汽车背后的巨人:参访博世汽车技术创新体验日

汽车工程师之家2020-03-25 13:51:18

 胡莹&吕一星


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博世,全球领先的汽车技术与服务供应商,近日在苏州成功举办了“第二届博世汽车技术创新体验日”。盖世汽车记者有幸参与了本次的汽车技术创新体验日的活动,本次全方位展示了涵盖互联驾乘、自动驾驶、清洁动力等领域的博世创新与本土化解决方案,从核心传感器,到软件系统再到网络服务,博世俨然已成为城市交通出行整体解决方案供应商。

作为隐藏在整车企业背后的巨头,博世有着比很多主机厂还要深厚的技术背景以及强大的研发实力,构成了一个极为庞大的技术帝国。在此次博世汽车技术创新体验日中,博世展示了其相当多的业界领先的技术:

1.自动驾驶技术:成就智能交通“零事故”愿景

自动驾驶技术是目前汽车业热炒的一个概念。作为世界顶尖的技术及服务供应商,博世公司在技术上自然也有其领先之处。

高速公路辅助——为单调乏味的高速公路行驶提供支持

通过配备博世的雷达传感器(前/后)和智能摄像头,该功能可在0-130 km/h 的速度范围内实现高速公路部分自动驾驶,包括纵向和横向的自动引导。当角雷达和后雷达探测到变道的可能时,在得到驾驶员确认后可实现自动变道,在极大程度上缓解了高速公路单调乏味的驾驶,从而实现安全、轻松的行驶。此次试乘车辆长安睿骋,即配备了博世的高速公路辅助系统,5个中距离雷达传感器加1个智能摄像头的配置。

图:博世高速公路辅助系统

而目前搭载在长安睿骋上的无人驾驶系统,就是博世公司与长安汽车合作研发的产品,目前长安汽车已进行了2000km的路测。预计未来几年技术成熟时会推向市场。


长安的无人驾驶车睿骋,配备了博世高速公路辅助系统,全车搭载5个中距离雷达传感器加1个智能摄像头的配置。

在行驶过程中,其部分原理与ACC自适应巡航功能类似,可以使车辆在高速公路上跟车行驶。但功能要远比ACC自适应巡航强大。在雷达、摄像头以及软件识别算法的测算和配合下,可以让整车在不受驾驶员操纵的情况下实现自动驾驶。

近距离摄像头——泊车与操控的新角度

博世的近距离摄像头拥有卓越的画面质量和低光照性能,在最严苛的停车情况下也能确保一览无余和完全控制,在泊车和停车操控时提供便利并减轻压力。博世的3D环视系统由车辆上安装的四个近距离摄像头组成,每个摄像头都拥有百万级像素和190度的广角镜头,能够捕捉车辆周围的整个环境,为驾驶员泊车时提供全方位视野。基于先进的可视化技术,显示屏可呈现高保真、无变形的3D图像。驾驶员还可根据情况选择任意视角,泊车区域的小障碍物也将清晰可见。全新的BMW 7系即装备了博世3D环视系统,可以实现泊车线和路缘石识别、无缝智能场景切换、全自动校准、动态辅助线、镜头污物检测等功能。

图:博世高清3D环视系统

图:博世3D环视系统的高保真图像

而这一技术目前应用最为广泛的领域,是倒车影像功能。通过摄像头和软件算法,实现360°全景影像,为驾驶员泊车提供帮助。

全自动泊车辅助——轻松自如地自动停入或驶出泊车位

博世的自动泊车辅助系统,通过安装在车身周围的12个超声波传感器和多摄像头,结合传感数据融合算法来实现自动将车停入或者驶出停车位。在车辆自动泊车时候,驾驶员可以自己选择停车时候待在车里还是在车外。即使是空间比较有限,车门无法打开的情况也不是大问题。在这种情况下,驾驶员可以下车,在选定区域的前方,通过操作车钥匙或者智能手机,开始自动泊车。车辆可以自己进出停车位,不需要任何人在车上操作。当然,驾驶员也可以随时监测车辆周围的环境,以保证安全泊车。自动泊车仅仅在驾驶员按动遥控按钮时候持续运行。

