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与同为线控家族的兄弟线控制动相比，线控转向一直显得关注度不高，和大哥线控制动自带光环（能量回收能够增加续航里程）不一样，它有点像家里内向的孩子，被人提起时总是一笔带过。由于SBW只是在过去几年才进入市场，迄今为止市场渗透率还十分有限、极低，配备该技术的车型非常稀少，要在商业上应用还需要很长时间，线控转向尚处于发展早期阶段。 在线控驾驶系统中，可以在不改动任何汽车机械组件的情况下调整对车辆的操纵，它只需使用某种新的计算机软件即可完成转向调整。在未来的线控驾驶汽车中，很可能只需按几个按钮，即可根据车主的喜好来配置控制装置，就像调整汽车座位一样。在这种系统中，也许还可以为家庭中的每个驾驶员存储不同的控制首选设置。总而言之，相较于以往的汽车转向系统而言，汽车线控转向系统大幅提升了汽车驾驶的安全性与可靠性，同时使汽车更加具有舒适性，是今后汽车行业转向系统必然的发展方向。 三 定义 什么是线控转向系统？上世纪70年代美国宇航局便已在宇宙飞船上采用电控系统，宇宙飞船上这套名为Flying by Wire线控转向系统。其实不必要把DAS线控转向搞得很炫乎，如果把它理解为“电传动”，就好理解了。 线控转向（steer-by-wire）就是把依靠转向管柱连接转向机构来实现转向的传统方式，改变为由电控系统直接进行转向控制, 完全由电信号实现转向的信息传递和控制。最显著的特征是去掉了传统转向系统中从方向盘到与转向轮（转向执行器)间的机械连接，采用机电执行器代替了传统的机械控制机构，取而代之由路感反馈总成、转向执行总成、控制器以及相关传感器组成。驾驶员对方向盘的操作仅是驱动一个转角传感器，它获得方向盘旋转角度数据，并转换为方向盘角度信号，车速传感器得到车速、加速度等汽车行驶工况信息，这两传感器记录驾驶员的转向意图和车辆的行驶状况，通过数据线将信号传递给控制器ECU，ECU获取驾驶员意图，通过然后ECU将其折算为具体的驱动力数据，并通过ECU控制伺服电机,用电机推动转向机转动车轮,来实现驱动转向。并由方向盘电机提供转动阻尼和回馈作出路面信息反馈。 SBW（steering by wire）系统的基本布局 四 组成 线控转向系统主要由转向盘总成/系统（SteeringWheel方向盘执行器）、转向执行总成/系统（转向执行机构/转向机构总成/转向齿条执行器）、主控制器ECU（控制单元/电控单元，综合控制器)、路感反馈总成（路感模拟器）、自动防故障系统(故障诊断系统/自动故障处理系统)、电源系统、转向控制电机或致动器(Actuator/激励器)等关键组件和应用功能软件以及相关传感器（方向盘传感器Wheel Sensor）等部分组成。或主要由控制器、前轮子系统以及转向盘子系统等几个部分组成。 线控转向的控制结构
当前比较常用的线控转向系统，采用的是转向电机对齿轮齿条转向器驱动的方式，具体结构如下图所示。
1.路感反馈总成主要包括转向盘、路感电机、减速器和转矩转角传感器，功能是驱动路感电机实现控制器给出的反馈力矩指令，对驾驶员施加合适的路感。路感模拟器由转角扭矩传感器、路感电机及其控制器组成，转角扭矩传感器负责转角及扭矩的信号获取；路感电机控制器接收综合控制器的扭矩请求，控制路感电机实现路感控制，同时向综合控制器反馈转角及扭矩信息。针对转向盘子系统，其中包含转向盘转角传感器和路感电机等部件，给汽车驾驶人员提供适宜的转向感觉，同时给前轮转角提供相关参考信号。 （1）方向盘总成包括方向盘、方向盘转角传感器、力矩（转矩）传感器、方向盘回正力矩电机（路感电机）。负责监测驾驶员驾驶意图的转角传感器与转矩传感器，整合在方向盘总成系统中。方向盘总成的主要功能是将驾驶员的转向意图（通过测量方向盘转角）转换成数字信息，并传递给主控制器；同时接受主控制器送来的力矩信号，产生方向盘回正力矩，以提供驾驶员相应的路感信息。 1）路感电机：将主控制器传来的回正信号转化为回正力矩，向驾驶员提供路感。 2）方向盘转角传感器：方向盘转动时带动转角传感器的大齿轮转动，大齿轮带动装有磁体的两个小齿轮转动，产生变化的磁场，通过敏感电路检测这种变化产生的转角信号，通过CAN总线将数据发送出去。当前的转向角是一个必不可少的输入信号,计算所需要的并行转向角用来实现可变转向比要用到转向角信号，计算所需要的并行转向角以使车辆稳定也要用到转向角信号。
2.转向执行总成包括前轮转角传感器、转向执行电机（转向电机）、转向电机控制器和前轮转向组件（转向器和转向拉杆）等组成。转角传感器负责转角信号获取，执行电机控制器接收综合控制器的转角请求，控制转向执行电机实现转角控制，同时向综合控制器反馈转角及扭矩信息。转向执行总成的功能是接受主控制器的命令，通过转向电机控制器驱动转向电机快速、准确地执行主控制器给出的转向角指令，控制转向车轮转动，实现驾驶员的转向意图和车辆的转向功能。针对前轮子系统，其包含转向电机等系统，作用是追踪参考前轮的转角，给转向盘子系统反馈相关信息内容，如汽车行驶状况以及车胎受到外界作用力的实际情况；驱动转向电机快速、准确地执行控制器给出的转向角指令，实现车辆的转向功能。 1）转向电机一般为永磁同步直流电机 2）转向器多为齿轮齿条结构或者循环球式结构 3.传感器和电机 1）方向盘每转一圈或执行元件输出轴每转一圈，基准传感器就输出一个信号。这个信号用于评定转向器的中间位置以及完成故障后的初始化。
当前，汽车的生产加工中，众多部件采用了电子控制的方式，这是现代汽车技术发展的重要特征之一。关于汽车电子控制系统，其实际控制效果主要取决于传感器采集与反馈信息的精准程度，传感器的科技含量与汽车整体电子控制系统的性能之间存在着密不可分的关系。针对汽车线控转向系统，其需要运用采集汽车侧向加速度的传感器及测量汽车行驶速度的传感器等多种传感器。 2）传统燃油发动机汽车只需要一个简单的三相电机，混动汽车和L2级以上自动驾驶汽车需要一个冗余的六相电机，而全自动驾驶会进入线控转向的时代，需要基于线控的六相电机。在线控转向方面，对于转向电机来说，首先是电机冗余功能会成必选项。另外，线控转向会带来方向盘力反馈感知的全新需求，在这几方面，模块化电机平台也做好快速匹配的准备。需要组建实现包含电机设计、仿真、试验、样件制作，以及工业化的全部团队。 4.综合控制器负责线控转向系统综合控制，对路感模拟器及转向执行器分别发出转矩及转角执行的信号请求，同时负责与整车及SBW系统内部的信息传递；主控制器采集包括转向盘转角、转向盘扭矩、车速等传感器的信息，根据内部的程序，对采集的信号进行分析处理，判别汽车的运动状态，向方向盘回正电机和转向电机发送指令，控制两个电机的工作，计算出合适的前轮转角发送到转向执行电机，实现车辆转向；计算出合适的回正力矩传递给路感电机，向驾驶员提供路感；保证各种工况下都具有理想的车辆响应，以减少驾驶员对汽车转向特性随车速变化补偿任务，减轻驾驶员负担，同时主控制器还可以对驾驶员的操作指令进行识别，判定在当前状态下驾驶员的转向操作意图，而自动进行稳定控制，使汽车尽快地恢复到稳定状态。 （1）针对控制器，其包含如下算法：转向盘和前车轮的转角算法以及正力矩的算法，分别对前轮子系统的协调处理及转向盘子系统加以控制。控制器会计算出转向角应该增大还是应该减小了，控制器会操纵一个电机，这电机会驱动并行转向机来工作。车转总转角是这个并行转角与司机在方向盘上施加的转角之和。 （2）线控转向控制器的功能包括路感反馈控制策略和线控转向执行控制策路。 1）路感反馈控制策略根据驾驶意图、车辆状况与路况，过滤不必要的振动，实时输出路感反馈力矩指令。 2）线控转向执行控制策略依据车辆运动控制准则，提供良好的操纵稳定性，实时输出车轮转向角指令。 3）线控转向转角指令跟随控制 要求转向轮迅速响应驾驶员的转向意图，解决在复杂未知路面、信号传递延时等情况下如何保持转向实时性、精确性。
①转角执行系统闭环反馈控制算法（前馈+反馈+补偿）
各控制分量表达为：
（3）考虑到可靠性，保证车辆在任何工况下均不失去转向能力，线控转向执行控制的冗余防错功能至关重要。为了提高系统的可靠性，控制器（电控单元）通常设置3组及以上，各系统互为安全备份，当某一系统控制器（电控单元）发生故障时，备份的电控单元立即接手，防止故障发生。 既然是Conception Design，暂且先不考虑控制策略在嵌入式控制器的实现，用一个快速控制原型（RCP）来实现其功能。框图如下：
控制器硬件架构如下图所示。
