們比電子系統更可靠。

線控系統也比機械控制更昂貴，因為它們要複雜得多。然而，線控技術的未來可能會帶來許多有趣的發展。機械控制的取消可能使汽車製造商能夠設計出與今天完全不同的汽車。

線控技術還可以與無人駕駛汽車技術相結合是最完美的組合，並保障無人駕駛汽車技術允許車輛遠程操作或由電腦操作。目前無人駕駛汽車項目使用機電制動器來控制轉向、剎車和加速，這可以通過直接連接線控技術來簡化。

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