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自动驾驶轮胎哑火?或20年后才有发展

来源:中国汽车新闻网 | 2021-02-23 10:27:36
从目前来看,将此项技术真正应用于日常生活还为时过早,因为首要的是5G网络环境的成熟,然后将由汽车制造商来主导进程。”

“自动驾驶的轮胎产品蓝图在未来20年将进一步发展”。倍耐力全球研发和Cyber轮胎副总裁皮耶安杰洛·米萨尼(Pierangelo Misani)近日就自动驾驶轮胎的发展表示。

随着自动驾驶及新能源汽车的快速发展,各轮胎企业也在自动驾驶汽车专用轮胎方面积极布局。近两三年,自动驾驶轮胎的宣传火热,头部轮胎企业也都推出了自己的概念性产品,但到目前为止,尚未有一款针对自动驾驶汽车的轮胎应用上车。

自动驾驶时代,轮胎会变成什么样?未来前景几何?还有哪些技术难题?到底什么时候能应用?

轮胎不再只是圆的

“想象一下,一旦自动驾驶开始普及,原先辅助我们辨别道路情况的车内车外后视镜、车灯等配件或许就失去了原有的作用,等待他们的结局或许是被淘汰。” 东京德勤会计师事务所合伙人周磊表示。

现实的确如此,摄像头取代反光镜片已经成了汽车后视镜的趋势,雷克萨斯ES和奥迪e-tron等车型都推出了数字后视系统,甚至在商用车上,奔驰Actros旗舰卡车也采用了数字后视系统。

而应对自动驾驶和智能网联,轮胎作为车辆与地面的唯一接触点,要应对各种路况,就必须要做到全能。目前自动驾驶轮胎也有很多不同的产品技术路线,还有例如球形、真空、椭圆形等。

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图片来源:米其林

2017年,米其林推出了一款代号为“Vision”的3D打印轮胎,它无需充气且寿命超长,车辆跑到报废也无需更换轮胎,这款产品主打舒适、安静,并且适用全路况的。

米其林研发部门副总裁 Terry Gettys 表示:“一旦乘客愿意将方向盘操控权交给电脑,他们也就自动放弃了所谓的驾驶乐趣。因此,如何提高车辆的舒适程度并降低行驶噪音成了用户体验的关键部分。”

除了“Vision”,米其林还在和通用汽车共同研发“Uptis真空轮胎”,该研究最终的目标是在2024年前将这一款真空轮胎应用到通用旗下的雪佛兰Bolt电动车及由该款车型作为平台所研发的无人驾驶汽车上。

并且真空轮胎将不再需要备用轮胎、汽车千斤顶和轮胎压力监测系统等辅助工具,做到了进一步减轻车体重量、提升节能效果等。

但其实,这种真空的轮胎并不新鲜,摩拜单车早在几年前就已经应用上了。相比于真空或者镂空的轮胎,球形轮胎更加受到关注。

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图片来源:固特异

2016年的日内瓦车展上,固特异展示了一款名叫“Eagle-360”的概念轮胎,这款轮胎的特殊之处在于,它是3D打印的,而且是一个球体,并通过磁悬浮与车身连接。固特异方面认为,球形轮胎是提供终极机动性的关键,这种多方向轮胎可以向四面八方运动,从而有助于乘客安全。

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固特异Eagle-360轮胎概念展示(图片来源:固特异)

Eagle-360的设计还体现了仿生学的元素,比如其胎面就是模仿脑珊瑚的图案,其胎面沟槽的底部有类似天然海绵的材质,它在干燥时比较硬,但是一旦变湿就会软化,这样不仅可以提升汽车的驾驶性能而且会在湿滑的路面更加安全。

相比与固特异、米其林的更为前瞻、激进,也有一些企业如马牌、住友等的自动驾驶轮胎似乎更为保守。

日本住友橡胶工业预计2023年推出一款采用主动胎面技术的新概念轮胎,可以积极改变胎面橡胶的功能,以此应对道路状况的变化。

德国马牌发布的ContiSense利用内嵌在轮胎的传感器持续监测胎纹深度和温度,如果系统检测到有任何异物刺穿胎面,轮胎内置电路就会立即闭合,并向驾驶者和控制系统发出警报。

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图片来源:马牌

马牌的另一款概念轮胎CotiAdanpt的核心结构是通过集成在车轮的微型压气机调整胎压,配以可调整宽度的轮辋,从而根据不同路况调整轮胎与地面接触块的大小。

传感器才是核心

“自动驾驶轮胎基础的功能是满足安全,但最深层和长远的是要考虑是各种路况下的电脑反应,轮胎再好,解决不了AI的问题,也是没有用的。”一位汽车行业的资深人士说道。

不难发现,不管是3D打印轮胎、真空轮胎还是球形轮胎,从外形设计上看,首先都是满足的基础安全性,但考虑到未来自动驾驶、智能网联,轮胎都必须参与信息数据的传输、处理。上述如米其林、马牌、固特异的轮胎也都是嵌入了感应技术,以与车机互联传输信息。

“作为让汽车的智能终端,轮胎必须更快、更完整地读取道路信息,同时其传感器需要同自动驾驶的人工智能系统联合。”倍耐力方面向盖世汽车表示,所有自动驾驶领域的参与者,都试图充分利用轮胎提供的信息。