图:博世全自动泊车辅助APA


该系统目前搭载在长城哈弗H7上。

开门报警功能——博世为中国本土创新开发的附加功能

在驾驶员打开车门时,往往注意不到后方的潜在危险而导致意外发生,博世中国本土开发的开门报警功能用于提示驾驶员来自后方的潜在碰撞。行人、自行车以及汽车都可以触发这样的报警。这一功能通过两个装在车辆后方的,持续监测驾驶员行为以及车身周边环境的博世后雷达来实现。当车辆后方有行人或车辆接近,如果此时驾驶员试图打开车门,而碰撞有可能发生时,就会在开门侧通过声音和图像提前进行报警。接近速度越快报警触发的越早。


图:博世开门报警功能

智能安全系统——先进安全为人人

该系统在不可避免的意外情况下提供最好的决策和保护。通过对外围传感器、被动安全部件以及制动和转向部件的联网,该系统可以明显减少针对头部、胸部和颈部的伤害,是对安全功能的增值,包含了集成式碰撞探测、个性化乘员安全、碰撞位置预调整等功能。集成式碰撞探测是一种通过外围传感器和碰撞传感器的确认来优化约束系统的系统策略,当外围传感器侦测到即将发生事故时,气囊和座椅安全带可以更早地被触发。个性化乘员安全功能基于个人数据和乘员的位置信息,来调整约束系统的触发和部署。碰撞位置预调整能够在车辆全力制动前通过调整安全带、背部和头枕让乘员处于一个理想的座椅位置,如果发生后续碰撞,则会针对乘员的位置触发优化的约束系统和策略。智能安全系统是实现部分、高度和完全自动驾驶的必要条件,为未来自动驾驶的发展提供最大的安全保证。

图:博世智能安全系统

图:真实碰撞场景下智能安全系统解决方案

2.高效内燃机与电气化技术:驱动未来智能交通

低压混合系统48V电池

博世的48V系统包括助力回收电机、DC/DC转换器和48V电池,其中,48V电池是核心组件。车辆制动时,48V电池可以储存回收的制动能,而后直接将其提供给车辆驱动装置,并供应给车辆电气系统。车辆减速时,助力回收电机回收能量,并将其储存到电池中。该能量可用于提供动力辅助和稳定车辆电器网络。博世48V电池设计紧凑,可灵活布置;被动冷却,可实现静音运行;无需额外冷却装置,易于车辆系统集成。同时,该电池性能可靠,使用寿命长。

图:低压混合系统48V电池

柴油系统传感器

从燃油混合到尾气后处理的所有功能都依赖于精确、实时的尾气系统的信号。博世专门开发了相应的传感器用于尾气后处理的控制和监测。传感器提供精确信号使发动机的燃烧更加经济清洁,符合当前和将来的排放标准以及OBD(车辆故障诊断)法规。可以用于乘用车、轻型车和商用车(道路或非道路使用),并支持12V和24V供电。

电动车智能热管理系统

博世的整体化热管理系统,可以使电动汽车在冬季的制热和夏季制冷都能够实现经济、高效和节能。通过热管理系统所节省的电池电量使得电动汽车的续航里程(在冬季城市路况条件下)能够比原先提升近25%,而这并不以牺牲舒适性为代价。该系统通过热泵的应用,并辅助运用冷却水泵和阀门来调控系统中冷却水侧的热流以实现以上的效果。高效无刷鼓风机与冷却水回路的组合应用,实现内外侧冷热空气的流通。


图:电动车智能热管理系统

博世电动单车系统

电动单车特指有电动助力系统的脚踏车,助力系统只在有踩踏动作的时候提供助力。博世为电动单车提供涵盖广泛产品线的高科技全套解决方案,包括电机、电池和一个兼具系统控制和信息显示功能的显示屏。博世电动单车系统至今已发展成为欧洲电动单车系统供应商的引领者,已有逾60家自行车领导品牌配备博世的系统。在欧洲,电动单车已然成为一种时尚前沿的交通工具。为进一步开拓亚太区市场,博世于2014年7月在中国设立电动单车系统业务部。在成功成为澳大利亚市场的领先供应商的良好开端下,接下来将在新西兰、日本、中国及其他亚太区市场开拓市场。其中,中国被认为是最有潜力的市场之一,这也是我们当初选择在中国苏州作为亚太区总部的重要原因。