5.自动防故障系统是线控转向系的重要模块，它包括一系列的监控和实施算法，针对不同的故障形式和故障等级做出相应的处理，以求最大限度地保持汽车的正常行驶。作为应用最广泛的交通工具之一，汽车的安全性是必须首先考虑的因素，是一切研究的基础，因而故障的自动检测和自动处理是线控转向系统最重要的组成系统之一。它采用严密的故障检测和处理逻辑，以最大地提高汽车安全性能。 6.在汽车线控转向系统中，电源系统（动力电源）承担着对两个冗余转向电动机（执行马达）、两个冗余转矩反馈电动机以及系统内的电子控制单元（控制器）以及其它车用电器的供应电能任务。其中转向电动机和转矩反馈电动机分别需要500~800w和50~80w的功率，其中仅前轮转角执行马达的最大功率就有500-800W，加上汽车上的其它电子设备，电源的负担已经相当沉重，电源承受巨大负荷，要保证电网在大负荷下稳定工作和确保系统整体工作的稳定性，电源系统（动力电源）的性能发挥着十分重要的作用。伴随着功率消耗较大零部件的使用以及电子元器件的逐渐增加，汽车承担的负荷也大大增加。如果继续保持12伏的供电系统，便要采用提升电流的方式获取更大的功率，然而电流过大会对系统整体的稳定性造成不良影响，汽车电路上热能的耗损将会大幅加大。因此，汽车供电系统可以采用提升电压的方式使汽车电气系统逐渐增长的实际需求得到良好满足。此种状况下,42V汽车供电系统被研发出来。与此同时，42V电源的应用也给汽车线控转向系统的发展提供了有利条件。电动机的重量变轻了约为20%，线束直径变小，缩减了设计和运用成本投入，给其安装提供了便利，减小了负载电流，并大大提升了电子元器件的集成度。这些方面的优势在汽车线控转向技术的研发中发挥着重要作用，势必会促进线控转向系统电动机及其有关元器件的高速发展。 SBW系统通过转向柱和齿条上的电子装置和执行器代替了车轮和方向盘之间的机械连接。在某些情况下，OEM和供应商的目标是拆除用于使前轮穿过转向柱的手动方向盘。SBW系统将转向柱替换为ECU、执行器和其他电子组件。没有转向柱有助于简化汽车的内部设计并减轻重量，也提高了碰撞安全性。SBW系统中的传感器和软件可以去掉以前由转向系统中的刷子吸收的冲击，这有助于方向盘获得路面感。该系统可用于手动和自动驾驶模式，并允许集成ADAS功能。此外，该系统的可变转向比增强了可操控性。如果说，要想实现自动驾驶，Ai智能算法以及机器学习是软件方面的核心要素的话，那么高精度传感器和SBW操纵机构则是绕不过去的硬件门槛。然而，由于取消所有的机械连接，也带来了成本和一些安全问题，阻碍了这种系统的发展。
五 线控转向系统与电动助力转向 1.EPS和SBW对比 EPS工作原理是根据驾驶员施加的转角来增加转向力，靠轮速差实现转向。当驾驶员转动方向盘时，扭矩传感器精确地记录转向扭矩并传输给电控单元，电控单元计算出所需转向助力控制伺服电机工作从而实现助力。EPS本质上转向信号仍然来自于人，系统只是助力。EPS貌似主要是机电领域的工作，实际更多是算法领域的工作，据称EPS系统的算法代码高达430万行。
目前EPS已经能够实现自动驾驶功能，完全可以满足自动驾驶汽车的需求。电动辅助机械系统更加可靠，而且转向感也更佳。无论是传统的液压助力转向还是流行的EPS电动助力，它们都是由机械部件相联的，也就是方向盘和轮胎之间都是有机械相联，所以轮胎和悬挂的反应，都能在方向盘上找到感觉，这种感觉称之为“路感”。在传统转向系统中，路感是由很多要素组成： （1）轮胎回正力矩 （2）机械系统惯性、阻尼和摩擦力矩 （3）传统系的减速比例 （4）转向助力力矩 根据正在测试中的自动驾驶汽车，并非一定要拿掉金属转向柱。如果现有技术能够满足需要，就没必要花费巨大的代价追求新技术。EPS通过成功地保持车轮与驾驶员之间的机械连接而提供了一种更便宜、更省油、更安全的替代方案。此外，随着推出HA EPS（High availability EPS）系统，ADAS的第一步将与这些新型EPS系统相连接。
EPS 因此，EPS在集成了ADAS和高级别自动驾驶之后，发展趋势是取消方向盘和转向轮之间的机械连接，将其转换为纯电子控制（电控）的转向，所以SBW出现了。在SBW的情况下，电信号被传输到一个或多个远程电机，而不是控制车辆转向的齿条齿轮总成。
线控转向系统（SBW)是继电动助力转向(Electric Power Steering, EPS)之后发展的新一代转向系统。与现有的电动助力转向(EPS)比较， 最大差异是取消了方向盘和转向轮之间的物理(机械)连接,完全由电控系统实现转向。摆脱传统转向机构复杂结构的限制，其角度传递特性和力传递特性都是通过电传机构的电能实现，通过控制算法实现智能化车辆转向。由于物理上的完全解耦，双向的独立驱动模块给汽车转向特性带来巨大的设计空间。
SBW的转向力矩完全依靠转向执行器来输出，而转向执行器输出力的方向和大小依赖于控制算法给定的控制信号，这也就意味着转向完全由控制算法说了算，算法可以依赖方向盘的输入信号，也可以脱离方向盘根据自动驾驶的转向要求独立转向。SBW转向信号本质上来源于算法，人的输入信号只是参考。而线控转向的算法代码高达1350万行。为什么会这么复杂？主要是增加了多项功能，包括方向盘稳定补偿器、转向轮振动抑制、方向盘回正控制、驾驶员重叠扭矩操作等。 谈到自动驾驶时，一般都会立刻想到SBW，为了实现自动驾驶汽车，线控转向系统一定会取代如今的电动转向系统，这无法避免。自动驾驶系统的推广速度正在加速，未来，线控技术将成为一种基本配置，将与自动驾驶一道，一起进入市场。事实上SBW不仅限于全自动驾驶汽车，它也适用于于半自动驾驶汽车。在国际汽车工程师协会（Society of Automotive Engi⁃neers，SAE）发布的5级自动驾驶体系中：
SBW系统适用于不同级别的ADAS/自动驾驶功能，例如车道保持辅助系统（L1）、交通拥堵辅助系统（L3）和自动转向/防撞系统（L4），尽管程度有限。DAS和主动车道控制功能将在英菲尼迪Q50 3.5 Hybrid上标配，在3.7升V6版上是选配。不带DAS的Q50车型配备了EHPS系统，使驾驶员能够自定义转向重量以及EPS系统。而且随着自动驾驶从L3走向L5，线控转向会逐渐确立统治地位。 线控转向系统的发展与电动助力转向(EPS)一脉相承，其所应用的关键零组件在EPS 中类似，其系统相对于EPS需要有备份功能，线控转向技术需要在EPS技术基础上延续发展，因此线控转向技术的厂商绝大多数都是传统汽车的一级(Tier 1)供应商。电动动力转向的核心零组件包含电动电机、电控、扭矩传感器、角度传感器等，基本上都由各头部厂商自行供应，拥有相当的产业进入障碍与紧密的供应链，新创厂商切入线控转向系统的领域相对困难。 SBW系统至今渗透率仍旧较低的一个原因是因为耐世特等供应商已经开发了HA EPS系统，SBW必须与HA EPS竞争。该系统可用于ADAS并与SBW相比更具竞争力,可能还会看到一些配备这种系统的低级别的自动驾驶车辆。 不看好线控转向系统，还有另外一个原因，由于线控转向系统取消了机械连接，驾驶者感觉不到路面传导来的转向阻力和颠簸，会失去路感，因此需要在方向盘上施加一个力回馈来反馈路况信息。这虽然给设计者提供了更多可能，可以按照需要来过滤和传递路面信息，使驾驶者获得良好的驾驶体验，但是复杂性也会大大提高，复杂性和可靠性本就是一体两面，越复杂的东西，可靠性就要打折扣。不过这些影响在无人驾驶车上都不用考虑，因为无人驾驶根本不需要路感。 目前无人驾驶汽车或许不需要线控系统所带来的功能，但线控转向对于无人驾驶汽车来说却好处多多。当方向盘在无人驾驶汽车当中显得毫无意义时，线控转向的地位就会凸显出来。 随着自动驾驶的深入发展，对于L3 及以上等级智能汽车，会部分或全部脱离驾驶员的操控，线控转向是非常贴合自动驾驶的技术，相信随着线控转向技术的逐步成熟，电子元件和芯片成本降低，可靠性和处理能力大大提高，SBW必然会向EPS发起挑战，并得到井喷式的发展与使用。 因此将来搭载轮毂电机的汽车转向系统或将是颠覆式的，硬件结构不需要转向器和转向传动机构，需要的只有转向操纵机构（方向盘）以及轮毂电机的控制器。那就是由驾驶者用线传电控技术控制车轮的转向和速度,而取代了传统的机械齿轮传动,由此达到驱动、制动一体化,这种是未来新型智能汽车机器人所具有的。 2.线控转向改装与EPS转向线控改装就是要夺取EPS的控制权。在没有车厂或EPS厂家的帮助下，任何转向线控改装缺点都有很多，都不稳定，不安全，不舒适。传统厂家仍掌握绝对话语权。 最典型的改装莫过于业内用的最多的林肯混动MKZ。林肯混动MKZ基于福特CD4混动平台，改装一般是由Dataspeed负责，AutonomousStuff负责系统集成。成立于 2008 年的 Dataspeed 正是这样一家第三方公司，他们利用自己在福特工作时的经验，将MKZ的CAN 总线协议破解并封装成 ADAS Kit 提供于开发者。尽管如此，Dataspeed的线控转向方案也有不少缺点。Dataspeed的线控转向指标为100Hz报文，50Hz命令，10Hz超时。而高级EPS的周期高达20KHz。Dataspeed的线控转向最大幅度为±470度，转向精度为0.1度，最高转向速度每秒500度。方向盘与转向轮的角度系数为14.8：1。EPS会设定一个最高扭矩上限，在MKZ里是3.5牛米，超过这个扭矩的指令都会被忽略，这个是无法更改的。除此之外，还有众多无法更改的限制条件，转向扭矩必须在负1.5牛米到正1.5牛米之间，转向速度在正50度每秒到负50度每秒之间，此值之外的指令可能会被忽略或降级。这就决定了车辆无法像人工那样急速转向，特别是高速时，人工可以选择急速转向，但改装车辆通常只能选择刹车，而这时往往是无法完全刹停的。此外，Dataspeed的线控转向只允许输入位置指令也就是横摆角速度，无法直接输入扭矩指令。 Dataspeed的线控转向是业内最优秀的后期改装方案，据说也得到了福特官方的支持，但是MKZ的转向EPS（可能是博世）厂家并未对Dataspeed提供支持。Dataspeed的线控转向改装极有可能是第二种方案，通过UDS。因为通常UDS的指令调度周期就是50Hz，也就是20毫秒，跟原车20KHz的周期相比顿挫感在所难免。再加上传统的PID控制算法，方向盘不仅顿挫明显，还出现明显的振荡。即便是Waymo也是无能为力的，Waymo的FCA大捷龙是特别请了大捷龙的EPS供应商Nexteer做的线控转向改装，而Nexteer在2011年被中国航空汽车工业控股公司4.5亿美元现金收购，Waymo还是离不开中国国企的。 通常转向线控改装采用几种方式， （1)第一种最为简洁，效果最好，就是用dSpace的MicroAutoBox。MicroAutoBox是针对快速原型RCP设计的，可以看做一个万能的实时硬件平台，内部也包含了对电机PWM的控制。MicroAutoBox缺点是价格昂贵，并且取代了原车的EPS控制器，舒适感肯定要大打折扣，不过这已经是最好的方案。 （2）第二种通过UDS (Unified Diagnostic Services），统一诊断服务或其他方式跳过EPS控制器直接控制EPS电机。（与OBD相比，UDS只覆盖会话层和应用层，标准为ISO14229，又叫增强型诊断）。 UDS方案 先来分析UDS方案。EPS系统有两种设计方案，一种是双MCU方案，一种是单MCU方案。
