正文
盗用一下高老师培训资料的这句话做标题,如果看到勿怪啊~
汽车的智能化和互联网化在最近几年越来越热门,大部分吃瓜群众看待汽车智能化都觉得就是把现在手机上的功能嫁接到汽车上,比如喊一声“我想看星星”就能让汽车自动打开天窗之类。而另一方面,过去的几年中,越来越多的互联网公司加入到造车的行列,汽车厂CES的曝光率已经不下于参加车展了,车内屏幕的尺寸也越来越大。我有一次借到一辆奥迪A3,对着屏幕戳了很久都打不开收音机才意识到这坑货居然不是触摸屏,可见在我们的潜意识里,汽车已经越来越像智能手机了。
做为从业人员,处于这样的变革之中,也会受到这股浪潮冲击。传统的性能开发主要满足客户驾驶和乘坐车辆的各种需求,大多数时间都是跟硬件打交道,通过开发和集成车身、底盘、内外饰零件使车辆满足安全、NVH、能耗、驾驶质量、操控性等各方面的性能要求,唯一能跟软件沾点边的也就是发动机、变速箱和安全气囊之类的标定。而现在的客户,对车辆的要求已经不仅仅是一个交通工具,同时车辆开发中,电子模块所占的比重越来越大,越来越多的功能依赖于电子控制,另一方面,随着电子控制和互联网技术的发展,很多过去无法想象的功能如今已经可以通过电子控制的方法来实现。
伴随着这个趋势,车辆的性能开发在目标制定、开发过程管理和性能验证评估这几个阶段都有了新的内容。
汽车的性能目标大多来自两个方面:客户的需求和法规的要求。像振动噪声性能多是来自客户需求,通过调研等方式进行开发,安全性能就多数来自国标、CNCAP等法规或行业标准。随着汽车的智能化进程,客户对汽车的要求也越来越多,如何识别这些需求,满足这些需求,评价客户的满意程度,制定可量化的工程指标成为了性能开发的前沿问题。
比如传统的车辆对驾驶员加速、减速的响应是要求响应迅速并线性,也就是所谓的“跟脚”。但是很多开车很激进的人坐在副驾驶位置时却常常会叮嘱驾驶员开的稳一点,其中的一个原因就是由于对驾驶员的操作没有心理准备和预判,过于激烈的加减速会带来不适感。在智能驾驶时代,像ACC自适应巡航或者凯迪拉克的Super Cruise这种允许驾驶员在高速公路上脱开双手的功能,就不能继续沿用过去的驾驶质量标准,必须要考虑建立起新的性能标准。
而另一方面,随着智能化对驾驶过程的接管,车辆也需要满足相应的法律法规。举个栗子,如果车子刹不住了,前面是养了10年的狗和养了一年的男朋友时,聪明的汽车应该选择撞谁呢?