图:博世电动单车系统

涡轮增压技术——浮动式可变截面涡轮增压

随着政府日益严苛的排放法规与油耗标准的实施,通过减小发动机排量并采用废气涡轮增压技术来实现发动机小型化是未来内燃机技术的主要发展方向之一。博世马勒涡轮增压系统(以下简称博世马勒)利用发动机的高温排气驱动涡轮高速转动,让更多新鲜空气进入气缸,从而使燃油得以充分燃烧。在欧洲驾驶循环中,该技术可进一步有效降低油耗2%~3%。通过对于涡轮增压器、废气再循环以及电控单元的精心调校,车辆可在实际驾驶中大幅度降低二氧化碳的排放。博世马勒在压气机和涡轮机上使用了优化的空气动力组件,从而实现最高效率。此外,专门设计的废气涡轮增压系统可以在发动机低速运行、废气流量有限的情况下提高发动机扭矩,提升动力输出和驾乘乐趣。

博世马勒开发了浮动式可变截面涡轮增压系统,适用于大规模量产的汽油发动机。新一代的涡轮增压系统可承受高达900摄氏度的持续高温而保持不变形,让发动机进一步提高性能,降低油耗,是一项重大的技术突破。此项技术原理目前应用于柴油发动机,通过减小导叶间隙,提高可变截面涡轮增压器的工作效率。同时,博世马勒还致力于研发能够承受980摄氏度高温的可变截面涡轮增压系统。

 

图:浮动式可变截面涡轮增压系统

电动助力管柱式转向系统

博世的Servolectric®电动助力转向系统,通过电子控制单元驱动的电机,控制和辅助车辆转向。博世专门为需要较低转向助力的车辆开发了带有在转向柱上的伺服机构上Servolectric®。对于入门级车辆而言,这是理想的电动助力转向解决方案,适合于超小型和小型汽车以及中型汽车。驱动单元和电子控制单元都集成在转向柱中。它们通过带万向节的中间轴连接到机械式齿轮齿条副转向器上。扭矩传感器和扭力杆靠近涡轮。驱动单元产生的扭矩通过涡轮转换为辅助扭矩,并传递给中间轴。此转向变型产品的基础就是机械式齿轮齿条转向。此款产品经受了市场考验,产量已达数百万,具有刚性、高效、轻量化设计特点。齿轮齿条转向系统的转向比可以是常量,也可以是变量。利用博世开发的软件,可以对电动助力转向系统编程,以满足客户的特殊要求。因此,采用相同硬件元件的转向系统可以适配多种应用。

图:电动助力管柱式转向系统

无级变速器CVT技术和压力钢带

在中国,随着自动变速器技术的不断成熟,高效的CVT技术凭借出色的燃油经济性、舒适性以及高性价比在汽车上的应用显著增长。CVT的原理类似于自行车的链条,拥有无限多个传动比,通过独特的传递机构和智能电控系统能够优化扭矩和发动机转速的配合,使发动机始终能够以最高效的方式运行,因此能够确保降低油耗和二氧化碳排放。CVT在换挡时能够提供不间断的动力,因此能确保100%的平顺性和最佳的舒适性,非常适合交通拥挤的城市路况。得益于系统搭载灵活性高、速比控制策略简单等特性,CVT已证明能够使发动机和混合动力电机更好地相互配合,令混合动力系统集成更为简单、高效。此外,安静平顺的特性使得CVT也非常适合自动驾驶,因为在这个情况下驾驶员更少关注操纵而更需要舒适平稳的驾乘体验

图:CVT压力钢带

摩托车防抱死制动系统(ABS)

博世第九代摩托车ABS 是首款专为摩托车开发的防抱死制动系统。其体积为0.5升,重700 克,和基于乘用车ABS 开发的上一代系统相比更为小巧、轻便。由于采用了模块化设计,且具备不同等级的功能,这项技术可以被应用到各个性能级别的摩托车上,涵盖从低成本的入门级摩托车到超级运动摩托车。此次体验日博世还带来了更小和更轻的第十代ABS,是博世的最新一代摩托车ABS,特别是为即将出现的市场需求而设计。