1）双MCU方案：这种架构的优势是物理复制安全相关和非安全相关的功能与特性。然而，这种配置非常复杂，再加上软件同步及PCB空间增加等因素，会给这种方法带来巨大的挑战和障碍。随着终端设备数量不断增加，系统功能的可靠性和可用性降低了。这种配置可能会引入如单事件诱因的瞬时故障，在这方面不会实现良好的容限。
2）单MCU方案：采用一个双核或三核的MCU，运行在锁步状态下，将监测功能集成到电源IC中，这种方法降低成本，减少了软件开发周期。 EPS系统所用的电机早期为BLDC直流无刷电机，但直流无刷电机的转矩波动比较大，随着EPS系统对控制精度要求越来越高，BLDC显得力不从心，于是PMSM永磁同步电机出场，PMSM在转矩波动领域相对BLDC优势十分明显，但这也带来了难题。无刷直流电机：磁钢为方波充磁，控制电压PWM也为方波，电流也为方波。一个电周期有6个空间矢量。控制简单，成本低，一般的MCU就可实现。永磁同步电机：磁钢为正弦波充磁，反电动势也为正弦波，电流也为正弦波。一般采用矢量控制技术，一个电周期一般最少会有18个矢量（当然越多越好），需要高性能的MCU或DSP才能实现。
上图为典型的EPS电机控制框架图。SVM为空间矢量脉宽调制，是由三相功率逆变器的六个功率开关元件组成的特定开关模式产生的脉宽调制波，能够使输出电流波形尽可能接近于理想的正弦波形。VSI为电压源逆变器。EPS用PMSM通常使用SVPWM，此类控制器直接作用于电机转子磁场，因为需要计算多个坐标转换（Clark/Park转换, αβ/abc变换），每50微秒（20KHz）对两个相电流进行一次调节。 UDS的门槛也是很高的，也需要原厂支持，首先要获得原厂的诊断数据库，其次要有种子解密。UDS的26种服务中，有7种很重要。它们分别是：$10 Diagnostic Session Control（诊断会话），$14 Clear Diagnostic Information（清除诊断信息），$19 Read DTC Information，$22 Read Data By Identifier（通过ID读数据），$27 Security Access（安全访问），$2EWrite Data By Identifier（通过ID写数据），$3E Tester Present（待机握手）。ECU当中有很多数据是整车厂独有的，并不希望开放给所有客户，它需要做一个保密的设定。在读取一些特殊数据的时候，要先进行一个安全解锁。ECU上电之后是一个锁定的状态（Locked），我们通过$27服务，加上一个子服务，再加上一个钥匙，这样的服务请求可以进行解锁。比如 2n-1是一个子服务，通过首轮种子的请求，首轮ECU会返回67+01+AA+BB+CC+DD，AA~DD就是种子了。之后第二轮，诊断端会利用种子进行运算（利用整车厂的算法），生成k1（不一定是1个字节），那么发送请求，27+02+[k1]。ECU同样也会通过种子算出k2。当k1和k2匹配时，解锁（Unlocked）成功。 例子：Rx：02 27 05 00 00 00 00 00 安全访问，05子功能 Tx：07 67 05 08 27 11 F0 77 肯定响应，回复了对应安全级别的种子 Rx：06 27 06 FF FF FF FF 00 发送密钥，4个FF。注意06是与05成对使用的。 Tx：03 7F 27 78 00 00 00 00 否定响应，7F+27+NRC Tx：02 67 06 00 00 00 00 00 肯定响应，通过安全校验 （3）第三种，伪装成LKA的控制器给EPS控制器发指令。
上图为典型的齿条型或齿轮型EPS，欧美车型通常都选择齿条型或齿轮型的EPS而非亚洲市场的C型EPS。大多数配备LKA功能的车型都选择齿条型或齿轮型EPS。
上图为LKA的逻辑流程，LKA目前有DLC和TLC两种，也有融合两种算法的，不过常见的还是TLC。用摄像头检测车道线并检测到率曲率，在车辆即将越过车道线前发出警告，如果驾驶员不采取转向措施，那么车辆会主动转向来避免越过车道线，通常LKA都与ACC自适应巡航联动，也就是说必须开启ACC才能启动LKA，特别是日系车。也有单独启动LKA的，相对比较少见。LDW则是可以单独启动。LKA给出期望的横摆角速度，然后由一个STM（转向扭矩管理器）来将横摆角速度转化为合适的扭矩指令给EPS系统，EPS系统再启动电机转向。
上图为STM框架图，也就是一个简单的PI控制器。
典型LKA系统的工作条件如上表，这里的自动驾驶是指检测驾驶员手离开方向盘15秒以上或在曲率半径低于1000米的弯道上行驶超过5秒。此外还包括车速必须在每小时72-180公里之间，有些是60-150公里之间。方向盘检测不到力矩，信号灯和雨刮开关都关闭。要伪装成LKA就要屏蔽掉转向信号灯和雨刮器信号，屏蔽掉方向盘重力传感器（放手驾驶），伪造一个合适的车速，伪造一个ACC启动信号。当然破解原厂CAN协议也是少不了的。奔驰宝马沃尔沃的某些车型则是FLEXRAY协议，破解难度极高，几乎不可能。 通常STM是无法更改的，而这个STM是为LKA系统而非自动驾驶设计的，通常LKA的力矩范围非常有限，毕竟LKA仅仅是要保持车辆不超过车道线的。看过LKA的人都知道，LKA动作很轻微，持续时间很短，几乎无法察觉。再有LKA只针对高速场景，高速时EPS会主动增加阻尼，但自动驾驶此时往往是在低速状态，这就导致转向不足或发生振荡，有可能不安全。 （4）第四种，伪装成自动泊车控制器给EPS控制器发指令。 第四种方案与第三种类似，和LKA一样，自动泊车APA的限制条件也很多，并且更复杂，需要屏蔽的更多。任何方向盘、油门踏板、制动踏板的动作都会导致退出自动泊车状态。此外还包括档位不在倒档。跟LKA相反，自动泊车被限制在时速10公里以下，甚至更低。需要伪造一个低速情景，而低速时，EPS的助力增益是比较大的。 （5）第五种，直接在管柱转向轴或方向盘上架搁伺服电机，这种方法虽然很Low，但是是最为容易的，不过伺服电机的响应速度通常不高，伺服电机加整套伺服系统价格也不低。 （6）最后还有一种我认为不可能的，就是用电路模拟扭矩转角传感器即TAS。伪装成一个TAS给EPS控制器发指令。 伪装TAS方案 EPS其所有基本控制模块，输入要么需要方向盘力矩信号，要么需要方向盘转角信号（方向盘转速通过转角信号计算得到），这两个信号一般来说是通过一个扭矩转角传感器TAS（Torque and Angle Sensor）来获取。TAS的扭矩检测功能，其本质上还是一个转角传感器，TAS与扭杆组装在一起构成扭矩传感器总成，方向盘转动时，扭杆与扭矩传感器的上半部分与下半部分存在一个相对偏转角，TAS就是通过检测这个相对转角来测量方向盘力矩的。在实际的应用中，还有TIS（Torque+Index Sensor）和TOS（Torque Only Sensor）两种，TIS只能提供扭矩信号和绝对转角的过零信号脉冲，系统可以结合电机角度来得到方向盘角度；TOS只能提供扭矩信号。TOS用在对EPS要求不高的场合，也有一些使用车辆电子稳定系统（ESP/ESC)里的转向角度传感器，当然这个与真实的方向盘转角可能有误差，但在讲究成本的厂家那里，这不是问题。 目前TAS主要由德国Hella、博世和法国Valeo提供，其中Hella市场占有率很高，顺便说一下，Hella最主要的业务还是汽车照明。Hella使用CIPOS技术，不仅用在TAS上，也可以用在机油液面高度传感器、废气循环传感器、变速箱位置传感器、电机位置传感器、踏板位置传感器上，累积出货量已经超过8亿个。
CIPOS原理图如上
TAS爆炸图如上，目前TAS已经在上海国产，但是关键的传感器齿轮组仍然进口。
上图为Hella的TAS内部框架图，MLX Triaxis是MELEXIS的旋转位置传感器IC。 要伪装成TAS来欺骗EPS，就需要通过目标助力力矩逆向求解管柱输入力矩，还需要逆向转角信号，这是无法做到的。因为EPS的算法太复杂了 。逆向工程可能要比整个自动驾驶系统算法还复杂。 电动转向（EPS)系统使用电动马达，直接耦合到转向器或转向管柱，以减少驾驶员转动方向盘所施加的力矩。为了进一步解释，在车辆的操作期间，驾驶员将力施加到转向轮（SW)以努力使车辆转向。这导致“驾驶员扭矩”施加到耦接到SW的轴。扭矩传感器检测由驾驶员施加到转向管柱的扭矩，并将此信息通信到电控制单元。电控制单元产生应用到电动马达的马达控制信号，使电动马达产生与驾驶员扭矩组合的“马达辅助扭矩”。然后，该组合的扭矩用于使车辆的“角部”转向。
