轮胎上的智能传感器 让自动驾驶更高效、更安全

传感器是支持汽车智能演变的汽车感官系统。除了被称为自动驾驶“眼睛”的各种测距和成像传感器外，还有一种汽车传感器在智能驾驶中发挥着越来越重要的作用——轮胎传感器。轮胎是汽车的“四肢”，也是汽车与路面接触的唯一部分。轮胎上的智能传感系统不仅可以提高汽车驾驶的稳定性和安全性，提高自动驾驶决策的准确性，还可以提高自动驾驶团队的运行效率。因此，轮胎传感器不仅成为传感器制造商的焦点，也吸引了许多领先的轮胎制造商进行研发布局。有125年历史的老轮胎公司固特异，也是其中之一。固特异于1908年为首款量产汽车福特T型车提供轮胎。2023年115年后，固特异与滴滴自动驾驶达成战略合作，为滴滴自动驾驶出租车队提供智能轮胎技术。智能轮胎传感器将给驾驶体验带来哪些变化，以及如何整合和帮助自动驾驶系统？固特异首席技术官Chriss在接受《中国电子报》采访时 Helsel和轮胎智能副总裁Werner Happenhofer与记者分享了他们的观点。(右一位是固特异首席技术官Chris Helsel，轮胎智能副总裁Werner右二 Happenhofer）传感器打开轮胎智能 车辆控制更准确 在1月9日至12日在拉斯维加斯举行的CES展上，记者在西厅门口附近看到了一个固特色的蓝色和黄色展位。一家老牌轮胎企业出现在消费电子产品展上，毗邻高通、Mobileye等主要汽车电子玩家，不禁好奇:轮胎将如何与数字化、智能化联系起来？“随着自动驾驶的发展，驾驶员对周围环境信息做出反应并反馈给控制系统的驾驶模式将不复存在。智能轮胎技术结合传感器和软件算法，为车辆控制系统提供准确的反馈。“Happenhofer告诉记者。在固特异模拟实验室中，记者围绕轮胎传感技术体验了两次驾驶演示。首先是制动距离的对比演示。在未启动轮胎智能传感器的前提下，记者在系统给定的初始速度下，制动距离为180.97英尺；启动轮胎智能传感器后，制动距离为171.17英尺，缩短9.8英尺。根据Rebecaca固特异首席工程师 Bandy介绍，该演示集成了固特异的SightLine轮胎智能技术和TNO(荷兰应用科学研究组织) ）防抱死制动系统算法为防抱死制动系统提供了轮胎类型、磨损状态等信息，缩短了制动距离。另一个演示是雨天转弯。在不启动轮胎智能传感器的前提下，记者只能在雨天驾驶，因为车辆打滑撞墙；启动轮胎智能传感器后，车辆提供50公里/小时的建议驾驶速度，记者以此速度行驶，顺利转弯。本演示将采埃孚固特异的SightLine轮胎智能技术（ZF）整合cubix车辆运动控制软件，使驾驶系统能够根据气象数据和轮胎与路面的接触情况，为驾驶员提供建议速度或自动控制车辆减速。“我们的技术发挥了以下作用：一是获取当地气象数据，了解道路是否潮湿；二是判断轮胎是否脱离地面，并根据情况向司机发出减速警告。集成固特异轮胎智能技术的采埃孚控制系统，即使驾驶员不减速，也能自动控制车辆减速。“Helsel告诉记者。据悉，固特异Sightline与采埃孚cubix的合作取得了CES 2024年汽车技术和领先的移动旅游创新奖。具体来说，SightLine包括轮胎传感器和云算法。轮胎传感器提供轮胎温度、压力、加速计、ID等信息。云算法以这些信息为输入项，进一步计算轮胎图案的磨损情况、轮胎与路面的接触面等，以判断轮胎的健康状况和行驶状况。“有了这个系统，我们可以为不同类型的应用程序提供信息。在团队管理场景中，我们可以为团队运营商提供轮胎的健康状况，如轮胎是否泄漏，特别是难以检测的缓慢泄漏，这一信息非常重要，因为它可能会导致道路中间的轮胎萎缩。Happenhofer说： ADAS 在系统和紧急制动系统中，如果我们掌握了轮胎的信息和状态，我们可以提前为这些系统设定条件。例如，在防抱死制动系统和紧急制动系统中，系统可以根据轮胎与路面的接触情况调整制动力，缩短制动距离。