线控转向技术迎来爆发前夜

2024年11月，跳票已久的特斯拉Cybertruck终于正式上市。在这场不足27分钟的发布会上，特斯拉一连抛出多项黑科技，引来百万人在线围观，而其中最令人津津乐道的，莫过于线控转向系统。

与传统转向系统相比，线控转向最大的变革在于取消了转向柱。方向盘与车轮之间的机械连接，完全由电信号取而代之。

作为全球首款彻底移除转向柱、并全系标配线控转向的量产车型，Cybertruck虽然车长达到5.6米，却能实现马斯克所说的“战斗机模式”——只需轻打方向盘，车轮即可做出大幅转向[1]。

为了将线控转向这项技术成功装车，特斯拉不惜下狠心，彻底抛弃沿用了几十年的12V低压电气架构，全面转用48V平台。如此一来，线控转向这类高功耗系统才能放开手脚正常工作。更令人叫绝的是，特斯拉还将整套设计思路整理成技术文档，直接寄送给各大车企。福特甚至公开表达过感谢[2]。

但遗憾的是，Cybertruck并未立刻掀起线控转向的量产浪潮，也没能撼动美国皮卡市场的既有格局。

直到2024年，蔚来ET9成为国内首款搭载线控转向的量产车，并且牵头参与了新国标的制定，这项技术才逐渐显现出爆发迹象。

今年以来，小鹏GX、智己LS8、理想L9 Livis等多款车型均明确表示将搭载线控转向。无独有偶，新款雷克萨斯RZ和奔驰EQS，也把线控转向包装成了核心卖点。

机械转向（左）与线控转向（右）；图片来源@蔚来

那么，相比传统转向系统，线控转向究竟带来了哪些根本性的改变？

把方向盘变成手柄

线控转向的精髓，恰恰体现在“线控”二字上。

传统转向系统中，方向盘与转向器之间依靠机械结构相连，俗称“硬连接”。而线控转向则拿掉了转向柱，改用导线，变成“软连接”。

图片来源：Nexteer

工作模式也截然不同。传统转向好比用扳手拧螺丝，你每一次动作都会毫无偏差地传递到车轮上；而线控转向更像是远程操控机器人去拧螺丝——你转动方向盘的动作先由传感器转换成电信号，传送给ECU控制器，再由ECU根据实时路况“发号施令”。

如此一来，力的传递结构发生了根本性变化。

汽车刚刚诞生时，采用纯机械转向，没有任何助力，全靠人力硬拉。发展到现在的电子助力转向系统（EPS），人虽然仍是动力源与指挥官，但绝大部分力已经由电机提供了。

早期转向系统以人力为主动力源，并通过机械结构放大作用

而在线控转向系统中，力的结构变得简单且直接——电机成了唯一的“苦力”。由于方向盘与车轮彻底解耦，你打方向盘的力根本不会传到车轮上，真正驱动车轮转动的，是软件和电机。

基于线控技术，方向盘与游戏手柄几乎没有本质区别。但在实际驾驶中，往往还需要营造一种“人在出力”的假象。

毕竟驾驶汽车的主体是人类，模拟真实手感有助于提高驾驶安全性和操控感。普遍的方案是在方向盘上集成一个路感模拟电机，用虚拟阻力来替代路面阻力，从而降低那种“飘忽感”。

现阶段，线控转向的手感已经相当贴近现实，但实际体验远超现有转向系统。

首先是转向更加灵敏。基于线控转向，车辆的转向比可以动态调节。

转向比，简单来说就是方向盘转动幅度与车轮转动幅度的比值。家用车的转向比一般固定在15:1左右，即方向盘单边转15度，车轮才偏转1度。

转向比大的优点是高速行驶更稳定，缺点是低速泊车或掉头时比较费力。

你可以想象一下：一台5米长的中大型SUV要在窄巷子里掉头，常规操作是先把方向盘向左打满1圈半甚至2圈，倒车，一把不行再来两把。方向盘搓得冒火花，左手倒右手，优雅感荡然无存。