1）第一个是方向盘稳定补偿器 大部分EPS系统使用助力特性查找表来决定所需要的辅助扭矩，查找表可以直观做成一组线条，有时这些助力特性查找表就叫辅助图像。最为理想的一种是曲线型，该种类型的助力特性曲线对于反映出的相关信息更接近助力转向系统的理想工作状态。这在电路上是一种负反馈放大电路，负反馈系统中，有个相位裕度（phase margin，PM），亦称相位余裕的问题，相位裕度可以看作是系统进入不稳定状态之前可以增加的相位变化，相位裕度越小，系统越不稳定，可能在某一时刻阶跃响应的过冲，振荡幅度急剧增加。相位裕度越大，系统越稳定，但同时时间响应速度减慢了，因此必须要有一个比较合适的相位裕度。在不引入超前滞后矫正模块或者超前滞后矫正模块参数没有调节好的情况下，给转向盘稍微加一个激励，方向盘在可能某一位置不停震荡。滞后超前模块的引入就是为了消除这一现象而设计，有做两阶补偿的、有三阶补偿的、有四阶补偿的。这种振荡自然是在高频段。因此补偿的思路一般是在低频段尽量不影响原系统的幅频和相频特性，在中频段降低系统增益，在高频段提高系统的相频特性，以获得更大的相位裕度。因此需要高通和低通滤波器，甚至还需要一个带通滤波器。这种方法的缺点是往往增加了更高频率的增益或增加了对噪音的敏感程度，比较好的解决方法是使用齿轮角速度反馈控制，但是这需要齿轮角速度传感器，这种传感器目前还没有到量产阶段。 2）第二个是转向轮振动（SWV) 当车辆以典型的公路速度(例如，45-90mph)操作时，在车辆的角部的不规则激励可能在车辆的转向轮处导致内部产生的周期扭转振动。如在此使用，术语“角部”是指在车辆的车轮位置处从横拉杆向外的部件。构成角部的部件可以包括轮胎、车轮、制动盘、轮毂轴承组件、控制臂、转向节、衬套等。振动的内部源的示例是偏心失圆或其他不规则旋转部件。例如，如果轮胎、车轮、轮毂和/或转子以偏心或失衡方式制造或者安装到车辆，则所述部件以不均勻的重量分布旋转。这继而在车辆中可产生周期或谐波振动，也就是说，具有集中（定中心）在一阶频率处的一阶分量以及集中在一阶频率的整数倍的频率处的更高阶或多阶分量的振动。周期振动的一阶分量集中在与旋转对象相同的频率，该一阶分量源于该旋转对象，并且对于转向系统，其通常具有比其高阶分量更大的幅度或强度。例如，以每秒15转（15 Hz)旋转的车轮可以产生具有15Hz—阶分量、30Hz二阶分量、45Hz三阶分量等的周期振动。一阶或15Hz分量通常比二阶和三阶分量更强。应理解，偏心旋转部件仅是车辆中的周期振动的一个可能源，因为也存在许多其他源。内部源引起的周期振动可以传播通过车辆，并且会引起某些车辆部件的驾驶员可注意到的不合期望的摇动或移动。例如，在车轮组件或角部产生的周期振动会结合从而对转向轮管柱组件产生动态扭矩，这引起转向轮在任何一个方向以小幅度周期地转弯。当在平面或平坦路面上发生此类事件时，对于驾驶员都更加明显，这些振动可以被车辆的驾驶员感测到，称为转向轮振动（SWV)。SWV的频率通常与轮胎旋转频率(例如，轮胎的滚动频率) 的速度和一阶谐波成比例。动态幅度是小的接近或超过0. 03度感知阈值。 解决方法有三种，第一种是机械部件级方面的努力，包括增加减震，提高部件同心性和加工精度；第二种是纯软件，依靠复杂算法提取SWV并做以补偿，抵消振动。缺点是如果出货量太低，软件分摊成本较高，还有可能干扰正常驾驶操作；第三种是软硬兼施，增加一个齿轮或齿条的瞬时角速度传感器，也可以用算法估计。使用轮胎的估计的角速度和估计的角位置（以及下面描述的其他幅度和相位调整)来确保ECU在适当频率操作，从而确保减少周期波动的角差异。这样，增益和相位补偿的马达驱动命令信号使电动马达调整马达扭矩，以动态地减小（与通过传感器感测的干扰信号相应的特定角频率的）周期电扭矩信号中的周期内容，从而减弱传送到转向轮的振动。通用握有第三种方案的专利。 3）第三，方向盘回正 方向盘转动过程中，侧偏力与主销后倾距形成侧偏力回正力矩，同时还有重力力矩和纵向力力矩，合在一起叫回正自力矩。不过在低速行驶时，回正力矩不足。高速时，回正力矩过量。EPS就是要解决这个问题。增加一个回正力矩，传统算法是PID算法，不过EPS非线性系统，噪音多，为避免闭环系统产生振荡，PID的实时性很差。好点的采用滑模控制SMC，方法简单，容易实现，但要求系统模型精度较高。 4）第四，驾驶员重叠超控扭矩操作 简单地说就是某些状态下，出现了重叠超控扭矩操作，驾驶员不希望EPS系统介入，EPS此时应停止介入转向操作。在具有主动扭矩重叠操作的预定EPS状态期间对一组转向动态性能进行建模，从而生成动态转向模型(DSM)，测量一组车辆操作值；处理该组车辆操作值和DSM，从而检测驾驶员介入，其中驾驶员介入对应于超控扭矩重叠操作的驾驶员意图；和当检测到驾驶员介入时自动超控扭矩重叠操作。如果检测到驾驶员的意图是要单独掌控转向，那么EPS就退出。毫无疑问，这样的系统非常复杂，通用和博世在此领域拥有不少专利。 显然，想逆向输入力矩不大可能。逆向出来的结果肯定会出现转向不足、转向过量和阶跃振荡，很不安全。 六 原理
线控转向系统（SBW）可以通过控制算法实现车辆智能转向，由于没有实体连接，所以转向盘的路感是与外界相隔的，任凭路面再颠簸，驾驶员手都可以“指哪打哪”， 这样的好处是转向的手感更加线性，也更个性化，女士需要轻盈的手感，男士需要运动的手感，一个ECU的标定，全部给到你。同时，地面的凹凸传递给方向盘“打手”的感觉，也轻松的化解了。也因这种“无感”，需要在转向系统上增加反馈电机，从而可以感受到转向时和回正时转向盘给予驾驶员的路感。 线控转向的方向盘模块和转向机模块之间的转角和转矩耦合完全通过电控系统来完成协同，所以在模拟机械传动的转向特性时首先需要解决两个方面的问题： （1）前轮转向系统和方向盘输入之间的协同跟随控制 （2）转向感力矩的反馈模拟控制方法。 2.路感反馈控制策略
线控系统没有机械连接，需要通过电机模拟实际的路感反馈给驾驶员，遥操作过程中路面反力的在线观测一直是研究的难点。要加载路感，首先需要观测转向反馈力矩，路感反馈力矩估计一般有4种方法： 基于齿条力矩传感器或者电机电流传感器建立负载力矩的在线观测，进而评估实际的转向力矩大小。 使用该方法的问题是传感器的成本问题以及恶劣工况下的可靠性问题。 参数拟合进行反馈力矩估计的研究中，通过不同的转向盘转角、车速和力矩，将反馈力矩分成回正力矩、摩擦力矩等部分，但对力矩的主要产生原因阐述不同，如提出了较全面的反馈力矩估计算法，包括主要反馈力矩、摩擦力矩、阻尼力矩、惯性力矩和主动回正力矩，其力矩计算模块如下图所示。
反馈力矩估算框架 则将反馈力矩的估算分成了4个部分，分别与转向盘转角、车辆横摆角速度、车辆侧向加速度和电机电流成比例，因此驾驶员能够在不同车况下获得相应的路感。 在计算力矩时考虑了阻尼力矩、惯性力矩、轮胎回正力矩和低速时的顶轴力矩，并由样车进行迂回试验验证了仿真计算结果。 考虑了反馈电机电流、车速、前轮转角和侧向加速度等变量，采用模糊算法得到了真实的路感反馈力矩，提高了驾驶舒适性。其中转角、侧向加速度和反馈力矩的关系同样由查图表得到。 Torque map-based method该方法依据大量实验数据建立经验库，最后依据行驶车速、方向盘转角等输入构建和路感力矩之间的映射关系，从而实现对手感力矩的评估。
使用此方法的问题是路感力矩经验库的构建需要大量的实车道路测试，同时也很难全面覆盖可能的车辆转向路况。
在仿真基础上，将线控转向系统装备到实车上，利用车辆模型进行估算，进一步设计了反馈力矩估计算法。利用整车动力学模型估计自回正力矩，考虑了转向侧偏角、正压力和轮胎属性等参数。基于非线性车辆模型计算反馈力矩，考虑了轮胎的非线性及转向系统的摩擦和阻尼参数，以适应侧向加速度过大的情况，同时，利用加权函数补偿助力转向功能。该算法可适用于较大侧向加速度和转向轻便性等工况，但是由于摩擦模型的不准确导致蛇型试验出现了较大误差。 利用样车展开试验，发现由于左、右轮胎力和力矩存在明显差异，导致两模型不匹配，对估计摩擦因数造成很大误差，尤其是在侧向加速度由低逐渐增大的关键区域内。
转向反馈力矩可以基于轮胎模型，结合转向角度实时计算出回正力矩的大小：