固特异的IntelliGrip轮胎采用先进的Chip-in-Tire嵌入式感应技术,可以感应包括路面情况以及天气条件在内的驾驶环境,遇到湿滑路面时,传感器能在第一时间内将信息传递给汽车,同时,先进的主动耐磨技术可以评估轮胎的工作状态。

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图片来源:固特异

2019年的东京车展上,丰田汽车公司推出的CONCEPT-爱i Ride概念车,就率先搭载了固特异IntelliGrip轮胎,该轮胎还帮助自动驾驶汽车收集包括道路上的其他车辆、驾驶者、行人以及城市公共设施网在内的海量数据,整个过程不需要驾驶者主动介入。

固特异“Eagle-360”球形概念轮胎的每个轮胎中的传感器还可发送道路条件数据到其他轮胎。初步研究证明,固特异的新旧智能网联轮胎均可实现制动距离缩短高达30%。

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图注:普利司通为自动驾驶汽车开发新一代传感器技术 图片来源:普利司通

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图注:智能应变传感器运行示意图 图片来源:普利司通

2020年1月,普利司通发布新一代传感器技术,采用新一代物联网(IoT)技术,除了追踪轮胎充气压力和温度外,此一智能应变传感器还可以测量轮胎使用时的动态变化,并采用一种专有算法将智能应变传感器收集的数据转换为轮胎荷载和磨损信息,然后将该信息收集起来发送到云端。

2020年底,米其林宣布计划在2023年前在其生产的所有汽车轮胎中加入射频识别(RFID)芯片,以记录数据并对车辆状况进行评估。

借助轮胎与车辆之间的通信,RFID技术将使高级驾辅助系统(ADAS)等功能更好的适应轮胎特性。例如,轮胎在冬季与夏季需要不同的制动特性,一旦轮胎也具备智能网联功能之后,就可以更好的发挥高级驾驶辅助系统的先进功能了。

除了提高安全性,加入传感器后的轮胎,还有更多的商业可能。

米其林将可跟踪每条轮胎的整个生命周期,通过“预测性维护服务”提升售后效率,也可以允许对回收进行验证,并且提升能源回收项目的效率。而随着汽车的联网程度越来越高,米其林也正在与汽车制造商合作开发算法,探索轮胎智能化的更多可能。

5G是应用的关键

“虽然这些高新的概念理想很丰满,但是目前还没有一个真正的应用。”上述资深业内人士说道,“而这主要是因为成本和通信受限”。

盖世汽车发现,虽然前几年关于球形轮胎、真空轮胎、蜂窝轮胎等全新概念的自动驾驶轮胎大为火热,但近两年,几乎所有从轮胎企业都更加务实的从传统汽车轮胎与新技术改造着手。

如2020年11月,住友橡胶宣布的通过监测胎压数据和接收轮胎故障维修信号,成功开发出支持4级自动驾驶汽车(基于交通基础设施的高度自动驾驶)的远程胎压监测系统,虽然技术先进,但据了解,大多数轮胎企业也都有类似的研究。

倍耐力也将自己的研发方向锁定在了电动车轮胎技术Elect和Cyber轮胎上,并不断精进。

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图片来源:倍耐力

在今年年初的媒体沟通会上展示了其ELECT™电动车轮胎技术和倍耐力内部自修补技术,前者旨在适应电动车高扭矩特性,提供强大的抓地力和低滚动阻力、同时具有噪音排放低的特点,后者能够确保被外物刺扎的轮胎在不漏气的情况下继续行驶,提升驾乘安全。

韩泰轮胎的研发还只侧重在改善轮胎性能,其研发出的 "虚拟配方设计系统( The Virtual Compound Design system)",主要是通过人工智能(AI)分析来预测轮胎配方特性,以此得到材料的优化组合方案,进而优化轮胎性能,同时可将研发周期缩短50%。

“以马牌两个技术为例,相比之下,ContiSense还好,ContiAdapt系统离现实还有很大的距离要走,它包含了智能可变轮辋、智能集成气泵以及各种传感器在内的多种技术,这都不是容易的事。”一位轮胎工程师向盖世汽车表示。

“即便是在技术上能够实现,但在成本上根本无法让人接受,毕竟轮胎是一种消耗品,再怎么耐损,它的相对损耗也是较大的,像ContiAdapt概念轮胎超越了轮胎的概念,而是一种物联网智能轮胎系统。”上述工程师说道。

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图片来源:博世

上述业内分析人士也表示,在车联网、物联网的大生态中,具有感知能力的自动驾驶轮胎跟摄像头、雷达传感器等属性相似,其作用都是在感知、处理、计算,自动驾驶汽车需要连接到边缘计算服务和云计算,以便实时做出决策,并将分析结果发送回其制造商,从而实现性能的持续改进。

但这也就对信息的传输、共享所耗时间,也就是传输速度有很高的要求,不过目前,自动驾驶最好的网络环境5G通信技术尚未普及。

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图片来源:倍耐力

作为第一个将轮胎接入5G网络的企业,倍耐力也坦承:“轮胎是首个可以探知道路潜在危险的部件,如水坑或冰面,如果轮胎可以收集和传输这些信息,信息共享所耗时间便可以极大程度地缩短。从目前来看,将此项技术真正应用于日常生活还为时过早,因为首要的是5G网络环境的成熟,然后将由汽车制造商来主导进程。”

对于自动驾驶的前景,倍耐力表示:“自动驾驶技术的发展基于越来越复杂的用例,产品蓝图在未来20年还将进一步发展,可能涉及人工智能、传感器融合和5G技术。”

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