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百年博世的ADAS霸主之路

作者:匿名 热度:4252 时间:2019-11-08 20:23:40

照片来源@ vision china

文|汽车之心(身份证:自动位),作者|牧之,编辑|王德夫

全球汽车工业的发展和汽车产品的演变离不开许多一级汽车供应商的长期进步和创新,他们一直在相互实现。在智能汽车时代,全球互联网巨头和自动驾驶明星公司头上戴着光环,计划给传统汽车行业带来一场智能革命。然而,任何技术创新都不可能在一夜之间实现。汽车已经诞生了一百多年,可以发展成今天的形式。这是通过漫长的一夜克服众多挑战的结果。

就全自动驾驶而言,行业中最有经验的玩家waymo仅仅探索了10多年。尽管自行车智能现在已经很好地实现了,但要真正大规模登陆还为时过早。

该行业的参与者和资本更多地押注于未来50年甚至更长时间内人类的未来交通前景。然而,在当前的5-10年中,我们在汽车产品形式上所能看到的最大创新仍然应该是adas系统/低级自动驾驶功能成为所有类型车辆的标准配置。

汽车产品将越来越稳定和安全,交通系统也将达到较低的事故率。安全正是汽车技术进化过程中要遵循的铁律。

毫无疑问,在这个过程中,市场上的旧一级汽车仍将像传统汽车时代一样发挥重要作用,因为它们有着深厚的历史背景和宝贵的技术遗产。

当然,保持自满是不可取的。他们还需要不断转变和适应市场的需求。

因此,在adas系统/低级自动驾驶功能真正成为汽车的流行甚至标准之前,让我们来看看德国的旧一级汽车是如何积累了深厚的技术基础的。“大象如何转身”适应智能汽车市场的需求?

这一级是133岁的德国博世,与世界上第一辆真正的汽车同龄。

1886年11月15日,罗伯特·博世创立了“精密机电工程车间”,这是博世公司的最初面貌。

在项目车间开始时,只有两名员工负责制造和安装各种电气设备,包括电话系统和远程电子水表。

1887年,在工程车间建造几个月后,罗伯特·博世(robert bosch)应客户的要求,根据科隆发动机制造商deutz的产品制造了磁电点火装置。他在电磁学的设计上做出了重大改进。

磁电点火装置的目的是产生电火花点燃固定内燃机中的空气-燃料混合物。十年后,博世率先将磁电点火装置应用于汽车发动机,从而解决了汽车工程早期发展面临的重大技术问题,并获得了大量订单。

随着车用磁电点火装置的进一步发展,博世在1898年赢得了第一批订单,并开始成为汽车零部件供应商。

该公司的业务逐渐从电气设备安装转向专业汽车零部件。曾经,它几乎垄断了磁电点火系统市场。1913年,全球市场份额超过90%,两年后,其总产量增至200万台。1927年,博世全新的汽车技术部诞生了卡车柴油喷射系统,自1936年以来,该系统已成功应用于乘用车,为后来的汽油喷射系统奠定了技术基础。经过漫长而残酷的第二次世界大战后,博世在20世纪50年代开始了各种产品领域的技术创新。

1951年,引进了机械汽油喷射系统。1958年,发电机调节器装置的电子元件被开发出来,这是汽车电子领域的一个开拓性的探索。自20世纪60年代以来,博世开始在汽车技术领域进行大胆的探索和创新,生产出许多能够改变汽车工业历史的关键产品和系统,包括:

1967年引进的电控汽油喷射系统。

防抱死制动系统于1978年批量生产;

Edc柴油机电子控制系统,1986年;

1989年,欧洲地区历史上第一个独立的汽车导航系统“蓝宝旅游飞行员”启动。

1995年,博世获得大规模生产esp(电子稳定程序)系统专利。

1996年,博世收购了alliedsignal的制动业务,这是对汽车技术的一项重大投资。

1999年,博世和ZF建立了一家合资企业,主要生产汽车和商用车辆的转向系统。

进入21世纪,博世作为汽车供应商,已经拥有包括内燃机动力系统、制动系统、转向系统、导航系统和主动安全系统在内的汽车零部件业务,其触角延伸到世界各地。

在整个20世纪,博世成为当今顶级一级汽车。在此期间,必须提及两个主要的主动安全系统/产品。

因为这两项创新与当前热门adas系统/低级自动驾驶,甚至全自动驾驶密不可分。

一个是博世首创的abs防抱死制动系统。

博世于1978年6月开始大规模生产abs系统。

自此,abs成为所有汽车主动安全系统的发展基础。该系统可以防止车轮抱死,使车辆即使在完全制动的情况下也能保持稳定,驾驶员可以采取避让行动防止事故发生。

凭借其电子控制技术,博世abs已成为第一个最有效和最可靠的车辆安全解决方案。相关数据显示,自20世纪初以来,人们一直致力于车轮防抱死制动的研究,这不仅针对汽车,也针对火车和飞机。