图:第十代摩托车防抱死制动系统(ABS)

摩托车稳定控制系统

博世摩托车车身稳定系统MSC 是全球首款能够在各种骑行状态下提供支持的系统,无论是刹车、加速时,还是直行、转弯时;并且摩托车驾驶乐趣的精髓——操控体验也丝毫不会受到影响。该系统装配在2014 款KTM 1190 Adventure 和Adventure R 车型上。

图:摩托车车身稳定系统MSC

3.互联技术:未来智能交通的基石

第三个生活空间(未来汽车)

除了家和工作地点,博世预见在2021年车将成为人类的第三个生活空间。在展车中,仪表盘和中央控制台由一块电子显示屏替代,屏幕上的显示内容将根据汽车周围的环境发生实时的变化。同时,驾驶者的偏好和日常行程也将被纳入信息库。此外,驾驶者还可以启动自动驾驶功能,以节省更多时间,同时让旅途变得更加轻松。

一旦和智能家居关联起来,它就能随时启动采暖系统和安保系统等家居功能。未来汽车中关于交互技术的体验也会大幅提升,例如触屏操控,手势控制,视线控制等,这些技术将无缝链接,使驾驶者能在车上进行流畅的操作。这些都是在这款未来车型上获得如同第三生活空间的精彩体验。

图:博世展车

嵌入式系统安全ESCRYPT

防止汽车和电子系统受到未经授权的访问。嵌入式软件免受未经授权访问等威胁的时代已经一去不复返了。汽车及其它电子系统的高度网络化和开放性要求提供具有成本效益的强有力保护。ETAS能提供嵌入式系统各个层面的加密保护,产品涵盖了软件加密算法库、传输层加密、身份识别、加密内存、加密协议栈、服务器访问加密、硬件加密等全覆盖解决方案。

图:嵌入式系统安全

mySPIN智能手机映射

作为世界主流的手机映射方案之一,mySPIN 通过与APP公司的深度合作,为全球的车主提供安全、便捷、可靠的汽车互联网应用。截止到目前为止,凭借安全驾驶的设计理念,强大的平台兼容性,超过50个成熟的应用,高度优化的人机界面,mySPIN在欧洲,北美,印度和中国等主流市场赢得了车主的广泛青睐。

 

博世工程师评特斯拉自动驾驶车祸问题

作者:汽车通讯社

特斯拉自动驾驶又出车祸了,时间就在几天前,坐标上海,好在人没事。

事情的起因是这样的:几天前,胡先生驾驶特斯拉70D在上海迎宾高速行驶时开启了“自动辅助驾驶”功能。然而在行经一处并道的隔离石墩时,特斯拉70D并未做出任何避让动作。

车主胡先生回忆说:“当时车子完全没有识别出前方的障碍,就保持我设定的速度直接撞上去了。”胡先生表示,最后车子是因为撞了多个石墩后才“卡住”而停下来。

从事发照片,以及上海市浦东新区公路管理署所认定的现场来看,小胡的特斯拉车头严重变形,前轴也几乎报废,更是撞坏了3个水泥墩,以及道路钢管扶手20延长米。

众所周知,特斯拉最近在北京北五环也因自动驾驶系统发生了一起车祸,在美国更是发生了两起致死的车祸。

自动驾驶技术到底安不安全?它的技术短板究竟在哪儿?带着这些问题,《汽车通讯社》走进了11月13日举办的“博世第二届汽车技术创新体验日”。全球领先的汽车技术和服务供应商博世在这次体验日上展示了工业4.0、自动驾驶技术、未来智能交通等创新科技,不过媒体们的注意力更多的还是集中在自动驾驶技术的安全性上。

