傳感器是汽車的感官系統(tǒng)，支撐著汽車的智能化演進。除了被譽為自動駕駛“眼睛”的各類測距、成像類傳感器，還有一類汽車傳感器正在智能駕駛中發(fā)揮越來越重要的作用——輪胎傳感器。
輪胎是汽車的“四肢”，也是汽車與路面接觸的唯一部件。輪胎上的智能傳感系統(tǒng)，不僅能提升汽車駕駛的平穩(wěn)性和安全性，增強自動駕駛決策的精準程度，還能提升自動駕駛車隊的運營效率。因此，輪胎傳感器不僅成為傳感器廠商的著眼點，也吸引了諸多領(lǐng)軍輪胎廠商進行研發(fā)布局。
擁有125年歷史的老牌輪胎公司固特異，也是其中的一員。1908年，固特異為首款量產(chǎn)汽車福特T型車提供輪胎。時隔115年的2023年，固特異與滴滴自動駕駛達成戰(zhàn)略合作，為滴滴自動駕駛出租車隊提供輪胎智能技術(shù)。
輪胎智能傳感器將為駕駛體驗帶來哪些改變，又將如何融入和助力自動駕駛系統(tǒng)？在《中國電子報》的專訪中，固特異首席技術(shù)官Chris Helsel與輪胎智能副總裁Werner Happenhofer向記者分享了他們的觀點。
固特異高層接受《中國電子報》記者采訪。右一為固特異首席技術(shù)官Chris Helsel，右二為輪胎智能副總裁Werner Happenhofer
傳感器開啟輪胎智能 車輛控制更精準
在1月9日-12日于美國拉斯維加斯舉辦的CES展會上，記者在西廳靠近門口的區(qū)域，看到了固特異以藍、黃為主色調(diào)的展臺。一家老牌輪胎企業(yè)出現(xiàn)在消費電子產(chǎn)品展覽會，且比鄰高通、Mobileye等汽車電子主力玩家，不禁令人好奇：輪胎將以何種方式與數(shù)字化、智能化掛鉤？
“隨著自動駕駛的發(fā)展，由駕駛員對周圍環(huán)境信息作出反應并反饋給控制系統(tǒng)的駕駛方式將不復存在。我們需要結(jié)合傳感器和軟件算法的智能輪胎技術(shù)，為車輛控制系統(tǒng)提供精確反饋。”Happenhofer告訴記者。
在固特異的模擬實驗室中，記者體驗了兩個圍繞輪胎傳感技術(shù)的駕駛演示。
首先是剎車距離的對比演示。在未啟動輪胎智能傳感器的前提下，記者在系統(tǒng)給定的初始速度下剎車閃避橫穿公路的鹿，剎車距離為180.97英尺；啟動輪胎智能傳感器之后，剎車距離為171.17英尺，縮短了9.8英尺。據(jù)固特異首席工程師Rebecca Bandy介紹，這項演示整合了固特異的SightLine輪胎智能技術(shù)與TNO（荷蘭應用科學研究組織 ）的防抱死制動系統(tǒng)算法，為防抱死制動系統(tǒng)提供了輪胎類型、磨損狀態(tài)等信息，實現(xiàn)了制動距離的縮短。
另一項演示是雨天過彎。在未啟動輪胎智能傳感器的前提下，記者只能憑自己的感覺在雨天場景中駕駛，在轉(zhuǎn)彎時因為車輛打滑碰撞到墻壁；啟動輪胎智能傳感器之后，車輛給出了50km/h的建議行駛速度，記者在該速度下行駛，順利過彎。這項演示將固特異的SightLine輪胎智能技術(shù)與采埃孚（ZF）的cubiX車輛運動控制軟件整合起來，使駕駛系統(tǒng)根據(jù)氣象數(shù)據(jù)和輪胎與路面的接觸情況，為司機提供建議速度或自動控制車輛減速。
“我們的技術(shù)在其中發(fā)揮了以下作用：一是獲取當?shù)貧庀髷?shù)據(jù)，了解路面是否潮濕；二是判斷輪胎是否脫離地面，視情況向駕駛員發(fā)出減速警告。即便駕駛者不減速，集成固特異輪胎智能技術(shù)的采埃孚控制系統(tǒng)也能自動控制車輛減速?！盚elsel向記者表示。據(jù)悉，固特異SightLine與采埃孚cubiX的合作成果獲得了CES 2024的汽車技術(shù)和領(lǐng)先移動出行類創(chuàng)新獎。
具體來看，SightLine包含輪胎傳感器和云端算法。其中，輪胎傳感器提供輪胎溫度、壓力、加速計、ID等信息。云端算法以這些信息作為輸入項，進一步計算輪胎花紋的磨損情況、輪胎與路面的接觸面等，以判斷輪胎的健康狀態(tài)和行駛狀況。
“有了這套系統(tǒng)，我們就能為不同類型的應用提供信息。在車隊管理場景中，我們可以為車隊運營方提供輪胎的健康狀況，比如輪胎是否漏氣——尤其是難以檢測的緩慢漏氣，這項信息非常重要，因為它可能會導致輪胎在路中間癟掉。”Happenhofer表示，“在ADAS 系統(tǒng)及緊急制動系統(tǒng)中，如果我們掌握了輪胎的信息和狀態(tài)，就可以為這些系統(tǒng)預先設(shè)定條件。比如在防抱死制動系統(tǒng)和緊急制動系統(tǒng)中，系統(tǒng)能夠根據(jù)輪胎與路面接觸狀況，調(diào)整制動力，縮短剎車距離。”
降低車隊三大成本 提升自動駕駛效率與安全