博世在1936年注册了第一项此类专利。回顾早期应用于汽车的设计,由于是“机械”控制,也存在同样的问题:过于复杂、故障率高、运行速度慢。

1964年,德国公司teldix开始研发第一套全电子控制系统,两年后取得成功。由于投资太大,abs最初的应用仅限于铁路车辆或飞机。

1970年,泰迪克斯和梅赛德斯·奔驰共同开发了第一款道路车辆原型——ABS 1,这是第一代防抱死制动系统。然而,第一代abs系统的性能仍然需要改进,因为它使用了大约1000个模拟元件和安全开关,导致系统的可靠性和耐用性不能满足大规模生产的要求。

1975年,博世从teldix获得abs的研发成果。通过工程师的专业技术,特别是集成电路的应用,该系统中的电子控制元件数量已经减少到140个。

最后,经过14年的发展,博世于1978年开始成功批量生产第二代abs。该系统已成为梅赛德斯-奔驰S级和宝马7系豪华车的可选配置。从那以后,工程师们一直致力于简化系统。

1989年,abs集成控制单元投入大规模生产。由于其紧凑的设计,它可以直接安装在液压模块上,这大大减轻了abs的总重量。

1993年,博世工程师通过使用新电磁阀开发了第五代abs系统,并在随后几年开发了5.3和5.7版本。

新版本的主要特点是进一步减轻了系统重量,增加了一些附加功能,如电子制动力分配功能,取代了安装在后桥上的机械比例阀。

博世abs 2液压调节器和控制单元

博世工程团队测试abs系统

事实上,腹肌的前三年非常困难。从1978年到1980年底,博世总共销售了24000套abs系统。

经历了一段困难时期后,abs系统的普及程度不断提高。到1985年,世界上新制造的汽车安装abs系统的比例首次超过1%。通用汽车还决定将abs列为其主要雪佛兰汽车系统的标准设备。

今天,abs系统已经成为世界主要汽车市场生产的大多数汽车的标准配置。除abs系统外,博世的另一项重要创新是专利esp系统。基于abs的功能,博世先后于1986年开发了牵引力控制系统(tcs)和1995年开发了电子稳定程序(esp)。

所谓esp实际上是一组用于车身稳定性控制的综合策略,包括abs和牵引力控制系统(TCS)——也称为驱动轮加速打滑调节(asr)。

可以说esp是基于这两个系统的功能扩展,而不是作为独立配置存在的系统,旨在改善车辆的操纵性能,同时有效防止车辆在达到其动态极限时失控。博世esp诞生于1983年,其工程师通过优化abs控制提高了车辆在完全制动期间的稳定性。

在接下来的几年里,增强型abs系统不断改进,并于1987年获得专利。

1991年,博世与戴姆勒克莱斯勒合作。双方于1992年建立了一个联合项目基地,以发展和完善专门用途英语系统。

Esp通常由传感器、驾驶计算机和执行器组成:传感器负责收集车身驾驶数据的状态;驱动计算机负责分析这些数据;执行器将根据分析结果对行驶中的车辆采取措施。1995年3月,博世esp开始大规模生产,并首次在梅赛德斯-奔驰S级汽车上组装。

未来几年,esp系统不断改进,最新的博世esp已经达到第九代。

第九代esp不仅在原有的车身稳定性控制上不断改进,还为车辆增加了许多实用功能,如车道检测、碰撞报警、自适应巡航等。

当然,这必须与博世推出的毫米波雷达传感器相结合,才能实现相应的功能。

例如,配备第九代esp升级版的车辆将配备博世的第三代远程雷达传感器(lrr3)。这些系统相互配合,实现具有启停功能的自适应巡航控制。

博世第九代esp Bosch是esp的发明者,但随着机电一体化技术的发展,许多制造商也开始生产与博世esp功能相同的汽车零部件。

由于博世已经注册了“esp”的专利商标,其他制造商不能称其电子车身稳定系统esp,而是esc(电子稳定控制)。

德国博世、美国天合联盟、德国大陆特维斯、日本电气、日本艾欣和美国德尔福是全球电子人体稳定系统的六大供应商。随着汽车安全性和舒适性要求的不断提高,esp也成为许多国家和地区的标准配置。2002年,博世在上海宣布,其底盘系统开始在中国本土制造。博世底盘系统由底盘管理系统(包括abs和esp系统)、基本制动系统(制动钳和鼓式制动器等)组成。)、助力器总成等。这也意味着大量家用车辆需要这种主动安全系统装配要求。