使用此方法的问题是反馈力矩的计算依赖精确的轮胎模型，然而到目前为止，轮胎模型多是基于经验数据的拟合实现，不同情况下难以统一应用。 4）近年来，智能算法也越来越多地被引入反馈力矩估计。设计前馈神经网络（Feed- forward Neural Network，FNN）方法得到了路感反馈力矩。在推算反馈力矩时，隐藏层中的网络拓扑结构应该有至少 10 个神经元。 将前轴垂直位移、自回正力矩和前轮转角作为输入量，基于车辆动力学模型利用神经网络法计算了反馈电机电流，利用键合图理论建立了车辆前轮系统模型，在干、湿、冰路面分别进行了仿真验证。 提出基于迟滞的优化反馈力矩算法，通过迂回试验、双移线试验等跟踪性验证了算法有效性。 路感电机需要实施位移-力矩综合控制，将上层估计算法得到的力矩反馈给驾驶员以获得精准路感， 1）常用的控制方法为PID反馈控制 对线控转向系统中路感电机采取了PID控制，其中提出了高速换道情况下的力矩控制，由侧向风测试进行了反馈力矩控制的调整。基于阻尼控制和扰动观测器设计了控制器。 2）并结合前馈控制用以提高响应速度和精度，同时在路感电机控制中也应该考虑复杂的干扰因素（如侧向风等）对驾驶员路感的影响。 利用参考模型得到前馈控制环节，并结合反馈与前馈控制对轮胎力进行估计，反馈包括了线性与非线性的状态反馈，前馈为与横摆力矩、侧向力、纵向力相关的参考模型，在低摩擦表面进行了仿真验证。 3）由于磁流变液具有低成本和高可靠性等优势，提出了基于磁流变液的路感反馈控制。利用电机和磁流变减振器作为产生反馈力矩的执行器，力矩跟踪控制包括前馈与反馈，前馈控制使用了系统动态特性来弥补由惯性力矩和粘性摩擦产生的力矩，反馈控制则使用 PID 控制来补偿参考力矩和反馈力矩之间的误差，最后用正弦、摇摆试验验证了控制算法具有较好性能。建立了基于磁流变液阻尼器的回正力矩和恢复力矩模型，随着阻尼器电流的变化实现反馈力矩的调节，试验证明了该反馈力矩系统可以应用于小角度的车辆线控转向。 4）考虑非线性摩擦和内外部扰动因素，采用的自抗扰控制包含跟踪微分器、扩展状态观测器和非线性状态反馈。仿真结果显示，对于非线性摩擦扰动，自抗扰控制较 PID 控制具有更强的鲁棒性。 （1）复杂路况下路感力矩与人因工程的协调。 路感反馈的评价很大程度上依赖于驾驶员主观评价，由于路面信息复杂多变、驾驶员对相同路面反馈要求不一，因此复杂路况下符合不同驾驶风格的路感反馈控制是一个难题。 （2）位移、力矩联合伺服控制的精度。 路感反馈力矩的大小直接影响驾驶员对路感反馈的评价，一般路感电机的控制以力矩控制为主、转角控制为辅，而在准确的位置输出期望的反馈力矩，当外部干扰变化剧烈、部件老化时确保控制品质也是一个难题。 （3）随着自动驾驶的发展，在未来第5级全自动驾驶车上，车辆可完全交由控制器操纵，法规可能允许驾驶员不需要进行转向操控，路感反馈的功能和性能要求可能需要重新定义。 3.线控转向执行控制策略
PID 方法在工业控制领域应用广泛，但是传统 PID 控制不能实现参数自整定，不能满足线控转向要求。 设计了基于分数阶 PID 控制理论的线控转向控制器，利用优化算法计算分数阶 5 个参数，并利用递归算法 Oustaloup 拟合了分数阶 PID 控制器，验证了分数阶 PID 控制的鲁棒性。 利用模糊 PID 对线控转向执行控制进行研究，建立二自由度车辆模型计算理想横摆角速度和质心侧偏角，将实际值与理想值的偏差作为控制器输入，设计自适应模糊 PI 控制器输出期望的前轮转角，实现基于线控转向的车辆稳定性控制。 设计模糊 PI 控制器对车身侧倾进行控制，利用车轮上方垂直载荷与车辆所有载荷比值的实际值和门限值偏差作为输入，计算期望转向角。 优化算法在线控转向执行控制中得到应用，设计了全状态观测器和线性二次整定（LQR）控制器，利用灰箱辨识出线控转向模型参数，解决了电液执行系统的非线性带来的影响。文献 [38] 根据车辆转向跟随性和稳定性控制中产生的额外侧向力，提出了一种基于线性二次型调节器的主动前轮转向系统（AFS）最优控制策略，利用 AFS 补偿由于非对称制动力分配而产生的横摆和侧倾。 针对 AFS 设计了横摆角速度和质心侧偏角反馈的 LQR 最优控制算法，针对难测变量质心侧偏角设计了状态观测器，利用线性二次高斯（LQG）和回路转换复原法设计了控制器。 针对车辆在行驶过程中可能出现的干扰，例如侧向风等， 设计了前馈控制器提前对系统受到的扰动进行补偿，以传递函数形式表达前轮转角与车辆横摆角速度之间的关系，控制策略在高速双移线和侧向风干扰工况下进行了验证。利用横摆角速度和质心侧偏角偏差值分别设计了前馈控制器和反馈控制器，用来计算期望的转向电机力矩。 针对线控转向系统建模和车辆动力学模型中的一些参数不确定性，国内外许多学者设计了鲁棒控制。考虑轮胎力不确定性，使用具有逆乘数不确定度的H∞分析，结果表明，在高频干扰下，鲁棒稳定性的界限仅由前轮侧向力的标称梯度与最小梯度之间的比值定义，而在低频下，鲁棒稳定性的约束则表示为前向速度的函数。则将车辆动力学模型中的一些不确定性参数，例如将车速、前后轮侧偏刚度视为不确定性参数，设计 μ 控制器。考虑了主动转向系统的状态延迟对车辆设计了侧向动力学鲁棒控制。 滑模变结构控制可以根据系统当前状态表现（例如状态变量偏差及偏差导数等），按照既定规则发生变化，迫使系统按照预先设定的「滑模面」进行状态转移运动，该方法与被控对象参数摄动无关，且无需对系统进行辨识，针对线控转向系统采取了不同形式的滑模变结构控制。 通过对不同的滑模面进行积分，运用李雅普洛夫直接法研究了滑模控制的稳定性，同时分析了线控转向系统的动力学模型和混沌运动，设计了车辆横摆角速度稳定的滑模控制器，仿真试验显示，该滑模控制器可以将响应延迟控制在 1s 以内。 将自适应控制与滑模控制相结合，设计了自适应滑模控制器，将线控转向系统下层转向电机到前轮转角视为一个二阶系统，并将轮胎受到的回正力矩和地面摩擦视为转向控制中的外部扰动因素，利用自适应估计律估计了回正力矩，基于滑模控制的反馈控制器对线控转向系统转向角误差进行了跟踪控制。 利用自适应滑模控制器设计了车辆状态稳定性控制器，应用卡尔曼算法对车轮侧偏刚度进行估计，建立了自适应全局快速滑模控制。指出在传统基于滑模控制的线性超平面中，跟踪误差渐进收敛到零且闭环控制系统中始终存在震颤问题，该文献终端滑模控制使误差在有限时间里收敛到零。 应用扩展卡尔曼滤波对车辆横摆角速度和质心侧偏角进行估计，对车辆参数不确定性进行了 μ 鲁棒控制，设计了快速终端滑模控制器。设计了自适应终端滑模控制器，运用李亚普洛夫方法对参数不确定性边界和外部扰动进行了估计，通过实车双移线和斜坡转向试验表明，最大转向角误差为 0.0411 rad，均方根误差最小为 0.0123 rad。 针对终端滑模控制在提高收敛速度的同时带来的奇异性问题，将快速奇异终端滑模控制（Fast Nonsingular Terminal Sliding Mode Control，FNTSMC）与自适应估计相结合，设计了线控转向系统自适应快速非奇异终端滑模控制（Adaptive Fast Nonsingular Terminal Sliding Mode Control，AFNTSMC），将自适应估计得到的回正力矩同时用于路感反馈控制和转向角扰动补偿控制。 转向控制模型较复杂，一些不依赖于具体精确的物理模型同时又能保证控制器精确控制的智能控制算法近期得到研究。分别利用神经网络、模糊控制与滑模控制相结合，设计了自适应径向基函数神经网络滑模控制和小波模糊神经网络滑模控制，对线控转向系统转向角跟踪进行了控制。利用模型预测控制，同时针对车辆动力学模型中不确定性参数进行估计，设计了转向模型预测控制器。 针对车辆稳定性控制要求，采取线控转向技术能更易于实现四轮转向和集成控制。通过对后轮施加转角，也证实了四轮转向可大大提高车辆转向时的稳定性，同时， 通过四轮转向和制动集成控制进一步增强了车辆的稳定性，通过对主动转向和主动横摆力矩等进行集成控制增强了系统转向的稳定性。通过鲁棒增益控制对主动转向和悬架系统进行了集成控制，增强了车辆的行驶稳定性。 -线控转向系统的自适应神经网络滑模控制针对车轮转角控制的问题, 目前已有多种控制方法应用于SBW系统, 例如PＩD反馈控制和线性二次状态反馈控制 。但考虑系统不确定性和电机力矩扰动时, 上述方法难以满足系统要求的鲁棒性。 2）变传动比控制：变传动比控制的目标为高速时转向的稳定性和低速时转向的灵活性。一般而言，传动比在低速时取值较小，高速时取值较大。由于线控转向系统去除了传动轴机械结构的限制，因此传动比的设计空间更大。 变传动比控制的目标为高速时转向的稳定性和低速时转向的灵活性。一般而言，传动比在低速时取值较小，高速时取值较大。由于线控转向系统去除了传动轴机械结构的限制，因此传动比的设计空间更大。 设计了随车速变化的函数关系变传动比特性，并基于变传动比设计了线性二次调节器主动转向系统。根据期望横摆速度增益不变和期望侧向加速度增益不变分别设计了传动比控制策略，并将两者结合设计了第3种控制策略，合理分配两种控制策略的车速适应范围，可达到最佳的变动传动比控制效果。设计了变增益的线控转向系统角传动比控制策略，高速段设计为侧向加速度增益不变，中速段设计为横摆角速度增益不变，低速段根据主观评价试验来确定传动比。 除根据车辆运动响应增益来确定不同的传动比策略外，分别利用遗传算法和模糊控制理论设计了转向系统变传动比特性。奔驰公司通过设计变模数齿条实现转向系统变传动比特性控制。 -线控转向系统理想传动比设计Design of Ideal Transmission Ratio for Steering-by-Wire System
传统转向系统由于受到自身机械连接的制约，其传动比不能根据行驶工况合理的变化，这导致汽车的转向灵敏度一直处在变化之中，增加了驾驶员准确掌控汽车响应状态的难度。线控转向系统（SBW）利用电控单元和总线技术取代了传统转向系统中的机械连接，可以自由设计传动比，能够很好地满足不同工况下驾驶员对汽车转向特性的要求，从而降低驾驶难度，提高汽车的操纵稳定性。本文主要研究了线控转向系统理想传动比的变化规律，在不同车速段下，采用不同的设计方法，联合确定了线控转向系统的理想传动比，并通过仿真试验验证了所设计传动比的控制效果。 -1 线控转向系统结构及整车建模线控转向系统主要由方向盘总成、转向执行总成和主控制器（ECU）三大模块组成，此外还有故障容错系统、电源系统等辅助系统。其结构图如图1所示。 方向盘总成作为汽车与驾驶员之间的“桥梁”，一方面将驾驶员输入的转向信号，传递给主控制器，另一方面将路感电机产生的模拟路感传递给驾驶员。转向执行总成也有两个功能，一是接收主控制器发出的转向指令，通过转向执行电机完成汽车转向，二是将前轮转角以及路面信息，反馈给主控制器。主控制器通过采集传感器信号，根据提前设定好的控制策略做出合理决策。主控制器一方面控制转向执行总成完成转向，另一方面控制路感电机产生合适的模拟路感。
