方向盤不再圓：新能源車的“線控革命”

今天小編分享的汽車經驗：方向盤不再圓：新能源車的“線控革命”，歡迎閲讀。

整整 20 年前，3000 名來自全球的工業技術界精英齊聚 "2004 世界工程師大會 "，首次提出" 未來的汽車将是 4 個輪子加 1 台計算機 "，到今天彈指一揮間，當初的設想正在慢慢變成現實。

過去我們買車，主要關注發動機和變速箱，但現在除了電池、電機以及冰箱彩色電視機大沙發（不是），智能駕駛體驗也成了消費決策的一項核心指标。

在這場電動化 + 智能化 + 網聯化的大變革下，傳統汽車笨重的機械液壓結構正逐漸被淘汰，取而代之的是更加小巧、智能的整車線控技術，整個汽車業的設計和制造邏輯也随之改變。

本期，我們将以線控技術的發展歷史為線，談談近期在智能駕駛領網域的一些投資思考，嘗試探讨以下話題：

歷史上，美國、德國、日本，分别在線控領網域進行了哪些嘗試？

為什麼進入新能源車時代，線控技術突然迎來了爆發？

線控技術為何是智能駕駛一道繞不開的坎兒？

油門、換擋、轉向、制動和懸架，線控底盤還有哪些創業 or 投資機會？

一、線控技術發展史：為什麼方向盤要做成圓的？

所謂線控技術（X-by-Wire），最早源于飛機的操控系統。其中的 "X" 代表任何與控制相關的操作，包括但不限于驅動（Dirve-by-Wire）、轉向（Steer-by-Wire）和制動（Brake-by-Wire）等等。

眾所周知，飛機受内部空間的限制，無法裝下太多笨重的機械和液壓系統，而反觀電子傳感器和電執行元件則要小巧和精準得多；因此，自人類進入電氣時代開始，工程師們便開始探索将飛行員的操縱指令轉換成電信号，用來控制飛機飛行。

同樣的嘗試也發生在汽車領網域，這次最先吃螃蟹的是一家美國公司。

20 世紀 50 年代，美國天合（TRW）公司首先提出，可以用電控信号代替汽車方向盤和轉向輪之間的機械連接；之後，天合找來兩位德國工程師 Kasselmann 和 Keranen，設計出了早期的線控轉向模型。

多説一句，這家天合（TRW）公司的前身是一家緊固件加工廠，最早的業務是為福特 T 型車裝配木制車輪，1928 年才進入汽車制動市場。

然而伴随着二次大戰前後美國汽車業的強勢崛起，天合公司迅速成長為一家全球 500 強企業（後被采埃孚收購）；它不僅首先提出了線控概念，還發明了世界上第一個電控 ABS 系統和第一個正面碰撞安全氣囊；此外，天合也是世界上第一家提出混動車概念的公司。

可見，產業的崛起與技術的創新從來都是相生相伴，與今天美國衰敗的汽車業完全不同，當年美國汽車工程師的創造力可見一斑。

不過在當時，受限于五十年代的技術水平，天合的設計還只能停留在了紙面上，直到 40 年後，德國人才從美國人手中接過了接力版。

1990 年兩德統一，伴随着德國汽車工業的王者歸來，德國奔馳公司開始了對線控的研究，并将其首先安裝在了 F400 Carving 的概念車上。

奔馳喜歡用縮寫字母為旗下的各級别車型命名，而 F 又是其中最特别的一個，它寓意 "Forschungsfahrzeug（研究工具）"，代表了那個時代裏工程師們對未來科技和設計的最新探索。

F400 使用了大量當時奔馳最先進的黑科技，除了轉向、制動、懸架及車身控制全部采用電控以外，更包含了電控主動液壓減振器、氙氣大燈、碳纖維車身和光纖照明系統。

更精準電子信号輔以圓滑的寬幅輪胎，讓每個車輪都可以做出相對地面最大 20° 的傾角，在遇到緊急情況時，電腦會自動下令将輪胎的外傾角增大提供更多抓地力，大幅提升車輛的操控性，這也影響了後續一眾豪華車的設計思路。

時間來到 1997 年，德國克萊斯勒（Daimler Chrysler）的工程師突發奇想，打算用類似戰鬥機上的操縱杆來代替方向盤，于是推出了線傳控概念車 R129。

