在自动驾驶系统中,对汽车的控制执行系统的线控改装-[db:标签3]

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线控代表一个控制系统,它采用控制单元之间的电信号连接来控制和驱动执行机构,取代了传统的机械液压驱动。

线控技术最初用于航空业,汽车线控系统包括:节气门线控、转向线控、制动线控、油门线控和变速器线控。线控技术可以为汽车省去很多机械部件,降低车身重量,节省能耗。

自动驾驶系统中,对汽车的控制执行系统的线控改装,是必不可少的工作。有了这部分,自动驾驶的执行命令才能得到执行、反馈、调优。

相对而言,乘用车的线控系统比商用车要更普遍,对应的自动驾驶公司在进行技术研发时,所能得到可用的线控改装系统难度也不同。

业内人士表示,在自动驾驶卡车刚起步的时候,线控改装的成本不下百万元,很多初创公司都以以沃尔沃的车型为蓝本,类似于乘用车中的林肯MKZ。

如Uber在31日宣布关闭无人驾驶卡车项目,其前身是Otto, 该公司在位于北加州的无人驾驶汽车试验场GoMentum Station测试五辆经改装的沃尔沃卡车。

5月24日,智加科技(PlusAI)携手苏宁物流正式完成了行业首个L4级智慧物流“仓对仓”无人驾驶场景作业。作为全工况、真实环境下的功能验证,智加科技在测试中使用的车型也是沃尔沃的卡车,FH车型。

之所以选用沃尔沃的卡车车型,智加科技技术副总裁付强曾表示,是因为其线控改装在业内有一定的基础,创业公司更容易上手。但尽管如此,改装的费用也不菲。

欧美Tier1领先中的角力

沃尔沃很早就进入到了对自动驾驶技术的研究。早在2011 年,沃尔沃卡车便率先研发列队行驶即" 无人卡车车队"技术,并于5年后完成了全球首次跨国界测试。

沃尔沃也因此成为第一个在开放的高速公路实现完全自动跟车测试的汽车厂商。2017年11月15日,沃尔沃卡车首次向大众展出了两款适用于''枢纽到枢纽"货物运输的自动驾驶卡 。现场展示的沃尔沃无人驾驶卡车,也是基于沃尔沃FH平台打造,并且能够实现完全的自动驾驶。

卡车自动驾驶领域的巨头,除了沃尔沃还有奔驰这个巨头,早在2014年,梅赛德斯-奔驰展示了一款重型的无人驾驶卡车—Future Truck 2025,除了囊括摄像头、LIDAR、毫米波雷达等传统无人驾驶所需的感知传感器,还搭载有V2V、V2I等车联网系统。

这些卡车自动驾驶系统的正常运行,离不开线控系统厂商。作为商用车行业高级制动系统的领创者,威伯科可提供用于卡车和客车的先进紧急制动系统(AEBS)OnGuardACTIVE,电子控制空气悬架技术(ECAS)OptiRide,模块化的自动机械变速箱控制系统OptiDrive,电子巡航控制技术OptiPace系统。

威伯科已与中国的福田、宇通客车和比亚迪等三家商用车制造商签署了意向书,为其出口欧洲的下一代卡车和客车装备威伯科的OnGuardACTIVETM和OnLane™ 车道偏离预警系统。

2016年威伯科和采埃孚在德国进行了一项技术试验,主要是测试一项自动制动和转向的技术。这套自动制动和转向系统简称为EMA系统,该系统集成了威伯科的雷达防碰撞系统及其成熟的EBS、AEBS、ESC和车身动态控制系统,并与ZF的电动控制液压转向系统共同协作发挥作用。

除威伯科以外,还有博世、TRW(2015年被ZF收购)、大陆、SKF等厂商提供线控系统。TRW是全球领先的汽车安全系统供应商,生产制动、转向、悬挂等系统。1968年,TRW开发出世界上第一个电子控制的ABS系统,同时又在1986年研制出后轮驱动ABS系统。1996年和1998年先后开发出电子真空助力系统和制动辅助以及电动液压转向系统。又于2001年开发出自己的电子稳定性控制(ESC)。 

SKF为轻型卡车、非公路、材料输送和船舶等行业的车辆研发和制造机电解决方案。SKF电子停车刹车整合了电气控制单元(ECU)和嵌入式软件,其电子转向输入单元整合了电子控制单元(ECU)、嵌入式软件和 CAN 客车介面,可取代传统的转向管柱,提供稳定的转向输入功能,可安装于电子液压和机电线控转向系统中。 

国内技术刚起步

相比于欧美Tier1领先的技术,国内厂商还处在刚刚起步的阶段。具备卡车线控改装能力的企业,大都为商用车OEM企业。

2016年中国重汽发布了中国第一款拥有完全自主知识产权的智能卡车。中国重汽第Ⅰ代智能卡车基于重汽汕德卡C7H车型平台研发,给C7H装上了重汽研发的智能驾驶技术,其中就有线控转向系统(Servowin)。