博世从2013年就开始在德国测试自动驾驶,目前已经和长安汽车联合开发出具备部分自动驾驶功能的汽车,特斯拉也因为接二连三的车祸寻求博世的帮助。

“特斯拉自动驾驶技术最近出了好几起事故,你们怎么看?”来自北京的一个媒体率先向博世(中国)投资有限公司副总裁徐大全博士“发难”。

辅助驾驶不等同于自动驾驶

“现在没有人能够说我的技术是100%可靠的,总会遇到特殊的情况,引发雷达的误触发。”徐大全说。

比如特斯拉美国出车祸,原因是摄像头将强光照耀下的货车横面识别成了云彩,这是摄像头固有的缺点——摄像头在晴天是可靠的,但不足以应付雨雪天气和夜晚,在晴天针对平滑且单一色彩的障碍物进行辨识度也不够高,所以需要毫米波雷达的辅助。但毫米波雷达也有探测范围较小的短板,要实现高度自动驾驶,需要多种传感器的融合。

但即便如此,谁能保证传感器一辈子不失效?备用方案是什么?现在所谓的“自动驾驶”,更多的是汽车的销售方过度宣传所致,汽车厂家的准备称谓通常叫“自动辅助驾驶系统”或“高级辅助驾驶系统”。

“辅助驾驶可以实现部分自动驾驶的功能,但并不等同于自动驾驶,现在很多的问题是在使用环节。”徐大全说。

博世汽车辅助驾驶系统的工程师对《汽车通讯社》说,在博世内部,要成为辅助驾驶系统的标定或匹配工程师,要经过半年到1年的培训才能上岗。但是4S店常常为了将汽车卖出去而夸大辅助驾驶的功能,导致用户对这个系统盲信。

特斯拉的自动辅助驾驶由主动巡航和辅助转向组成,传感器是毫米波雷达和摄像头。主动巡航可以自动跟车,还可以识别出道路的标线,根据标线实现主动巡航功能,但这并不意味着特斯拉鼓励车主松开双手,将方向盘盘、油门和刹车都交给电脑。

当道路上标线模糊,或者前车跟丢、突然窜出的自行车、前车开窗丢下一个矿泉水瓶等突发情况的时候,这个系统都可能会出现错误的识别。

我们离自动驾驶还有多远

答案是未知数,先不谈自动驾驶要实现的几大核心技术,中国复杂的交通道路状况、道路参与者素质整体偏低,以及相应的政策法规,其实比技术更难攻破。

“比方说在德国,高速公路上人们开车还是比较规矩的。但是在中国,你可以看到有人扔水瓶子,高速公路上有摩托车甚至是行人。”博世一位工程师说。

而且博世还没有把把自动驾驶当作,博世研发具备部分自动驾驶功能的辅助驾驶技术,目的是交通“零事故”的愿景。

“因为‘人’驾驶的汽车,每年全球有100~130万人在交通事故中死亡,新技术能够减少90%-95%的事故。企业应该严谨地开发新技术,但对于新技术本身,我们应该持开放态度。”徐大全说。

来自博世的自动紧急制动系统基于周围传感器和电子稳定程序ESP的联网,持续监测车辆前方的交通情况,在即将发生追尾事故的情况下避免事故的发生或者降低事故的严重程度。基于中国道路交通事故深入研究CIDAS的有效性分析表明,自动紧急制动可以有效避免高达约65%的道路追尾事故。

在“博世第二届汽车技术创新体验日”上,博世对外介绍高速公路辅助系统、近距离摄像头、全自动泊车、开门报警、智能安全系统。

通过配备博世的雷达传感器(前/后)和智能摄像头,高速公路辅助功能可在0 - 130 km/h 的速度范围内实现高速公路部分自动驾驶,包括纵向和横向的自动引导。当角雷达和后雷达探测到变道的可能时,在得到驾驶员确认后可实现自动变道,在极大程度上缓解了高速公路单调乏味的驾驶,从而实现安全、轻松的行驶。

针对中国工况及驾驶员需求,博世本土研发及生产具有高性价比的紧凑型多功能摄像头,其功能性与德国高端的多功能摄像头保持同步,并可针对中国路况及驾驶习惯进行软件开发和调校,满足车辆安全性和舒适性的功能要求。刚刚上市的吉利博越车型即配备了博世全球首发的紧凑型多功能摄像头,实现了车道偏离警告LDW和远近光灯自动切换HBA功能。



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