工程师恐怕很难抉择,需要由律师、行业协会推动国家层面的立法,而工程师则依据法律的规定来设定目标并进行开发和验证以满足法规的要求。比如德国就在 6 月的时候通过联邦运输和数字基础设施部,成立了一个由 14 科学家和法律学者组成的道德委员会,他们的研究报告上周正式出炉了,目的是要制定法规来供自驾车系统开发者遵循,其中最重要的一点就是人类的性命应该永远都要排在首位,比任何物件、动物或其他系统认为有重要性的东西都要高,而且系统应该包含类似黑盒子一样的活动记录器,万一有意外发生后,还是可以帮助判决意外是由哪方引起 — 驾驶者还是自动驾驶系统。而且系统也需要给使用者自行决定要让汽车收集哪些个人资料,从而限制资料被用作个性化广告的用机会。除此之外,车辆从开发流程和架构设计上都需要遵循相应的标准和法规,这也是现在ISO26262等一系列标准的意义。
在CT6上实现的的Super Cruise功能虽然允许驾驶员在高速公路上放开双手,但根据法律的规定仍需保证驾驶员将足够的注意力放在观察道路并能够随时接管车辆。为此CT6上特别开发了驾驶员注意力监测系统,通过面部识别和眼球追踪等技术监测驾驶员行为并在驾驶员走神时及时警示甚至安全停下车辆。
在2018年,CNCAP就会将主动安全纳入到评分体系,没有足够配置率的AEB就拿不到5星了,而且CNCAP不仅仅要求配置,还要求使用效果要满足一定的技术要求,这就引导企业在开发过程中遵循CNCAP的评分体系来进行主动安全功能的目标设定及开发验证。
各种电子控制系统在汽车的行驶过程中起到的作用已经越来越重要了,当汽车的前进、后退、转向等功能都要通过电子系统来控制和实现时,就不可避免的要面临可靠性的问题。根据功能安全的要求,汽车的自动驾驶就属于最高安全等级的需求,做到万无一失还远远不够,失效的概率要低于10^-9。在Super Cruise上,为了实现这一点,在传感器数据的采集和传输上使用了多路并行的结构,并且进行互相校验,一旦发现数据不一致、或者丢失信号、丢失车道线等情况,都会及时警示驾驶员接管驾驶或者安全停车。传统的CAN总线已经无法满足高清地图和大量的传感器数据的需求了,为此,通用开发出了新一代的总线架构,大幅提升了数据传输速率和数据容量,从而能够满足智能化驾驶时代海量数据传输和计算的需求。于此同时,还通过构建防火墙、进行加密传输等方式保障信息安全,防范黑客的入侵。
在开发过程中,随着汽车电子化智能化的进程,很多过去需要通过复杂的硬件设计来实现的性能已经可以通过智能化的电子控制来解决,往往还会做的更好。比如发动机低频噪声,由于与车身结构和空腔尺寸关系极大,在开发过程中往往是工程师最为头疼也最难解决的问题,付出了很多成本却仍然无法达到满意的效果。而现在随着电子和控制技术的发展,通过主动降噪技术(ANC),利用声波叠加原理,针对信号源(主波),产生一个与其幅度相同、相位相反的参考源(次波),两声波相互叠加,就可以实现很好的噪声控制。在CT6上,更进一步,利用音响系统进行对声音品质进行优化,使乘客既能享受行驶时的静谧空间,又能体验加速时发动机充满力量的声音。
再比如车辆的乘坐舒适性和驾驶操控性往往如鱼和熊掌不可兼得,减震器调的软了,隔振和冲击是好了,但是过弯时的支撑性就变差了,制动时的点头也会变差;调的硬了,侧倾是能好很多,但是过减震带时的冲击就酸爽了。车辆大了坐在里面宽大舒适,但是却失之灵活,车子轴距小了开起来灵巧坐起来就不舒服。MRC、CDC等主动式减震器以及ARS主动后轮转向等智能底盘零件的出现完美的解决了这些矛盾。
与之相应的,随着开发过程中电子控制系统的比重越来越大,性能工程师除了要了解硬件,也必须了解软件和标定的相关知识,掌握相关工具的使用才能完成开发工作。在开发过程中,性能开发必须与软件和标定开发一起管理好开发过程,衔接好软件和硬件的发布计划,保证车辆在不同的节点都有相对应的软件和标定来实现应有的功能、完成相应的检查和培训,保证开发车辆的安全驾驶。在智能驾驶和无人驾驶的时代,性能集成工程师要面对的挑战只会更多。
现在国内的性能开发团队在验证、评估车辆时,主要还是偏重传统的NVH、VD、DQ等方面,在评估以驾驶辅助为代表的智能化的功能方面往往有所缺失,既不重视这些新的功能,也不知道怎么设计评估工况。这也导致客户在实际使用这些功能时会产生一些抱怨。面对如Super Cruise这样的新事物,做为性能集成工程师,需要学习的还有很多很多。