倍耐力“赛博轮胎”技术使用微型传感器传输海量数据 

“橡胶接触地面”这句话指的是情况变得严峻时的摩擦点。在赛道竞速中,橡胶(轮胎)是沥青和汽车本身之间至关重要的接触点。轮胎是决定能否在终点线取得好成绩还是发生可怕的打滑冲向墙壁的关键。如果它们不能协同工作,整个系统就会崩溃。

意大利轮胎公司倍耐力深谙此道,与科技巨头博世联手共同开发和创建了一个轮胎通信网络。因此,倍耐力的“智能轮胎”包含一个传感器,该传感器收集数据并将其传输给汽车,从而创建一个通道,传输关键信息。本质上,这些传感器会检测轮胎温度、轮胎压力、路面状况等信息,并向汽车控制器建议需要进行的调整。

这就像每个轮胎都是一个独立的运动员,通过传感器进行汇报,并发出“教练,让我上场”的信号;或者反之,发出“我们可能需要稍微降低强度”的信号。

这远远超越了胎压监测系统。这是轮胎可以收集的下一级信息,其区别就像是将功能手机与智能手机进行比较。

轮胎传输的信息远不止每平方英寸磅数

倍耐力在近 25 年前就开始研究如何让轮胎直接“说”给汽车车载电脑听。然而,直到去年,公司才与博世建立了合作伙伴关系。通过与博世工程部门合作——该部门在法拉利、迈凯伦和阿斯顿·马丁等超级跑车领域享有盛誉,并与普通通勤车制造商密切合作——这家轮胎制造商利用了这家科技巨头高端控制器的强大功能。

倍耐力高级副总裁兼首席技术官 Pierangelo Misani 表示:“目标是获取来自轮胎的信息,因为轮胎是汽车与地面之间唯一的接触点,所有力都在那里传递。”“这是一个非常有价值的安全和效率信息来源。”

得益于电池的演进,它们变得更小、更便携,将微型电源置于轮胎中已不再是过去的挑战。这对于这项应用至关重要,因为轮胎内部任何增加的质量都可能产生不平衡。不平衡会导致振动,影响舒适性和安全性。Misani 表示,拥有一个系统至关重要,它要非常轻巧,并且仍然包含加速度计、芯片组、压力传感器、温度传感器和电池等组件。最重要的是,这组元件必须至少能承受轮胎的使用寿命。

在一个潜在的敌对生态系统中运行

汽车中有许多传感器,有些受到元素的保护,有些则故意暴露在水、风和阻力之下。但在轮胎内部,存在着完全不同的生态系统。毕竟,它充的是空气,这意味着潮湿的环境。其次,它会滚动并改变形状,随着车辆的重量而变形。

当传感器滚动到接触区域,也就是轮胎与地面接触的地方时,它必须先减速然后重新加速。这是因为轮胎滚动时直径不同;距轮毂的距离更小。

Misani 说:“我们说的是巨大的加速度,此外,轮胎内的传感器可能会遇到颠簸、坑洼,甚至在越野行驶。”“所以你可以理解,这些组件必须小型化且轻巧,但它们也必须能够承受轮胎施加在它们身上的极端条件。”

轮胎中的传感器并非新鲜事物,但倍耐力与博世的新协议意味着轮胎的数据现在可以实时直接传输到控制器并用于控制汽车。完全新颖的是,传感器正在主动向控制器提供数据,以控制汽车的稳定性、制动和牵引力,从而在该时刻获得最佳性能,Misani 解释道。例如,如果防抱死制动系统(ABS)处于激活状态,汽车的计算机系统无法了解此时的轮胎速度或路况,也无法判断轮胎打滑是负面还是正面。没有这个集成系统,ABS 必须猜测路况,可能无法最大限度地发挥轮胎的性能。

倍耐力旨在解决积水(水滑),这是一种令人恐惧的路况,当轮胎无法将足够的水排离胎面时发生,车辆控制成为一个重大问题。

Misani 描述道:“积水意味着接触区域变得越来越短,直到它被抬起。”“就像船从水中抬起一样,导致您失去与地面的接触。与地面的接触越少,您加速、制动或转向的能力就越差。有了传感器,我们就能检测到是否存在积水。”

倍耐力首席技术官还表示,公司正在开发的另一项功能是能够预测或检测轮胎实际磨损率以及轮胎所处生命周期的算法。

共享技术

虽然高性能跑车制造商帕加尼是首家在其 850 马力的 Utopia Roadster 中使用集成传感器的公司,但倍耐力已将其目标定位于更广泛的应用。

Misani 说:“在帕加尼 Utopia Roadster 中,我们能够将传感器数据主动发送到与汽车控制器系统交互的接收器,并主动指示 ABS、稳定控制和牵引力控制系统如何为特定路况获得最佳响应。”“这是我们可以向其他 OEM 展示的第一个概念验证,证明了它的有效性。”

最终,Misani 表示倍耐力希望与其他制造商分享这项技术。

他强调:“这就是未来。我们是第一个拥有它的人,但我们不想只为自己保留。”“这是一种提高安全性的方法,也应该提供给其他人。”

 

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Kristin Shaw

特约撰稿人

Kristin Shaw自2022年起为Popular Science撰写汽车相关文章。在成为一名专注于汽车的记者之前,她在电信、科技和航空领域积累了丰富的经验。


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