【有车以后 科普】在我告诉家人,此次出差目的地是博世的技术研发中心时,她们的第一反应是一个家电品牌邀请汽车编辑干什么?家人的这个反应其实代表了大多数人,在他们心中,博世可能只是卖冰箱洗衣机的高端家电品牌。不过读完这篇文章,你们很快就会认识一个全新的博世,一个不造汽车的汽车巨头。
近日,我利用两天时间,在博世汽车测试技术中心集中体验了十余项博世在汽车领域的研发成果,其中类似遥控自动泊车、转向灯引导主动变道等技术已经在量产车型上装备,本文主要对尚未量产的4项前沿技术和1项商用车技术进行介绍。(注:本文出现的各款车型仅用于测试,与未来量产车配置无直接关系)
人人都能开的手动挡
•技术名称:离合器管理系统
•主要亮点:以低成本方案降低手动挡驾驶难度,并保留手动挡换挡杆。
今天,手动挡车型逐渐边缘化,开手动挡累,堵车开手动挡更累,这两个影响大家选择手动挡的主要原因都和一个部件有关——离合器踏板。如果我们能去掉离合器踏板,手动挡会是什么样呢?
博世研发的“离合器管理系统”就可以将离合器与油门的协调控制统一交由电子执行系统完成。通俗点说,“油离配合”全部交由电脑完成,驾驶员只需要手动控制换挡,脚下的操作则与自动挡车型相同,仅需要对油门刹车进行控制,离合器踏板直接被取消了。
从原理上来说,这套系统并未对手动挡变速箱本身进行改动,仅增加离合器电子控制装置,因此只要电子执行系统有足够的力度推动离合器压盘,就能够装备在不同类型的手动挡汽车,从小型轿车到商用重卡,从日常代步车到高性能超跑,甚至手动挡摩托车都能适配该系统。
日常驾驶层面,因为省去了对离合器踏板反复踩踏的操作,驾驶疲劳度将极大降低,尤其对商业运营车辆来说,能够降低因驾驶员疲劳驾驶发生的概率,从而提高行车安全性。对于手动挡性能车来说,该系统能够帮助降低上手难度,吸纳更多热爱驾驶的车主选择手动挡车型。
这套系统的价格也相当诱人,据博世该系统技术负责人介绍,该系统装备量产车型后消费者端购买成本大约仅在1000元左右,对比之下成本最低的AMT变速箱约5000元,AT(自动挡)、DCT(双离合)或CVT(无级变速)普遍约8000-12000元。
电动车的好伙伴
•技术名称:应用于电动车的压力钢带式无级变速器CVT
•主要亮点:提升电动车加速、极速表现,延长续航里程
电动车相比传统燃油车,在起步及城市道路行驶普遍具备更好的动力响应,这个优势是由电动机低速即可输出最高扭矩的特性决定的。不过一旦驶上高速,电动车高速行驶能耗高,续航里程衰减严重的问题就会暴露出来。
目前绝大多数电动车均采用单速减速箱,即减速箱仅有一个固定齿比(减速比),在电动机和车轮之间起到降速增扭的作用,但因为减速比固定,车速越快就需要电动机转速越快,这就导致了电动车在高速行驶时,电动机被迫进入了高能耗、低功率输出的不经济工况。
(纵轴代表输出功率,横轴代表转速,可以看到随着转速提升,电动机输出功率经过峰值后呈下滑趋势)
为了解决这一问题,以保时捷Taycan为代表的少部分电动车型开始装备两档变速器,期望在高速行驶时提供一个更小的传动比以降低电动机转速,降低能耗或者在同样转速下,提升极速表现。
博世的思路更进一步,即为电动车配备CVT无级变速器,通过增加CVT无级变速器,电动车在加速性能、最高时速、续航里程等方面都取得了进步。
博世对该技术已完成前期验证,在一辆加装了CVT变速器的纯电动车上,以“原有电动机输出+单挡减速器”、“电动机削减30%扭矩+CVT变速器”、“电动机削减40%+CVT变速器”三种情况进行对比。结果显示,在降低扭矩的情况下,搭载CVT变速器的车型依然具备更强的加速能力,并且在高速行驶时,电动机输出的扭矩和转速都更低。由此,装备CVT变速器的电动车可以获得更大的设计灵活度,即在现有电动机水平上通过匹配CVT变速器提升车辆性能,或者维持现有性能需求,通过匹配CVT变速箱,降低对电动机的性能要求。
买一辆车也能体验不同乐趣
•技术名称:线控转向技术
•主要亮点:转向比及转向手感可大幅度调整,具备实现更高级别自动驾驶的能力