线控转向系统结构示意图 结合SBW系统的工作原理，对SBW系统进行动力学分析，联合Carsim和Simulink建立起装备有SBW系统的整车模型，如下图所示。
SBW系统整车模型 -2 线控转向系统理想传动比设计本文结合传统转向系统存在的不足，分析了SBW系统理想传动比所应满足的设计要求，提出了分段设计的思路，即中低速段和高速段采用不同的控制策略，来对传动比变化规律进行设计。 -2.1 中低速段传动比设计为保证汽车在不同速度下有着一致的转向灵敏度，中低速段采用基于稳态横摆角速度增益不变来设计理想传动比。根据汽车二自由度模型可以得出：
式中，Gh—稳态横摆角速度增益；lω—理想传动比。 稳态横摆角速度增益Gh不变，令Gh=Kω。可得理想传动比：
本节将中低速段速度范围设为0~90km/h，考虑到转向轮的极限位置，设定理想传动比最小值为imin，其对应下临界车速u1为20km/h。
传统转向系统在进行泊车、倒车入库等大幅度转向操作时，驾驶员需要变换手握方向盘的位置，才能得到想要的前轮转角，为避免这种情况，本文将方向盘范围设为-180°~ 180°，转向轮极限转角为30°，可得最小传动比imin为6。故中低速段理想传动比为：
选定Kω=0.32，结合方向盘转角对传动比设计的影响，确定的理想传动比如图3所示。
理想传动比与车速和方向盘转角的关系 -2.2 高速段传动比设计由图3可以看出，基于稳态横摆角速度增益不变设计的传动比最大值为19.8，难以满足汽车高速行驶时大传动比的要求，故汽车高速段传动比采用模糊控制策略来确定。 本文中模糊控制器的输入量为车速和方向盘转角，输出量为理想传动比。高速段车速范围设为90km/h~160km/h，即模糊论域为{90，160}，方向盘转角范围为-180°~180°，模糊论域为{-180，180}，高速段理想传动比的范围为19~25，模糊论域为{19，25}，各变量模糊集均设为{NB，NM，NS，ZO，PS，PM，PB}。各变量隶属度函数均采用三角形隶属度函数。模糊规则如下表所示。 模糊控制规则
综上所述，模糊控制设计的高速段理想传动比如下图所示。将中低速段和高速段确
基于模糊控制的理想传动比 定的理想传动比联合起来，得到最终的理想传动比如下图所示。
联合控制确定的理想传动比 -3 仿真验证选取Carsim中的Double Lane Change试验工况，路面附着系数设为0.85，车速设为80km/h，比较线控转向系统整车模型和传统机械转向系统汽车的仿真结果。
行驶轨迹
横摆角速度响应
侧向加速度响应
质心侧偏角响应 由仿真结果可以看出，采用理想传动比控制的线控转向系统汽车在行驶轨迹上跟踪效果更好，而且汽车主要参数的响应值及曲线变化幅度都有所减小。该仿真结果说明理想传动比的设计提高了汽车的操纵稳定性，验证了理想传动比控制策略的有效性。 -4 总结本文建立了SBW系统整车模型，对SBW系统的理想传动比进行了分段设计，并通过双移线试验工况仿真验证了所设计理想传动比的控制效果，证明本文的设计有利于提高汽车转向时的操纵稳定性。 -可变转向角传动比优化设计 可变转向角传动比优化设计根据角传动比随车速增大而增大、横摆角速度增益随车速增大而降低，同时依据转向灵敏度的限制和传动比上下限的限制可以得出车辆转向最优化的目标函数J（目标函数的计算方法如图）进而得出最优转向传动比系统。
由各单项指标的加权平均可得总优化函数J
最后对复杂路况转向行驶进行验证：
复杂行驶工况下，变传动比转向有效减小方向盘转角和角速度，降低驾驶员忙碌程度和驾驶负担。
先进智能车辆线传操控技术能够发挥线控系统的物理解耦优势，实现驾驶操控动力学的可变传递设计。 线控转向可变传动优势：个性化、舒适化 -1、转向角/力传动比优化 低速转向时传动比较小，减少转向盘转动幅度，提升车辆转向轻便性和 灵活性； 高速行驶传动比较大，降低响应灵敏度，提供车辆高度行驶稳定性和安全性。 -2、优化车辆底盘性能： 完全电控、无机械干涉，能方便地与其他底盘动力学控制系统（ABS、4WD等）进行集成控制，为未来的汽车底盘一体化奠定良好的基础。 -3、转向特性个性化定制 线控向转向系统转向盘与转向轮解耦，转向特性可进行一定的个性化设计，如：普通模式、运动模式，满足不同操纵性能需求。 在控制转向电机时考虑了线控转向系统的不确定参数，设计了转向电机自适应前馈扭矩控制器，利用齿条速度误差设计了参数估计器。利用模糊控制设计了电机模糊 PID 控制器，有效增强了电机控制的鲁棒性。在对转向电机进行控制时，去掉电流传感器，通过在控制中注入高频电流实现了转向电机电流环的闭环控制。围绕无人车底层控制，针对全线控车辆利用反馈线性化思想设计了横摆角速度跟踪算法，实现了目标车的遥控行驶。 状态观测器的引入，可以在不直接依赖于传感器的情况下获取所需变量，大大增强了系统的容错性能，如扰动观测器、龙贝格观测器和基于卡尔曼滤波的状态观测器 等，设计了未知输入变量观测器，提高了系统的故障诊断性能。针对线控转向控制器的 CAN 总线通讯，利用多核 ECU 实现冗余多线程控制，提高了快速误差检测的能力。基于线性矩阵不等式设计了线控转向系统鲁棒 H∞ 滑模观测器，提高了传感器的冗余性能。 设计了非线性滑模观测器和长范围预测器，基于丢番图辨识的长范围预测器可以提高故障诊断的效率，台架试验结果表明该预测器对系统整体的鲁棒性没有造成影响。设计了自适应诊断观测器，可以根据作动器的效率缺失自适应地改变控制策略。利用卡尔曼滤波对前轮转角传感器和电机参数进行了估计，增强了传感器故障或者电机突变故障时线控转向系统的冗余防错控制。 提高线控转向控制算法的鲁棒性和容错性实现容错控制依然是目前采用比较多的方式。设计了基于δ因子的容错模型预测控制器，通过δ因子构建以线性矩阵不等式为基础的故障检测观测器，用以估计线控转向系统中的故障。针对线控转向轮毂电机驱动电动车，在出现侧滑或者电机作动器失效时，利用线性变参数理论设计了上层重构容错控制器重新分配各轮力矩，确保了故障发生时的系统可控制性能。将线控转向系统控制分为车辆运动的基本控制器和车辆舒适性的额外控制器2类，并将其隔离控制，通过限制额外控制器部分的输出范围，减少此部分传感器失效带给线控转向系统的影响。 基于多维高斯隐式马尔科夫模型对线控转向转角传感器设计了容错控制策略。利用加权广义逆的直接横摆力矩控制，对线控转向和线控制动中的传感器容错进行了控制。基于遗忘因子的递归最小二乘法对线控转向系统的永磁同步电机进行了容错控制。在线控转向系统失效时，通过引入较高的滑移率抵抗车辆的横摆运动，使车辆保持接近稳定的操作状态，提高了线控转向系统的容错性能。通过设计反馈加前馈双控制实现线控转向系统转角控制，利用修正卡尔曼滤波设计了前轮转角防错控制，提高了系统整体的冗余性能。 智能控制算法在容错控制中也得到一些应用，首先建立粗糙集模型减少了线控转向系统的冗余信息，并应用粒子群优化算法优化后的径向基神经网络学习故障准则，提高了系统的容错性能。利用 MATLAB 工具箱 TrueTime，基于自适应的模糊推理系统设计了网络层面的故障诊断系统。基于 ISO 26262 利用蚁群算法对包括线控转向系统在内的整车安全性进行了分级划分，提高了系统的容错性能。
线控转向系统机构示意图 相比较执行机构与传感器而言，ECU具有更高的可靠性。然而若是ECU发生故障问题，将会产生更加严重的后果，由于在执行机构与传感器发生故障问题时，系统整体依然能够维持工作；但若是ECU 发生故障问题，系统整体便无法实施任何操作。可以在汽车线控转向系统中运用双微机结构，这样两个微机之间可以相互检测，确保了系统的稳定运转。 为保证线控转向系统有充足的电能供应，而且为防止电源故障，必须使用更加安全的 42 V 电源系统。在转向盘下方安置2个转向传感器，保证可以辨识出驾驶员的操纵意图。转向盘电机的供电采用了两路冗余设计; 为保证转向盘电机损坏时也可以施加回正力矩，在转向盘下方安装 1 个扭转弹簧或者安装第二个转向盘电机。为保证车辆前轮具有转向能力，使用了两路转向电机，相应地配备了 2 个转向传感器。在ECU的设计和控制软件的设计上也都采用了冗余设计的思想。由于采用了上述种种措施，大大提高了线控转向系统的可靠性。
4.架构
（3）软件架构 整个软件是基于AUTOSAR设计规范，从应用层到服务层到控制器的接入，满足相关要求。整个软件分两大层，硬件是层软件层的支撑，往上有一个操作系统，这个操作系统很好地保证了整个系统运行的高效性和多任务实施的功能。再往上是应用层，一个小小的转向系统实际上在软件部分也是很复杂的。最后看一下简单的设计流程，左边是EPS参数，包括转向助力，电机，路感模拟器，基于AUTOSAR代码的生成，最后到ECU无惯入。
软件功能分配