R129 的兩個操縱杆分别位于駕駛席的兩側，向前推是加速，向後拉是制動，操控過程就像是玩電子遊戲。

這樣一來，不僅省去了方向盤，連油門和刹車都可以用操縱杆代替，而空出來的位置，設計師們設計了一套隐藏式 " 辦公桌 "，方便打工人在出行中也可以随時搬磚；由此，R129 也成為了第一輛完全實現了線控驅動（Drive-by-wire）的汽車。

兩年之後的 1999 年，為慶祝 BMW Technik GmbH 成立 15 周年，寶馬公司也推出了自己的未來主義概念車 Z22。

這台車不僅應用了線控轉向（Steer-by-wire）、線控制動（Brake-by-wire）及線控換擋技術，還取消了大量物理按鈕和傳統的儀表盤，将這些功能全部集成在中控液晶屏上，同時采用指紋解鎖點火，甚至還在反光鏡的位置裝備了側視攝像頭，俨然已經有了今天智能汽車的影子。

其中最令人印象深刻的，還是 Z22 的未來感十足的矩形方向盤——比特斯拉的早了整整 20 年。

而這也是線控轉向的一大優點：可以做成各種異型方向盤。

傳統機械結構下，方向盤必須急打方向超過一整圈，才能保證車輛在低速下實現急轉彎，所以，方向盤如果不做成圓的，一旦抓握出現失誤，就會產生巨大的安全隐患。

（圖：急轉彎狀态下，線控轉向和機械轉向的區别）

但電控就沒有這類問題，由于取消了方向盤與前輪之間的物理連接，完全采用電信号來傳遞方向盤轉角，也就意味着轉向比可以被設定為任何數值，且可以自由變換。

而一旦方向盤不用做成圓的，大家很快發現，長方形方向盤可能更符合人體工學。

它的原理類似于飛機中的升降舵：沒有了上下兩個半圓的遮擋，駕駛者可以更容易查看前方的儀表組，同時還增加了膝蓋的空間；在未來自動駕駛時代裏，方向盤也能更容易收納到儀表板中。

當然，這些都還是後話，讓我們把故事拉回到 1999 年。

受限于當時的技術水平，雖然寶馬的理念超前，但問題依然不少。

比如由于完全取消了物理連接，駕駛員無法感受到輪胎行駛在路面上的振動和回彈，操控體驗相比機械方向盤還是會大打折扣。

不過就在千禧年過後，日本車企也加入了戰團。相比于德系車，日系車更加緊湊小巧，對于空間利用率更加看重，因此也對線控技術有着更迫切的需求。

盡管當時日本的電子業在美國的持續打壓下早已經日薄西山，但巨輪的慣性猶在，日本 TOPIX 電氣指數在廣場協定後繼續爬升，并在 2000 年達到峰值。

伴随着電子產業最後的輝煌，日本車企也開始了線控領網域的發力。

2003 年，豐田在紐約車展上推出了線控轉向的雷克薩斯概念車 HPX；到 2010 年，豐田公司又推出了 FT-EV Ⅱ概念車，這是一款基于豐田 IQ 平台開發的純電車，軸距僅有一米九，完全通過線控操控杆實現加速、制動和轉向。

緊随其後，日產公司也在 2006 年和 2008 年先後推出了 PI-VO 概念車和 EA2 概念車，其轉向系統和制動系統均采用了線控技術。

2013 年，日產研發出了自己的線控轉向技術（DAS），并将其用在了旗下的豪華品牌英菲尼迪之上，這也讓英菲尼迪 Q50 成為全世界第一款搭載了線控轉向的量產車。

為了保證安全，Q50 做了大量的冗餘設計。首先是雙系統模式：既安裝了電控系統，也保留了機械備份；當系統正常工作時，離合器斷開，此時方向盤為純電控制；當系統出現故障時，離合器閉合，駕駛員恢復機械操縱。

此外，Q50 還安裝了 3 台獨立的 ECU 行車電腦，其中任何一個故障，另外兩個還可以工作。

（圖：Q50 的 DAS 線控轉向技術）

但 Q50 的問題同樣不少，首先就是貴：三台 ECU 加上備用的機械轉向，成本要比純機械高出好多；其次是這時電控的模拟體驗依然不好，Q50 雖然在方向盤上裝了一台小電機，用來模拟路面的回彈，但用户依然反饋 " 開起來像賽車模拟器 "。