“降低车队三大成本 从长远来看，智能轮胎技术可以降低车队运营的三大成本：燃料、驾驶员和轮胎成本。通过保持合理的轮胎气压，可以控制轮胎成本和燃油成本。如果轮胎充气不足或过多，会改变轮胎接触面的形状，加速轮胎磨损，缩短轮胎使用寿命，增加轮胎成本。同时，轮胎接触面变形会增加滚动阻力，增加每次轮胎旋转的能量损失，降低燃油经济性。固特异通过智能传感器实时监控轮胎状态，及时获取轮胎是否漏气、是否需要充气等信息，帮助车队将轮胎磨损程度控制在合理范围内，降低滚动阻力，从而控制轮胎成本，提高燃油经济性。自动驾驶需要降低驾驶员成本。固特异于2023年11月与滴滴自动驾驶达成合作，为滴滴自动驾驶出租车队提供SightLine技术。这是继固特将SightLine部署到Gatik自动驾驶车队后，智能轮胎技术再次渗透到自动驾驶领域。“固特异与滴滴合作的根本原因是双方共同追求驾驶效率和安全。“Helsel告诉记者。(奔驰车型搭载固特异Sightline技术)他说，交通运输行业的关键词是高效的。“车队要想盈利，就必须保持高效。每辆车都要时刻做好出车的准备，不能出现胎压不足导致半路抛锚等意外情况。通过传感器对轮胎状态进行监测，提醒驾驶员何时需要更换轮胎，帮助车队提高效率。另一个主要因素是安全。传统汽车需要手持方向盘、踩油门和刹车的司机向驾驶系统提供信息，而自动驾驶汽车减少甚至不需要司机的反馈。因此，作为唯一接触地面的部件，轮胎需要填补驾驶员在自动驾驶背景下留下的空白，作为无人驾驶汽车的反馈机制，以提高驾驶安全系数。在为不同的汽车制造公司和车队运营商提供轮胎智能技术的过程中，固特异需要适应各种车型的各种驾驶系统。Happenhofer告诉记者，软件是实现上述过程的关键。大约七年前，固特异在开展智能轮胎业务的同时，成立了软件团队，吸收软件算法开发、系统工程等技术人才，支持智能汽车场景的软件集成服务。“我们将首先了解车辆的软件架构，特别是操作系统和接口，以找到应用固特异软件技术的最佳方法和位置。在此基础上，我们为车辆提供功能，并根据模块化集成定制接口。“过去，我们与汽车制造商合作，为每一种原始汽车适应轮胎；现在，我们将与负责安全和软件系统的部门合作，结合软件技术为指定车型开发轮胎。技术与落地并行 L2轮胎技术的进化论 随着L3级自动驾驶的逐步实施，行业已经启动了L4级以上自动驾驶的技术储备，消费者对更智能的驾驶体验也充满了期待。与其他关键部件一样，轮胎传感器也需要跟随汽车的智能步伐，在形式和功能上不断进化。“现有传感器的性能有了显著提高，但体积和重量尚未达到理想状态，我们将优化尺寸、重量和能耗。另外，我们还将为SightLine技术探索更多潜在的应用场景。这是我们2024年的主攻方向。Happenhofer说。(固特异CES2024展台)与创新同等重要，是成果转化。固特异团队将轮胎传感器的主要场景描述为“FACES“，以及团队管理、自动驾驶汽车、网络汽车、电动汽车、可持续英语首字母组合，下一个重点是围绕核心场景，促进技术创新的实施。“这就需要关注现实世界，关注现实，积累大量反馈，不断创新解决方案。“Happenhofer说。在采访结束时，记者要求两名受访者分别描述他们理想的智能轮胎。Helsel认为，理想的智能轮胎将成为通用汽车首席执行官马里 巴拉提出的交通目标“零事故、零排放、零拥堵”的“英雄”，让司机和乘客以最高效、最省时的方式安全回家、随意出行，减少对地球环境的影响。Happenhofer表示，理想的智能轮胎应首先符合安全标准。在L4-L5级自动驾驶过程中，固特特特希望与相关部门合作，帮助制定智能轮胎安全标准。同时，理想的智能轮胎不仅要满足绿色可持续的要求，还要充分考虑建立技术解决方案的资源和成本，将价格控制在消费者可以接受的范围内。