其简化实现方法为使用BicycleModel和简化的转向器模型，在Stanford大学Paul Yih的发表于AVEC 2004（Advanced vehicle control）的论文《Steer-by-Wire for Vehicle State Estimation and Control》有详细公式推导及实现过程。
（4）冗余架构
六 分类 1.汽车线控转向有多种实现方式，例如：前后轮的线控转向以及四轮的线控转向。其中前轮的线控转向又被分成多种，比如，汽车运用轮毂对电机形成的牵引力会使绕主销的转向力矩得以产生，实现汽车的转向；或是利用两个相对独立的电机对汽车左右两个轮胎进行驱动，完成阿克曼转角。 2.根据转向电机的数量、布置位置与控制方式不同，目前线控转向系统的典型布置方式可分为5类：单电机前轮转向、双电机前轮转向、双电机独立前轮转向、后轮线控转向和四轮独立转向。 每种布置方式的代表样机与优缺点
七 作用 利用该种转向技术的汽车车轮与转向盘之间无需进行机械连接，能够对汽车传动比进行任意设计，主动控制转向轮，同时可以根据车辆行驶速度相关参数的改变实施补偿，确保理想的转向特性得以良好实现，而且给底盘的布置提供了便利，符合当前汽车发展的特点。 在改善汽车主动安全性能、驾驶特性、操纵稳定性以及驾驶员路感方面具有优势，而且有利于推动汽车电动化和智能化的发展。该技术极大的推进了汽车的集成化、轻量化、网联化和智能化，是车辆智能化，无人驾驶系统等新型热门领域发展的关键技术，是汽车转向技术的主要发展趋势。因此，线控转向系统的研发进展成为关注的焦点。 八 优缺点
精简转向机柱后，原有的刚性连接机械零组件逐渐被电子信号线所取代，一般来说，线控转向技术的优势有很多，缺点很少。 1.优点 ①线控转向技术可实现驾驶员操作和车辆运动的解耦，可以轻易的实现主动转向功能；可以完全脱离驾驶员实现转向控制，这一点非常切合自动驾驶的心意，被认为是完全自动驾驶的辅助技术之一；对电动车和自动驾驶更友好，未来自动驾驶汽车 ②可以获得比EPS更快的响应速度，操控响应更快，可提高紧急情况下转向操作正确性和驾驶员安全性 ，能够协同实现主动安全转向；即使遇到突发情况车辆判断刹车距离不足时，可通过加速扩展车轮角度支持突然的规避转向，配合汽车ABS车轮防抱死系统实现紧急避让，将车辆驶出危险地带，让行车更稳定，驾驶更安全； 更好的驾控，炎热的夏季在一场突如其来的暴雨过后迎来阳光彩虹，路面往往没一会儿便会呈现半干半湿的状态；又或者在一场严冬的大雪过后，扫雪车铲过留下了一半积雪一半湿滑的地面。类似上述两种情况的地面状态都将其称之为“对开分离路面”。当车辆在对开分离路面上行驶，左右轮胎分别应对不同的摩擦系数发生打滑时，线控转向系统可以通过增加制动钳压力提供额外转向补偿，使前轮发生一定角度的偏转，达到类似“滑雪板刹车”的效果，从而有效减少制动距离，助力驾驶安全。 ③可以轻易地滤除路面激震信号，可以根据需要完全隔离路面颠簸或者部分传递路面信息，使驾驶员获得良好的路感；轻松实现不同的方向盘路感，方向盘路感是一
驾驶不再承受到路面颠簸所带来的方向盘振动，操控舒适性增加；系统可根据实时需求和驾驶员驾驶行为偏好自动调节方向盘传动比，如减少方向盘转动圈数（实际感受为“方向盘变轻”）实现豪华车驾控感受，或增加方向盘转动圈数（实际感受为“方向盘变沉”）实现运动驾控，帮助驾驶员体验不同驾控乐趣；转向比例随时可 ④由于传统的刚性连接机构被取代，汽车发生正面碰撞事故时，驾驶员不至于受到转向机柱的撞击伤害，碰撞时管柱侵入的可能性降低，被动安全性得到提高。 ⑤线控转向系统的结构配置可以大幅简化，更灵活的布置方式；不用考虑机械连接的布局问题，所以车辆设计时更灵活，可以根据驾驶员需要和喜好自由设计力传递特性和角传递特性；由于取消了中间轴，底盘布置不再受其影响从而更具灵活性，可随意匹配多个车身（如轿车、SUV，甚至运输车辆），成为实现底盘设计平台化的一大要素；同时，这一改变对汽车座舱内部来说也是革命性的设计机遇。从此，无论左舵右舵，甚至是游戏方向盘，都可在此实现。 ⑥不仅节省驾驶舱空间，获得更大的驾驶员腿部空间；由于取消了中间轴，该系统还支持方向盘大范围伸缩，以便在车辆自动驾驶状态或静止时为驾驶员提供更大更自由的座舱空间；节省出来的空间可以配置腿部安全气囊，从而改善汽车安全性； ⑦线控转向系统使用机电执行器代替传统的机械控制，大幅减少了机械工程方面的设计变量以及开发工作，从而有效降低了前期研发成本和产品生命周期中的零部件管理成本；采用电机控制直接驱动实现车辆转向，因此更容易与车辆其他主动安全控制子系统（如感知、动力、底盘等）进行通讯和集成控制，更方便与自动驾驶其他子系统实现集成。可定制化驾驶感受，驾驶体验更丰富；有利于降低车厂生产配套成本，每一个型号的车辆机械转向系统都是不同的，所以同一个品牌生产不同型号的车 ⑧可以删减转向系统与机构的重量，轻量化，提高汽车燃油经济性。 2.缺点 线控转向的缺点是需要模拟一个方向盘的力回馈，因为方向盘没有和机械部分连接，驾驶者感觉不到路面传导来的阻力，会失去路感，不过在无人车上，就无需考虑这个了。 ①需要较高功率的力反馈电机和转向执行电机； ②复杂的力反馈电机和转向执行电机的算法实现； ③冗余设备导致额外增加成本和重量
十 典型应用 Google曾经推出一辆无人驾驶汽车，它很乖，不会超速或是闯红灯；也很友好，不会挑衅旁边的车辆；更要安全，零事故和零伤亡是它的愿景。日产旗下英菲尼迪品牌部分车型的技术，比如新一代电动助力转向系统——线控转向系统（Steering-By-Wire，以下简称SBW），或密集推出的车道偏离警告系统（Lane Departure Warning）、侧面碰撞修正系统（Blind Spot Intervention）以及盲区警示系统（Blind Spot Warning）等等，都是为实现这一共同目标，而做出的种种努力。 为什么不解放你的双手和大脑呢，当一辆车搭载了大量的传感器以及智能数据处理系统，便会具备自行判断路况并且采取合理应对办法的能力。那些年纪大一些的，但是渴望保持自由活动能力的人群，或许是无人驾驶和半自动驾驶汽车的购买者。可是，并不确定究竟会有多少人在期待这位“好好先生”的诞生，以及愿意放弃更多驾驶体验。 这套独立转向系统，在结合车道偏离修正系统（Lane Departure Prevention）后，在必要的情况下，可以代替驾驶者修正行驶方向，尽可能避免事故的发生。 Steering-By-Wire，如果你了解“X-By-Wire”，也就是在汽车电子技术的不断发展之下，以及汽车系统的集成化，那么是不是可以不再依赖传统的机械机构传递控制信号——就如依赖液压泵实现车轮转向，而是通过电子手段来驾驶汽车。“X-By-Wire”中的“X”，就代表汽车中的各个系统。其实这项技术在欧洲早有出现，比如奥迪A2概念车等等，而日产汽车则较早的进行了量产。 目前只有英菲尼迪Q50、Q50L部分高配车型和Q60装备了DAS线控转向，因为它们是英菲尼迪旗下最强调操控的车型。
智能线控转向模块 DAS系统构成与传统转向系统结构类似，也是由方向盘、转向柱、转向机组成，不同之处在于它多了3组ECU电子控制单元、方向盘后的转向动作回馈器、离合器。离合器的作用是，万一上面那三组ECU都失灵了，那么离合器可以瞬间把转向系统改为机械连接。DAS也是有机械连接的，只是平时不用而已。 DAS系统的组成有三个独立电子控制单元ECU组成的三重备用系统，另外还有转向盘模块和转向器模块，两个转向电机，一个用于模拟“路感”的反馈电机，一个获取方向盘角度信息的传感器，一个用于获取路面信息的力矩传感器，以及一套冗余的传统机械转向机构，机械转向机构是否发挥作用是通过离合器的吸合和断开来控制的。三个ECU属于并联关系，负责的部分各不相同：从左至右分别为左前轮、方向盘、右前轮，并同时彼此互相监测其它两个ECU的工作情况。当任意一个ECU被监测到出现了问题时，备用模式将立刻通过一个离合器被激活，恢复至传统的机械传动转向模式，确保万无一失。正常情况下，转向方向盘靠备用离合器保持与转向齿条和前轮分离。转向力电机对方向盘/驾驶员产生适当的转向力反馈。线控转向系统还将采用主动车道控制，这是一种搭配影像传感器的系统，它还整合了前置摄像头，能够识别方向和路面的情况，透过读取车道标记并提供校正转向输入，主动地作出“自己”的应对，可以将Q50随时维持在正确车道上，这套独立转向控制系统，相比传统结构，优势不再通过机械连接将转向信息传递到车轮，而是更快的信号传输速度与更准确的转向。这套系统还能将轮胎的情况以及抓地力等有效信息通过执行器反馈到方向盘，如在颠簸路况，它可以有效过滤路面不平对于方向盘的干扰。在粗暴的有车辙的路况上行驶，也没有感受到方向盘的反冲，轮胎可以流畅的克服路面的凹凸。也就是说，万一真的碰上需要修正的时候，只需要微微操控一下方向盘即可。不过，要想获得更多的路感信息，可以随时切换到传统传动模式，根据自己的判断来决定，究竟要获得哪种驾乘感受。 （1）方向盘还在，不过反馈到你手中的“路感”有了变化。在未来，可以通过使用操纵杆来驾驶汽车。 （2）3个独立的电子控制单元ECU，当驾驶者通过方向盘发出信号，这些信号会发送到这里，之后电子控制单元通过信号，再影响前桥上的执行机构，实现对车轮角度的影响。 （3）电动转向助力机，这套系统切断了方向盘和它之间的联系，但是也保留了机械连接。 （4）如在颠簸路况，这套系统可以将轮胎的情况以及抓地力等有效信息通过执行器反馈到方向盘，还可以过滤路面不平对于方向盘的干扰，并且不会把我们常说的“路感”直接反馈到方向盘。 下图是Q50线控转向执行架构示意图，