所以在油車時代，線控其實是個有點雞肋的東西：雖然一些優勢可圈可點，但都是通過犧牲成本和駕駛體驗來實現的，正負相抵下，并未好到讓消費者無腦衝的地步。

這也導致 Q50 上市後反響平平，除了豐田 bZ4X 等少數車型外，沒有太多人跟進；最終，主流車企又把研發重心轉回了電動助力轉向（ESP）上，僅僅把電子系統當作是一種機械機構的輔助，主要用途是幫助駕駛員省力。

直到，智能駕駛時代的到來。

二、為什麼智能車時代，線控迎來了大爆發？

為什麼最近幾年，線控技術突然迎來了快速爆發期？抛開用户體驗、安全性、能量回收這些老生常談不提，主要原因有三：

首先，是智能駕駛發展的客觀需要。

傳統燃油車的設計思路，都是圍繞着駕駛員這個 " 人 " 來出發的：

舉個例子，我們每次踩下刹車，或者轉動方向盤，總是先要把一個力給到感知端，之後由 ECU（行車電腦）把這個力轉化成某種信号，再通過液壓或電機放大到執行端——最終，車輛才會做出相應的動作，比如刹車或者轉向。

換言之，對一輛傳統汽車來説，人的指令才是一切駕駛行為的核心。

但是在新能源 + 智能駕駛時代，我們其實是希望汽車通過路況數據的實時收集，自主去作出一些決策的，一個比較經典的例子，就是前幾天華為和小鵬對 AEB 的讨論：

簡單來説，AEB 會通過雷達監測與前方車輛或障礙物的距離，在駕駛員沒來得及踩刹車的情況下，自動讓汽車刹車，避免 " 鬼探頭 " 的危險發生，這其實就是一種典型的中高階輔助駕駛功能。

今天的智能駕駛水平大概在 L2.5-L3 左右，如果未來要想繼續提升，就需要讓感知層（激光雷達、攝像頭等）、決策層（中央處理器 + 算法）和執行層（制動、轉向等）之間產生更默契的配合，讓車逐漸擺脱對 " 人 " 的依賴。

要實現這一點，執行層（也就是底盤層面）就一定要對傳動機械傳統結構進行解耦，用一種更加靈敏、靈活的解決方案來替代它——從目前看，線控就是那個最合适的替代者。

第二，是主機廠的大力推動。

燃油車時代，主機廠生產一輛車，可能刹車系統買的是博世的，轉向系統是采埃孚的——總之每家供應商都有一套獨立又封閉的軟硬體系統，其中任何一套單獨拿出來，都非常復雜且工程量巨大，需要很多年的研發積累。

這就造成了底層技術和修改權限全都掌握在 Tier1 巨頭手中，就像是一條條難以跨越的護城河，站在外面看裏面都是 " 灰盒 "，車企很難繞開它們直接對執行器進行控制，更别説協調各部分進行統一的調控。

但是在智能車時代，随着 " 軟體定義汽車 " 的概念被越來越多地接受——站在主機廠的角度，其實是希望 Tier1 能配合自己去定制開發一些硬體，然後由車企自己來開發更上層的軟體系統。

根據我們的訪談，目前業内通用的做法，是主機廠先給出一個技術要求包，讓 10~20 家 Tier1 分别提交解決方案，然後從中選幾家，再比較各家產品的性能差異。

在這個過程裏，Tier1 經常要根據主機廠的需求，不斷迭代和改進產品，而國外巨頭無論響應速度，還是配合程度都沒有國内企業好，所以其實國内企業是有非常大機會的——可以説在這方面，中國造車新勢力和新興的國產供應商們，雙方的利益是完全一致的。

因此，線控技術的發展，等于讓中國車企有了一次重塑產業鏈格局的機會。

當然，這也不代表着 Tier1 巨頭就會拒絕線控時代的到來，因為更前沿的技術、更優越的性能、更舒适的駕乘體驗永遠是主零雙方以及整個產業鏈追求的終極目标。

歷史車輪滾滾向前，無法阻擋，唯有擁抱。

第三，是今天線控技術的成熟度，已經到了可以 " 挑大梁 " 的階段。

經過了從無助力到真空助力到電機助力、從機械到液壓到電子、從不可調到分級可調到連續可調，線控技術的性能優越性已經從理論走向了實際，并逐漸進入量產階段。

舉個例子，傳統的液壓制動，響應速度一般在 150~300 毫秒之間，而線控制動可以做到 90~120 毫秒，聽起來可能差别沒有那麼大，但如果是在高速情況下，比如 120 公裏每小時，兩者的刹車距離可以差到 3-6 米，可能就決定了一起交通事故會不會發生。