再看看F1赛车，转向比就非常小，根据赛道需求设定在6:1左右，车手只需小幅转动方向盘就能轻松过弯[2]。这也是为什么F1赛车的方向盘越来越“方”的原因。

相比之下，线控转向因为没有机械硬件的束缚，转向比不仅不会被锁死，而且天然支持软件定义。

国内搭载线控转向的车型中，智己LS8的转向比低至4.5:1，方向盘单边打满只需要半圈。理论上，这种车完全可以配备一个半幅方向盘。

Yoke方向盘也属于半幅式方向盘。国内已明确禁止该设计

其次，如果四个车轮全部升级为线控转向，转弯半径可以进一步缩小，让大车身也能更加灵活。

还是以窄路掉头为例，同样宽的巷子，小车总比大车灵活。原因在于，传统汽车的后轮往往不能自主偏转，尤其低速时基本保持不动。

因此，前轮偏转角相差不大的传统汽车，轴距越长，转弯半径就越大，行动上也就越显臃肿。

但如果后轮也升级到线控转向，就能与前轮反向偏转，把旋转中心从后轮的位置向前移动，从而缩短转弯半径。

现在有一种过渡方案叫“前轮线控转向+后轮主动转向”，原理类似，但局限在于后轮仍依靠机械结构连接，要解锁更高难度的动作比较困难。

2024年，奔驰EQS入门版车型支持车主付费，将后轮主动转向从4.5°升级到10°

线控转向解决了驾驶大车的现实难题，但这项技术最初的设计思路，其实压根没考虑这么多，甚至和汽车没什么关系。

线控底盘的拼图

线控转向的鼻祖并非汽车，而是工业技术的集大成者——战斗机。

在航空领域，并没有“线控转向”这个说法，只有涵盖一切“电传”技术的电传飞行控制系统（Fly-by-Wire, FbW）。

最早的电传飞控系统，初心很简单：简化结构，减轻重量。上世纪30年代，苏联的ANT-20（又称马克西姆·高尔基）因为体型巨大，率先尝试电传技术，以减少电缆使用量。但这距离真正的“电传飞控”还很遥远。

第一架纯正的“电传飞控”飞机是加拿大Avro CF-105“箭”式战斗机。尽管首飞成功，但当时政府以成本负担过重为由，直接取消了项目。5架原型机被损毁，据传尸骸沉入了安大略湖[4][5]。

Avro Arrow 201原型机

直到70年代，为了追求极致的机动性和舒适性，F16战斗机和空客A320才分别取消机械连接，全面应用电传飞控系统，真正推动了这项技术走向成熟。

这也为汽车行业“抄作业”提供了重要参考。可以这么说，线控转向就是电传飞控在汽车上的灵感闪现。

早期汽车公司尝试在概念车上拿掉转向柱，目的主要有两个：一是安全，二是为自动驾驶留下想象空间。

拿掉转向柱后，前舱空间变得更加充裕，也能避免碰撞时转向柱撞向上半身造成骨折的风险。对于自动驾驶来说，线控转向显然也更安全。

现在汽车普遍使用可溃缩式转向柱

比如响应速度，传统机械结构要层层传导，反应较慢，而人类驾驶员的平均反应时间也比较长，无形中放大了风险。

麻省理工早年的一项研究表明，驾驶员从发现危险到做出反应，大约需要390到600毫秒[6]。也有研究认为，600毫秒只是人类反应时间的中位数。

相比之下，线控转向可以突破机械和人类生理的极限，响应时间低至几十毫秒，等于从源头遏制了危险。这也是高级别自动驾驶不可或缺的能力。

一个典型场景就是高速爆胎。传统汽车的方向盘和车轮通过机械硬件连接，冲击力会直接传导到方向盘上。尤其是前轮爆胎，抓地力瞬间减弱，车会偏向爆胎一侧，方向盘也会跟着快速打圈。

传统转向再加上人的反应时间，如果反应稍慢，车辆很可能瞬间失控，后果不堪设想。

而线控转向让方向盘和车轮“各干各的”，爆胎产生的冲击力会停留在车轮端，车辆反应也更加迅速，可以大幅降低潜在危险。

举个例子，蔚来ET9在高速爆胎时，车身可以被控制到仅小幅偏航，几乎没什么晃动。爆胎发生300毫秒内，车辆就能快速纠偏[7]。

实际场景中，由于线控转向是底盘的一部分，遇上极端情况，往往要和悬架等系统打好配合。换句话说，线控转向的意义和价值，只有放在整个底盘里才能被极限放大。

在过去很长一段时间，线控转向由于进展缓慢，一度被视为线控底盘的最后一块拼图。

除了技术难度和冗余设计复杂，线控转向还长期受困于法规。国标里曾明确规定，转向系统必须保留机械连接。直到今年7月即将推行新版规定，才删掉了这一硬性要求，彻底扫清了线控转向落地的绊脚石。

方向盘的背后，一场沉寂多年的革命，终于等来了爆发的窗口。

参考资料

[1]Cybertruck Unveiled: Bi-Directional Charging, Steer-by-Wire, Largest Battery in Any Tesla, Powered Frunk, 18.5-Inch Displa， not a tesla app

[2]'Great For The Industry': Ford, Others Get Tesla Cybertruck 48V System Specs，InsideEvs

[2]为什么汽车方向盘要转好多圈才能转向，能不能向F1赛车一样一下就行，知乎用户

[3]这一回，丰田赢了特斯拉，autocarweekly

[4]MAGNIFICENT FAILURE，Vintage Wings of Canada

[5]From Lift Off to Legendary: The Lore Behind the Avro Arrow，The Royal Canadian Mint

[6]Study measures how fast humans react to road hazards，MIT News

[7]Tech Talk｜高速爆胎，如何安稳应对，蔚来