独家专栏 | 为什么国外的无人驾驶原型车,都选择混动车型?

标签: 智能驾驶 | 发表时间:2017-11-05 12:30 | 作者:
出处:https://www.leiphone.com

雷锋网按:本文为雷锋网独家专栏,作者系佐思产研研究总监周彦武,雷锋网经授权发布。

现在的无人车大多是用量产车改装的,但选什么样的量产车改装可是有学问。国外的大多选混动,国内的大多选燃油车,这是为什么?

我们来看Waymo,也就是谷歌最早用丰田的普锐斯,然后换雷克萨斯的RX450h,最后是克莱斯勒的混动版大捷龙。苹果也是选择了雷克萨斯的RX450h。英伟达的BB8、百度的Apollo样车、瑞萨、Udacity、Voyage、Pony.ai、景驰、PlusAI、Roadstar.ai都选择了混动版林肯MKZ,也就是混动版福特蒙迪欧。

这是一个很有趣的问题。原因很简单, 混动车使用制动系统是EHB,也就是电子液压制动,而 燃油车除了阿尔法罗密欧的Giulia外都是使用ESP做线控制动。这两者貌似功能差不多,实际相差很大。

首先我们来简单了解一下汽车制动系统。   

制动系统的基本原理是踩下刹车踏板,储液壶的刹车油进入刹车总泵(主缸),主缸活塞向刹车油施加压力,根据帕斯卡原理不可压缩静止流体中任一点受外力产生压力增值后,此压力增值瞬时间传至静止流体各点。

根据帕斯卡定律,在水力系统中的一个活塞上施加一定的压强,必将在另一个活塞上产生相同的压强增量。如果第二个活塞的面积是第一个活塞的面积的10倍,那么作用于第二个活塞上的力将增大至第一个活塞的10倍,而两个活塞上的压强相等。

第一个活塞就是主缸活塞,第二个就是轮缸活塞,轮缸活塞的直径反而比主缸活塞直径要大。刹车油将压力通过管路传递到每个车轮的轮缸上,轮缸中的刹车油推动刹车卡钳的活塞向刹车盘运动,活塞驱动刹车卡钳夹紧刹车盘从而产生巨大摩擦力令车辆减速。一般来说自重5吨以下的车都是采用液压制动,5吨以上的采用气压制动。

ESP与ABS非常接近,与ABS最大的不同在于ESP可以在没有踩刹车踏板的情况下向轮缸输出制动压力,ABS只能在踩下刹车踏板后从主缸向轮缸输出压力。压力生成器就是电机和柱塞泵, 与ABS比多了4个柱塞泵,4个电磁阀,也就是VLV和USV。 

博世第九代ESP增加了两个特殊功能,一个是ACC,自适应巡航,ESP可以部分控制电子节气门。

另一个是AEB,ESP可以部分控制制动系统。有些认为ESP既可以控制油门又可以控制制动,是个很好的线控系统,非也。

通常ESP制动力度最大大约为0.5-0.8g,标准的制动力度在1G,0.5g远不够用。

再次,在设计之初,ESP控制制动系统只是在少数紧急情况下使用,可能1年用不了2次,一般泵的容量只有3毫升,每一次使用,柱塞泵都要承受高温高压,频繁使用,会导致柱塞泵发热严重,精密度下滑,导致ESP寿命急剧下滑,常规制动系统1小时就可能使用数次,如果用ESP做常规制动系统,可能1个月就报废了。

最后即便是不计寿命问题,ESP的泵油功率有限,且缺乏真空助力,反应速度较慢。最后如果ESP真的可以做常规制动,那么博世也无需开发Ibooster,日立无需开发EACT,大陆无需开发MK C1,天合无需开发IBC。 

ESP(ESC)的全力制动时间长达520-550毫秒左右,而湿式EHB是200毫秒左右,iBooster可以达到120毫秒左右。ESP只能用于Demo,而国内大多也只是Demo,而国外是奔着量产去的,同时也有更高的安全性。

如何做到常规的线控制动,这就是EHB。EHB可以分为两种,一种是带高压蓄能器的,通常叫湿式。另一种是电机直接推动主缸活塞的,通常叫干式。混动型新能源车基本都是前者,后者的典型代表就是博世iBooster。 

我们先来看带高压蓄能器的EHB,EHB的构成与ESP基本相同,只不过低压蓄能器换成了高压蓄能器。高压蓄能器可以一次建压,多次使用,而ESP的低压蓄能器,一次建压,只能使用一次。 