從長遠來看，智能輪胎技術(shù)能夠降低車隊運營的三大成本：燃油、駕駛員和輪胎成本。
其中，對輪胎成本和燃油成本的控制，可以通過保持合理的輪胎氣壓來實現(xiàn)。若輪胎充氣不足或過量，會改變輪胎接觸面形狀，導致輪胎磨損加速，縮短輪胎使用壽命，導致輪胎成本的上升。與此同時，輪胎接觸面變形會導致滾動阻力增大，增加每次輪胎轉(zhuǎn)動的能量損耗，也就降低了燃油經(jīng)濟性。而固特異通過智能傳感器實時監(jiān)測輪胎狀態(tài)，及時獲取輪胎是否漏氣、是否需要充氣等信息，幫助車隊將輪胎磨損程度控制在合理范圍，降低滾動阻力，從而控制輪胎成本并提升燃油經(jīng)濟性。
而降低駕駛員成本，需要通過自動駕駛實現(xiàn)。2023年11月，固特異與滴滴自動駕駛達成合作，為滴滴自動駕駛出租車隊提供SightLine技術(shù)。這是繼固特異將SightLine部署到Gatik自動駕駛車隊后，再一次推動智能輪胎技術(shù)向自動駕駛領(lǐng)域滲透。
“促使固特異與滴滴合作的根本原因，是雙方對駕駛效率和安全的共同追求?！盚elsel告訴記者。
搭載固特異SightLine技術(shù)的奔馳車型
他表示，交通運輸行業(yè)的關(guān)鍵詞是高效。“車隊要盈利，就必須保持高效。每輛車要時刻做好出車準備，不能出現(xiàn)胎壓不足導致半路拋錨等意外情況。我們通過傳感器監(jiān)測輪胎狀態(tài)，提醒駕駛者何時需要更換輪胎，助力車隊提升效率?！?
另一大因素是安全。傳統(tǒng)汽車需要手握方向盤、腳踩油門和剎車的駕駛者向駕駛系統(tǒng)提供信息，而自動駕駛汽車減少了甚至不需要駕駛者的反饋。因此，輪胎作為唯一接觸地面的部件，需要在自動駕駛的語境下填補駕駛者留下的空白，充當無人駕駛汽車的反饋機制，以提升駕駛安全系數(shù)。
為不同汽車制造公司及車隊運營商提供輪胎智能技術(shù)的過程中，固特異需要與各種車型的各類駕駛系統(tǒng)進行適配。Happenhofer告訴記者，軟件是實現(xiàn)以上過程的關(guān)鍵。大約七年前，固特異在開啟智能輪胎業(yè)務(wù)的同時，便建立了一支軟件團隊，吸納軟件算法開發(fā)、系統(tǒng)工程等技術(shù)人才，以支撐面向智能汽車場景的軟件集成服務(wù)。
“我們會先了解車輛的軟件架構(gòu)，尤其是操作系統(tǒng)和接口，找到應用固特異軟件技術(shù)的最佳方式和位置。在此基礎(chǔ)上，我們基于模塊化的整合方式，為車輛提供功能，并定制接口?！盚appenhofer表示，“從前，我們與汽車制造廠合作，為每一種原廠汽車適配輪胎；如今，我們會與負責安全和軟件系統(tǒng)的部門合作，結(jié)合軟件技術(shù)為指定車型研發(fā)輪胎?！?
技術(shù)與落地并行 輪胎科技的進化論
在L2+和L3級別自動駕駛逐步落地之后，產(chǎn)業(yè)界已經(jīng)啟動了對L4及以上級別自動駕駛的技術(shù)儲備，消費者也對更加智能的駕駛體驗充滿期待。與其他關(guān)鍵零部件一樣，輪胎傳感器也需要跟隨汽車智能化的腳步，在形態(tài)和功能上持續(xù)演進。
“現(xiàn)有傳感器的性能已經(jīng)有了顯著的提升，但體積和重量仍未到達理想狀態(tài)，我們會在尺寸、重量、能耗方面進行優(yōu)化。此外，我們還將為SightLine技術(shù)探索更多潛在應用場景。這是我們在2024年的主攻方向?！盚appenhofer說。
固特異CES2024展臺
與創(chuàng)新同樣重要的，是成果轉(zhuǎn)化。固特異團隊將輪胎傳感器的主要場景簡寫為“FACES”，暨車隊管理、自動駕駛汽車、網(wǎng)聯(lián)汽車、電動汽車、可持續(xù)性的英文首字母組合，接下來的重點是圍繞核心場景，推動技術(shù)創(chuàng)新落地?！斑@就需要將目光投向真實世界，關(guān)注現(xiàn)實情況，從中積累大量反饋，不斷創(chuàng)新解決方案?！盚appenhofer表示。
在采訪的最后，記者請兩位受訪者分別描述自己理想中的智能輪胎。
Helsel認為，理想的智能輪胎要成為通用汽車首席執(zhí)行官Mary Barra提出的“零事故，零排放，零擁堵”這一交通出行目標的“功臣”，以最為高效、省時的方式，讓駕乘人員安全回家、隨心出行，并減少對地球環(huán)境的影響。
Happenhofer表示，理想的智能輪胎首先要符合安全標準，在邁向L4—L5級別自動駕駛的過程中，固特異希望能與相關(guān)部門開展合作，助力智能輪胎安全標準的制定。同時，理想的智能輪胎不僅要滿足綠色可持續(xù)要求，還要充分考慮構(gòu)建技術(shù)解決方案的資源和成本，將價格控制在能被廣大消費者接受的范圍內(nèi)。