重汽的智能化卡车项目源于2011年,到现在重汽已经成功开发电子化线控发动机启停系统、电子化线控油门系统、电子化智能选换档控制系统、电子化线控行车制动系统、电子化线控驻车制动系统(通过行车制动方式实现)、电子化线控转向系统。

2018年4月12日,重汽为港口量身打造的全球首台L4级无人驾驶电动卡车,在天津港开启试运营。这款无人驾驶电动卡车运行原理为由人工智能算法等,根据周围的环境,生成油门、转向、刹车等控制量,通过车载整车控制器控制卡车底盘,操纵卡车运行。

陕汽集团制定了“智能卡车实现完全无人驾驶”的计划,通过引进技术源码,自主化技术转化,突破了传统重卡底盘无法电控的“瓶颈”。

2016年,图森未来与陕西重型汽车有限公司签订了在商用车上应用智能驾驶系统的深度技术合作开发协议。2017年初,陕汽第一辆智能化驾驶重卡技术底盘改制新平台车型,顺利通过智能化底盘技术条件验收,并进行了实车试验,顺利完成了低速状态下车辆的智能驾驶。线控转弯、线控制动、定速跟随前车等功能得以实现。

2017年初,一汽在长春一汽技术中心首次演示了无人驾驶卡车,同时发布了“挚途”商用车战略,明确了解放智能卡车未来发展的三个阶段规划。

到2025年完成解放挚途L5级自动驾驶产品开发,具备全工况自动驾驶功能,并完成解放挚途开源设计平台建设,针对关键技术逐步向全行业开放,通过技术引领和输出,推动中国商用车行业发展。

2016年11月14日,福田汽车与百度联合推出了无人驾驶超级卡车欧曼EST-A,卡车搭载“iFoton”车联网云平台,实现与外部信息的实时联通;在感知方面,采用雷达加相机识别周边环境,融合高精地图实现车辆定位;自主研发控制策略完成驾驶过程,如Automatic,自动化配置,AMT、AEBS、自动控制等 ;Air-suspension以电控空气悬架底盘。福田无人驾驶卡车有望于2025年实现量产。

业内人士表示,商用车无人驾驶线控系统的改装,国内的一些商用车OEM厂商基本都有这样的能力,线控改装包括转向、制动、油门、变速器等,不同系统的改装难度不同,其中转向功能的线控改装是一大难点。

完全整合式主动转向功能是实现车辆自动驾驶的关键一步,这要求主动转向系统必须能够通过电子控制器激活车辆的转向功能,并且可以根据控制器的信号做出适当反应。

目前,满足这些要求的转向器也仅有国外产品,但其不提供技术支持,国内代理商也仅能提供少量外文原版的信号列表,具体的信号控制时序,还需要自己进行不断的试验获取。

国内的OEM在逐渐掌握线控改装的能力,市场上卡车的线控改装成本相比两年前也有所下降。但不同于乘用车,民间拥有改装卡车线控能力的公司并不多,同时也难以获得行业的信任。

Tier1瞧不上、国内跟不上

商用车线控系统的普及度并不高,目前国内OEM也都处在起步阶段,部分大型OEM拥有研发能力,会进行自主研发。

但另一方面,线控技术在国外发展比较成熟,类似于博世、威伯科、奥托立夫、TRW(已经被ZF收购)、JTEKT等Tier1拥有成熟的技术,但由于不同国家之间对于车的安全标准不同,使得国外Tier1同国内OEM对接时存在一定距离。

因此大部分Tier1面对国内OEM的需求,重视程度都不够,多以项目的形式对接。

纵使如此,国内OEM也少有跟国际Tier1合作的机会。业内人士表示,Tier1合作的门槛很高,改一套线控系统的价格在数千万左右,国内厂商难以承受。同时在出货量上,OEM也不占优势,因此Tier1并不屑于国内OEM的合作意向。如此一来,愿意给国内OEM提供线控系统的Tier1,就少之又少了。

因此,对于国内的一些OEM以及商用车线控改装需求的公司而言,只能调头寻求国内一些公司的帮助。

线控系统的改装并不容易,有业内人士表示,商用车线控系统的改装中,制动是一大难点,4.5吨的一般是油刹,8吨以上的都是气刹。气刹的进气出气量变化是线性的,油刹的则是非线性的,因此做线控系统改装的时候前者的难度要远小于后者。

因此气刹的线控改装技术较为成熟,很多公司都可以做,而油刹的则大都还处在研发中。能做油刹线控改装的公司并不多,因此对于想做商用车线控改装研究测试的公司而言,改装成本也价格不菲。

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