上图为丰田EBC的高压蓄能器,有点类似一个气压弹簧。高压蓄能器制造工艺是个难点,博世最初是用储能球,实践证明,氮气的高压蓄能器才是最合适的。

丰田第一个将EHB系统应用于量产车上,这就是1997年年底推出的第一代普锐斯,丰田将其命名为EBC。随后TRW也推出了EHB系统,TRW将其命名为SCB。今天福特的混动车基本都是SCB。 

  上图为SCB原理图

EHB系统过于复杂,高压蓄能器怕振动,可靠性不高,体积也大,成本也高,寿命也受到质疑,维修成本巨高,最要命的是响应时间略长。

在2010年,日立推出了全球第一个干式EHB,也就是E-ACT,也是目前最先进的EHB,用在日产第一代聆风上,解决了大部分湿式EHB的弊病。E-ACT的研发周期长达7年,经过了近5年的可靠性检测。

直到2013年,博世才推出第一代iBooster,2016年推出第二代iBooster,第二代iBooster才达到了日立E-ACT的素质,日本人在EHB领域整整领先德国一代。实际上日本在机械制造领域遥遥领先德国,只是国人无法接受这个事实。

上图为第一代iBooster内部结构图,用涡轮蜗杆做两级减速来增加直线运动力矩。

特斯拉全线使用了第一代iBooster,还有大众全部的新能源车以及保时捷918都使用了第一代iBooster,通用卡迪拉克的CT6还有雪佛兰的Bolt EV也使用了第一代iBooster。

这种设计据说可以将95%的再生制动能量转化为电能,大大提高新能源车的续航里程。同时响应时间也比带高压蓄能器的湿式EHB系统缩短75%。 

上图为第二代iBooster,从二级蜗轮蜗杆改用一级滚珠丝杠减速,体积大幅度缩小,控制精度有所提高。

第二代iBooster有四个系列产品,助力大小从4.5kN到8kN之间,8kN可以用在9座小型客车上。目前第一代iBooster在波兰生产,第二代在墨西哥生产。 2017年8月1日,博世在南京投资7.7亿建设两条iBooster生产线,年产能200万套,预计2019年投产。

博世iBooster、日立的EACT、采埃孚的IBC、大陆的MK-C1是无人车的终极选择。不过目前iBooster应用最广也最成熟,EACT是日本人的,非常保守,只在日产上有使用,日产又绝不可能开放底层制动的通讯协议,MK-C1只有阿尔法罗密欧的朱丽叶使用,IBC要到2018年才有通用的量产车使用。

无论是燃油车还是电动车,都逃不出博世的魔爪,特斯拉也是全线使用博世的产品。据说为了保密,iBooster的装配不是在特斯拉工厂,而是在博世的工厂,特斯拉是将车送过去,装配好了再拉回来,此外特斯拉的毫米波雷达和转向系统也是博世的。

博世的底盘类产品就像三星的存储器,你再不高兴,也得用,也得讨好博世。

雷锋网推荐阅读:

独家 | 全球2000家客户,这家公司推动林肯MKZ成为最流行的自动驾驶样车

相关 [专栏 无人驾驶 原型] 推荐:

独家专栏 | 为什么国外的无人驾驶原型车,都选择混动车型?

- - 雷锋网
雷锋网按:本文为雷锋网独家专栏,作者系佐思产研研究总监周彦武,雷锋网经授权发布. 现在的无人车大多是用量产车改装的,但选什么样的量产车改装可是有学问. 国外的大多选混动,国内的大多选燃油车,这是为什么. 我们来看Waymo,也就是谷歌最早用丰田的普锐斯,然后换雷克萨斯的RX450h,最后是克莱斯勒的混动版大捷龙.

Google 无人驾驶汽车的原理

- - 爱范儿 · Beats of Bits
最近,内华达州的机动车驾驶管理处给 Google 无人驾驶汽车 颁发了车牌. 虽然 Google 透露这个项目至少还要十年才能投放商用,但是这仍然是一个令人兴奋的消息,可以幻想下有生之年迎接一个无需考驾照的时代. 对于无人驾驶汽车,想必许多人会质疑其可行性,毕竟实际的路况非常复杂,汽车自身如何能够做出准确的判断呢.

你听过无人驾驶,但你了解无人驾驶的算法吗?