2008年,博世在中国制造的150万块abs在博世汽车零部件(苏州)有限公司下线,同时国内车型的组装率也随着esp需求的增加而提高。

据了解,肖鹏g3车型配备博世第九代esp系统。

从abs系统的大规模生产到esp系统的专利,博世在汽车制动和转向系统领域的主导地位也已经确立。

近年来,博世在这些领域不断创新。不可忽视的关键产品之一是智能助推器iboster。

博世ibooster产品

根据工作原理,iboost通过踏板行程传感器检测iboost输入杆的位移,并将位移信号发送给控制单元。

控制单元计算将由马达产生的扭矩需求,并且二级齿轮装置将扭矩转换成增压阀体的伺服制动力。

助力器阀体的输出力和助力器输入杆的输入力共同转化为制动总泵中的制动液压。非常重要的是,ibooster在辅助时添加了一个计算过程,该过程将计算车辆需要制动多少力,然后辅助驾驶员“踩”制动踏板。与传统的真空助力器相比,iboster更加灵巧。

当然,ibooster计算速度非常快,而且没有必要担心它会影响制动时间。Ibooster无需驾驶员踩下制动踏板即可实现主动增压和停车。

与电潜泵系统相比,获得所需制动力的速度提高了3倍,并可通过电子控制系统进行更精确的调节。这是自动紧急制动系统(aeb)的一大优势。此外,为了增加车辆制动的稳健性和安全冗余性,博世为ibooster建立了多种备用方案来处理故障情况,以确保驾驶员能够在制动机械结构不发生故障的前提下制动车辆。

其中之一是使ibooster和esp系统相互冗余。一旦ibooster出现故障,esp系统将接管并提供制动帮助。

我们应该知道,这种冗余备份对于未来自动驾驶功能的实现具有很高的价值。因此,博世在提及其自动驾驶制动策略时,总是公开自己的优势组合。

今天,ibooster产品已经发展到第二代。2019年3月,博世亚太地区第一个智能助推器生产基地在南京建成,耗资7.7亿元。这表明博世对这种先进的汽车制动附件寄予厚望。另一个值得一提的创新是博世新推出的线控转向系统。

该系统取消了传统转向系统中间轴的连接,通过数字信号执行转向指令的传输,弥补了可识别的转向过度或转向不足,提高了自动驾驶的安全性。

装有这种系统的车辆将有极好的能力向左转动方向盘,向右转动车辆。同样,博世也为该系统配备了完全冗余的软件和硬件解决方案。线控转向技术的基础是电动助力转向系统,adas和自动驾驶的许多功能都是通过电动转向系统实现的——如车道保持辅助、交通拥堵辅助、停车辅助、车道偏离报警等。

业内一些人认为线控转向技术已经使汽车工业朝着自动驾驶迈出了一大步。

博世的电动转向装置积累了技术并不断创新,这给了博世如此深刻的历史背景。

无论是abs、esp、ibooster还是线控转向技术都是提高车辆操纵安全性的重要技术,这些技术也具有非常重要的通用性,即它们可以帮助博世更好地开发adas、低级自动驾驶甚至全自动驾驶。

因为这些技术具有发展的继承性,也可以相互帮助,相互冗余。博世花了100多年的时间来奠定这些技术基础。

在未来5-10年内,汽车行业正在为adas系统/低级自动驾驶功能成为各种车辆的标准配置做准备。

因此,从现在开始,我们可以开始欢迎adas/低级自动驾驶功能总成的热潮。

数据显示,早在2013年,欧洲新汽车碰撞测试计划欧洲ncap就要求大型商用车配备自动加速装置(aeb)。2014年,欧洲ncap还提议,客车必须至少配备aeb、acc、ldw、lka和其他主动安全技术中的一种,才能获得五星评级。

同年,日本国土交通省国土交通厅也宣布aeb将被纳入安全评分系统。

美国早些时候制定了adas相关技术的标准和法规。2011年,美国公路安全局宣布,fcw将被纳入车辆安全评分。然后在2015年,国家公路交通安全管理局宣布将从2018年开始重新调整五星级评估系统。标准aeb是新车获得五星级评价的必要条件。

在中国,adas相关标准的立法也在不断完善。在此之前,对客运和货运车辆的adas功能有强制性要求。

博世已经准备好迎接adas时代的到来。对于adas系统和先进的自动驾驶系统,博世将其分解为三个层次:感觉、思考和行动。

博世adas系统在汽车制动和转向领域积累深厚,在执行层面(act)拥有足够的技术支持,包括esp系统、ibooster产品和线控转向系统等。其负责车辆的横向和纵向控制。

这些产品背后是博世底盘控制部门的全面承诺。当然,博世卓越的传感器技术对于实现许多adas系统功能/低级自动驾驶功能也是不可或缺的,这涉及到感知层面。

就传感器产品阵列而言:

博世的毫米波雷达已经发展到第五代。

多功能/立体摄像机也发展到第三代,增加了卷积神经网络技术。第六代超声波雷达传感器;

第二代近距离摄像机和扫描系统;

此外,博世还在开发扫描激光雷达,这是高阶自主驾驶能力的技术储备。这些产品深受博世汽车电子公司的青睐。

博世部分传感器产品 而在思考层面(think),博世内部也在不断迭代自家的域控制器产品(da

 
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