Infiniti Q50 线控转向的控制架构
转向管柱、中间轴、ECU 1+电机 1、方向盘绝对位置传感器、机械离合器 其主要功能有：方向盘力反馈、方向盘调节、测量方向盘角度、碰撞溃缩、机械离合器，其控制： 一般情况下，离合器是断开的，但是如果管柱角度超过一定限制或转向机被堵住（如路肩）的情况下，离合器会临时吸合； 转向机侧的两个电机有一个以上正常工作且管柱侧的电机正常工作时，离合器保持断开； 管柱侧电机失效且转向机侧任意一个电机失效时，离合器吸合。 2. 转向器总成，其包含的子部件有：
转向机、小齿轮GearBox*2、（ECU+电机）*2、扭矩传感器 其实现的功能为： 在正常情况下，两个ECU+电机并联工作，工作在转角伺服控制状态； 故障模式下，离合器吸合，采集扭矩传感器信号，实现传统的EPS基本助力功能。
Q50 DAS线控转向技术的工作原理是当驾驶员转动方向盘时，方向盘转动角度传感器会发送相关信号并传输给ECU进行处理，输出电子信号发送给转向机，转向机接收到信号后驱动电机工作，然后透过高响应制动器撷取控制信号，从而驱动转向齿条，推动前轮转动。
正常工作状态下，线控转向系统通过电脑收集方向盘转动的电信号，经过处理之后根据驾驶者的意图再把信号反馈转向电机，从而做出转动车轮的动作。理解下来，英菲尼迪的这套线控转向系统原理是有那么点像游戏机上的那套转向系统。可以根据驾驶者的意图来改变电信号，继而可以随意改变转向轻重、转向比例等等。譬如在紧急变线或者跑山路的过程中，就可以使转向变得更为灵敏。这确实也是现今的转向系统很难做到的，轻重或许还可以做到，但大幅度转向比例的改变基本很难。如奔驰的转向系统在转向齿条上做手脚，只是可以小幅度改变转向比例。 另外这套系统还可以选择性反馈路面信息。在转向系统上还有力反馈电机，将路面信息通过电信号传递到电机，再模拟出方向盘路感。当然如果不需要反馈时，系统也可以完全过滤掉所有路感。
Q50的DAS与传统转向系统区别最大的是正常状态下，方向盘和车轮没有机械连接，而是所有的信息是通过数字化电信号来传递的。以往的电动助力转向也是需要通过转向柱将方向盘转动的幅度传递到车轮，而转向系统上的电动助力泵则根据情况来调节助力的大小，整个过程还是属于机械的传递方式。线控转向系统虽然也有传统转向系统当中的转向柱等这些部件，但在正常情况下转向柱是处于断开状态的。其存在的意义是为了在线控转向系统出现问题之后，转向柱上的离合接上，从而变成常规的机械式转向，保证转向系统还能正常工作，起到应急作用。线控转向系统在保证与传统转向系统一样精确和快速的同时，还可以过滤多余路面信息，降低驾驶者的疲劳程度。比传动系统转向反应速度更快，并且没有机械损失，由于该技术对方向盘不致造成振动，提供非常典型的性能反馈。 作为Infiniti驱动模式选择器的一部分，驾驶员可以透过触控荧幕调节转向，选项提供多达四个预编程设置，但也有一个单独的设置，允许驾驶自由定义转向重量与反应，以满足驾控的喜好与因应的道路类型。 由于采用电子信号控制从而消除了转向力在传递过程中产生的迟滞，DAS操控性明显比传统转向更加灵敏和精准，使普通驾驶者无论在激烈驾驶或是日常驾驶中都能够以前所未有的时时掌控车辆的转向状况，享受更多驾驶乐趣。
DAS切断了机械连接 英菲尼迪线控转向的原理就是，切断这种机械连接，方向盘只提供一个转向信号，而转动车轮的是另一套电动系统，这其实就是常用的“电传动”。传统机械连接不会占用太多空间和重量，有了助力系统后转向已经足够轻松。对于反应速度问题，战斗机快速转向的需要瞬间把方向舵打到底，电传动非常有利；但对于与地面接触的轮胎来说，即使你想快速转向，决定的你转向快慢的是你底盘能力，而不是方向盘打得快不快，事实上开车时方向盘不能打得太快，会失控的。这样说来，传统的转向系统已经足够应付。那么，英菲尼迪这个DAS线控转向意义在那里？
转向反应的速度更快 首先是速度快，Q50L转动方向盘只是产生一个转向信号，然后把信号传递给电动机，让电动机去负责转向。这样一样它的转向速度就可以做到没有延迟，快慢也可以自由调节。在原地泊车和跑蝴蝶桩这种车速较慢，但转向角度又需要非常大的驾驶环境，开Q50L就像玩游戏一样轻松，方向盘转得轻盈又快速。
DAS在泊车的时候非常轻松 在广东国际赛车场激烈开Q50L跑过赛道，在那些慢速弯中打方向的角度可以小一些，几圈下来就会发现驾驶变得轻松了许多。
在转向需要打得比较大的低速弯，DAS的感觉不错 还有一个好处是，电信号可以根据方向盘实际转动的角度，给到轮胎一个真实的转向角度。而一些调校不好的机械连接，方向盘“虚位”会很大，方向盘好象与转向无关似的（一般出现在廉价车上），而DAS就可以避免这种情况发生。 提高驾驶舒适性 提高驾驶舒适性。由于没有机械连接，所以“路感”是不会传递到方向盘上，好处是如果你不需要这种路感的时候，例如城市里慢速行驶，或者是行经一些非常烂的路面的时候，DAS会过滤掉不必要的振动。一方面增加驾驶舒适性，另一方面对于很多没有太多驾驶经验的司机来说，有利于她们更平稳的把控方向盘。
走这种碎石路，DAS可以大大提高舒适性 当然开车不能完全没有路感，特别是对于经常把操控挂在嘴边的英菲尼迪来说。DAS的电脑通过传感器收集路面情况和车轮跳动数据，然后通过一个转向回馈动作器作出模拟的路感出来，甚至是打方向的回馈力度。如同GT5赛车游戏。
DAS的副作用就是路感有点“假” 但这个模拟路感是一把双刃剑，它可以提高舒适性，但在激烈操控的时候又是另一回事。例如在铺装平整的赛道环境下，如果过慢速弯方向盘回馈变得不那么重要；但如果你是在过高速弯，当车身开始发生转向不足时，DAS模拟的路感会给你造成一种“很假”的感觉，加上Q50L推到极限时有点难捉摸的底盘特性，这会很影响到你决定入弯的速度，还有在出弯时提前加油的时机。就如以前的手机拍照，拍出什么样子就什么样子了，是真实的；但现在还要什么美图秀秀。 与电子系统一起提供更强大的转向功能 不管好不好，反正英菲尼迪是在电子系统非常创新，也是最早推出主动安全系统的豪华品牌之一。所以英菲尼迪发展这套DAS线控转向，可以更好地与英菲尼迪Drive Mode Selector（驱动模式选择）技术协同工作，为驾驶员提供4种不同预设驾驶模式以及1个自定义驾驶模式选择功能。同时，DAS还可以与车道保持系统更好的配合，用电子系统控制一套电子的转向系统，是比控制机械更容易得多。
DAS与电子化系统融合更好 DAS线控转向与之前的EPS、可变助力、可变速度转向都不一样，人们对它的价值还存在观望。所以当英菲尼迪几年前在它的Q50装备DAS线控转向时，行内人都对英菲尼迪的创新表示理解，这个品牌的精神一直是“敢爱”。
Q50与现在的丰田bZ4X和长城线控转向，有着本质的不同点。英菲尼迪当年对这套技术还是不完全放心，因此它保留了一款机械备份——万一线控转向失败，那么离合器可以瞬间把转向系统改为机械连接。这样一来成本就上去了，由于要迁就机械设计线控转向的优势也不能完全发挥。所以在燃油车时代，线控转向技术发挥不了优势。但在电动化时代又不同，线控转向技术的优势，以及它越来越安全的冗余设计，会成为未来电动车和自动驾驶发展趋势。线控转向会是未来电动车的标配，燃油车时代做不到的事，电动车和自动驾驶会实现。
汽车线控转向系统以减轻驾驶人员脑力和体力劳动，提高整车的主动安全性作为出发点，以求获得最佳的汽车转向性能，使汽车具有一定的智能化，其发展前景有以下几方面: 1) 从现代汽车工业的发展趋势来看，未来汽车的主体是低排放汽车( LEV) 、混合动力汽车( HEV) 、电动汽车( EV)、燃料电池汽车( FCEV) 四大 EV 汽车，辅助驾驶系统和无人驾驶汽车是新兴的热门研究领域，实现汽车智能转向的最佳方案就是采用线控转向系统。 2) 从汽车生产成本来说，随着电子元件和芯片成本降低，可靠性和处理能力大大提高，这就为未来更多的消费者提供了低成本的便利。 3) 从现实情况看，预计48V电源将会得到迅速发展，各种车用传感器的精度将会大幅度提高。及模拟路感的电机振动技术变得更加成熟和完善，成本将会大幅度降低，这些为汽车线控转向系统在汽车上的应用创造了条件，为发展以及提供未来智能汽车驾驶技术的支持，都将具有深远的意义。 电动化和智能化是车辆发展的趋势，转向系统同样遵循这一趋势，线控转向技术也逐渐出现在汽车的转向系统中。随着高级驾驶辅助系统（Advanced Driver Assistant Systems，ADAS）如巡航跟踪、车道保持、自动泊车等技术的发展与应用，与线控系统一道形成智能底盘，它集成了底盘域和线控执行系统，促成线控执行系统标准化的发展趋势，它具备了完整的模块化的结构方案，这样有比较清晰的EEA架构场景，作为四大线控而言可以进行模块化的方案提供。SBW为自动驾驶汽车实现自主转向提供了良好的硬件基础，是自动驾驶汽车实现路径跟踪与避障避险必要的关键技术，是汽车自动驾驶的关键组成部分之一，其性能直接影响主动安全与驾乘体验。随着线控技术的发展，自动驾驶时代的到来，将真正进入线控转向。未来随着无人驾驶技术的发展，转向系统将扮演更加重要的角色。车辆转向系统的智能化、人性化发展，给驾驶员操纵汽车的灵活性带来了极大的便捷。 |
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