- - IT瘾-dev
小编说:我们已经拉开了全自动无人驾驶的序幕,在幕布之后是我们精彩的未来,但你可能不知道的是无人驾驶系统是一个复杂的系统,系统主要由三部分组成:算法端、Client端和云端. 算法端从传感器原始数据中提取有意义的信息以了解周遭的环境情况,并根据环境变化做出决策. 跟随本文一起简单了解下无人驾驶算法吧.

中国无人驾驶汽车行驶286公里

- ZhenZ - Solidot
bonnae1982 写道 "据解放军报报道,由国防科技大学自主研制的红旗HQ3无人车,14日首次完成了从长沙到武汉286公里的高速全程无人驾驶实验. 实验从京珠高速公路长沙杨梓冲收费站出发,历时3小时22分钟到达武汉,总距离286公里,全程由计算机系统控制车辆行驶速度和方向,系统设定最高时速110公里,实测全程自主驾驶平均时速为87公里,在特殊情况下进行干预,距离合计约为2.24公里,仅占自主驾驶总里程的0.78%.

Google 无人驾驶汽车出现第一次撞车事故

- lackar - 36氪
Google CEO Eric 说:「汽车先于电脑发明是一个 Bug. 」然后我们就知道2009年时,Google的无人驾驶汽车已经在路上跑了. 根据Jalopnik,本周早些时候,Google 的无人驾驶汽车在山景城追尾了另一辆汽车(上图),这似乎是 Google 无人驾驶汽车的第一次撞车事故. Google 发言人对Business Insider 说这次事故发生的时候,车里是有驾驶员在控制汽车的:.

【发现者】地铁无人驾驶安全吗?

- Shphi - 网易新闻·有态度专栏
导语:2011年9月27日14时许,上海地铁10号线豫园至老西门下行区间两列车发生追尾事故,事故造成271人受伤. 作为一条按照无人驾驶标准设计的地铁,此次事故难免让人对于地铁无人驾驶的安全问题产生疑惑. 事实上,无人驾驶地铁上世纪90年代在法国、新加坡等国就已开始兴建,鲜有发生安全事故. 中国地铁频发事故的原因未必是技术的落后,而是管理和细节的不到位.

美国为无人驾驶汽车敞开大门

- - Solidot
联邦汽车安全监管机构周一正式宣布:它们认为,美国公路上的车辆更多地由机器驾驶时将比由人驾驶更安全. 自动汽车行业正蓬勃发展,在这份人们期待良久的行业指导意见中,奥巴马政府承诺要进行强有力的安全监管,但也向汽车厂商发出了一个清晰的信号:面向无人驾驶汽车的大门是完全敞开的. 国家经济委员会负责人Jeffrey Zients称,高度自动化的车辆“将能节省时间和金钱,挽救生命.

一篇文章看懂中国无人驾驶历史进程

- - 博客园_新闻
1925 年 8 月,来自美国陆军的电子工程师弗朗西斯·霍迪尼坐在一辆用无线电操控着前车的汽车上. 这辆组合式的汽车通过后车发射无线电波来控制前车的方向盘、离合器、制动器等部件. 虽然这种驾驶方式并不安全,也不完美,经常会把无线电波发送到其他接收器上,但它却是真正意义上的第一辆“无人驾驶汽车”. 在 1980 年左右,美国在无人驾驶技术方面得到快速发展.

百度计划五年内量产无人驾驶车

- - Solidot
百度高级副总裁王劲宣布,百度计划在五年内实现无人驾驶汽车量产. 百度已开始在北京和安徽芜湖的公路及上海一处封闭测试场地测试其无人驾驶车型. 王劲表示,希望能将百度的无人驾驶汽车测试扩大到中国的10座城市,以测试不同天气、路况和交通状况. 王劲说,制造无人驾驶汽车的竞赛场足够大,容得下百度和Alphabet.

无人驾驶刚刚开始的未来

- - IT瘾-geek
责编:何永灿,欢迎人工智能领域技术投稿、约稿、给文章纠错,请发送邮件至. 《程序员》原创文章,未经允许不得转载,更多精彩文章请. 本文是无人驾驶技术系列的第12篇,也是最后一篇( 文末汇总了无人驾驶系列文章). 本文梳理总结了前面11篇涉及到的技术点,尝试呈现一个宏观的无人驾驶系统架构. 另外,简单分析了无人驾驶的产业链现状以及根据笔者自己的经验提出了一些给开发者、创业者,以及投资者的建议.