而在轉向領網域，進展同樣喜人。

比如這次特斯拉剛剛下線的 CyberTruck，采用的就是純線控轉向技術（Steering-by-Wire）；與 10 年前 Q50 的雙系統不同，CyberTruck 完全取消方向盤與車輪之間的機械聯動，沒有做機械連接冗餘，因此 CyberTruck 也成為歷史上第一台純線控轉向的量產車。

從目前大量汽車博主的測評來看，CyberTruck 實現四個車輪的獨立方向控制，不僅保持了極小的轉彎半徑，操控性也完全不輸于 Model Y，完全沒有了早期那種 " 開模拟器 " 的感覺。

雖然這項技術尚未開源，但理論上，智能車只要擁有精準的傳感器，配合足夠強的路感模拟算法，最終也是一定可以實現類似效果的。

三、線控有哪些創業 or 投資機會？

底盤主要由 5 個部分組成：油門、換擋、轉向、制動和懸架，從現在智能化的大趨勢來看，未來這 5 個部分都要經歷一次由機械到線控的轉型，最終進化成為 " 線控底盤 " 的完全體。

這其中，最早實現線控化的是油門和換擋（因為難度最低），到今天基本已經完全普及了，滲透率接近 100%。

而剩下的 3 個部分，因為單車價值量高、技術壁壘強等原因，也成了今天傳統巨頭和創業公司競争最激烈的場所。

先看懸架：

與制動、轉向不同，懸架對功能安全等級要求相對較低，但又最能影響駕乘體驗，因此這兩年在新勢力的推動下，懸架本身作為一個整體解決方案，國產化進程正越來越快，成本也在快速下降。

比如空氣懸架，目前已經從 50 萬以上高端豪華車配置下降到了 30 萬甚至 25 萬的車型。

但如果我們繼續向產業鏈上遊探索，就會發現大量的 tier2、tier3 公司（比如 CDC 減震器、電磁閥、空氣供給單元以及 MRC 的磁流變材料供應商），仍然還是以國外玩家為主，國内企業大多還處于研發和驗證階段。

其實，空氣懸架也不是什麼黑科技，大部分技術在國外已經非常成熟，之所以此前我們沒生產，是因為過去中國幾乎沒有高端車品牌，自然也就沒有與之配套的供應鏈。

不過未來，随着中國新能源車的不斷崛起，在消費者願意為舒适性買單的前提下，懸架量升價跌、以價換量一定是大趨勢，相信憑中國公司卷的程度，在懸架領網域一定能突出重圍、彎道超車。

再看轉向：

首先明确一下概念，這裏的線控轉向，是指完全取消了機械連接的 SBW，而不是各種 EPS 的變體。

站在當下來看，雖然上一代技術 R-EPS 市場的國產化進程剛剛起步，還遠算不上普及，但圍繞 SBW 的故事已經在大廠以及初創公司的明确規劃中了。

比如，目前 SBW 已經在 CyberTruck 上實現了量產，另據險峰在訪談時了解到的情況，采埃孚也在降本方向上有了重大突破，預計 25 年左右可以上車。

個人感覺，在 SBW 被乘用車市場普遍接受前，考慮其與商用車的結合，或許是一個值得探索的方向。不過，如果 CyberTruck 真的成為了市場所需的這根引火線、掀起了 SBW 的洶湧浪潮，那麼如何将路感模拟得更貼近實際、如何保證 operational safety 的同時降低成本，可能就是各個轉向公司需要思考的了。

最後來看看制動：

整個底盤網域中，線控制動起步相對較晚，可以説在很長一段時間裏，汽車都還是靠着機械液壓結構來刹車。

直到最近 10 年，主流車企才布局預研并開始使用 EHB（融合電子控制的液壓制動技術），即所謂的 " 濕式線控制動 "。