今天,配备数字电传飞控系统的民航客机早已成为主流,该系统将飞行员的操纵动作转化为电子信号,传输给执行系统,最终实现对飞机的控制。通过这个系统,飞机可以实现同一系列不同型号、不同天气环镜、不同负载状态等情况下始终保持相同或相似的操纵手感,降低飞行适应难度,提升飞行安全。
博世开发的线控转向技术与飞机上采用的数字电传飞控系统原理相同,方向盘旋转的动作被转化为电子信号传输给转向执行机构,最终实现车辆转向。目的却正相反,通过该系统在一辆车上实现完全不同的转向手感并可大幅度调节转向比,简单点说就是买一辆车却可以享受几种完全不同的驾驶感受。
以下面的视频为例,线控转向技术不止还原了原车的转向手感,还模拟了另一款车型的转向手感,并且依据“舒适、动态、运动”三种模式可以大幅度调整转向比,常规状态下方向盘向左右旋转约540度可打满方向,在运动模式下则仅需左右旋转约180度即可打满方向。
如下图,数字10.9代表方向盘每转动10.9度,车轮转动1度,该数值越大,打满方向所需的方向盘转动幅度越大,更趋向于日常驾驶的设定,该数值越小,打满方向所需的方向盘转动幅度越小,更趋向于赛道驾驶的设定。同时为了提升驾驶安全性和便利性,还可以设定转向比随车速变化进行自动调整,兼顾城市驾驶灵活和高速行驶稳定的要求。
更进一步,车辆可以增加游戏模式,在停车等人的时候来一局游戏,因为方向盘和转向系统之间取消了机械连接,仅依靠电子信号传达指令,这时候转动方向盘并不会导致前轮原地摩擦(目前配备了游戏功能的特斯拉Model 3等车型均无法实现该功能)。
脑洞再大一点,既然车辆转向依靠的是电子信号,那么只要能产生电子信号,方向盘也可以取消。对于高级别自动驾驶汽车,人们的定义是第三生活空间,即依靠自动驾驶系统,人们可以对车辆驾驶进行脱管,利用通勤时间进行休息或处理其它事务。在这种情况下,车辆可以采用可收纳方向盘,在自动驾驶状态下收起方向盘,依靠线控转向技术就可以实现转向动作,省下的空间将带给车内乘员更舒适的乘坐体验。
为商用车安全保驾护航
•技术名称:商用车雷达及摄像头
•主要亮点:提升商用车对周围环境的感知能力,提升安全性
每辆车都存在盲区,其中以卡车为代表的商用车盲区更大,在日常行驶中盲区内的行人、非机动车甚至机动车都难以被驾驶员发现,加上大家对内轮差带来的危险认识不足,往往就更容易造成严重伤亡的交通事故。为了解决这个问题,博世为商用车推出了全套车辆雷达及摄像头产品。
以演示的卡车为例,由于拖挂卡车挂箱可能经常更换,因此雷达全部布置于车头,其中前向雷达1颗,位于车头前部。
角雷达6颗,2颗布置于前保险杠两侧4颗布置于两侧前轮后部。
通过全部7颗雷达,卡车具备探测车头方向160米,车尾方向超过100米,左右两侧超过60米范围内的行人、非机动车、机动车的能力。并且,为保证产品质量可靠,每颗雷达设计寿命均超过30000小时,按照卡车行驶速度计算,使用里程约在200万公里以上。
为了适配不同品牌车型,雷达提供侧向接口和后向接口两种不同版本。在第6代雷达量产后,其综合性能还将进一步提升。
通过下面的视频我们也可以看到,依靠7颗雷达,车辆可以明显早于肉眼发现靠近的行人,降低事故发生概率。
除了雷达,博世还为商用车研发了前置摄像头,目前已发展至第二代产品,依靠前置摄像头,车辆可以完成对车道线的识别,从而实现车道保持辅助功能,降低驾驶员长途驾车的疲劳度,帮助在车辆偏离车道时进行提醒和纠正。
除了以上重点介绍的4项技术外,博世也对其在碳化硅领域的研发成果进行了介绍,通过碳化硅材料的运用,仅IGBT(用于交流直流电之间的转化)的能耗就能节约大约6%,同时碳化硅的耐热性能也更好,可以承受175℃的工作温度,这意味着电动车可以花费更少的能量和空间用于散热,提升整车效率。
编辑观点:
本次博世技术体验活动,我们集中体验了多项先进汽车技术,这其中有已经投入量产,正在为消费者创造价值的,也有的正处于研发阶段,未来将改变我们的汽车生活。未来,汽车必将朝着更节能环保、更智能安全的方向发展。今天文章中介绍的技术,或许不久后就将出现在您的爱车上,您期待吗?
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