傳感器是汽車的感官系統，支撐著汽車的智能化演進。除了被譽為自動駕駛“眼睛”的各類測距、成像類傳感器，還有一類汽車傳感器正在智能駕駛中發揮越來越重要的作用——輪胎傳感器。
輪胎是汽車的“四肢”，也是汽車與路面接觸的唯一部件。輪胎上的智能傳感系統，不僅能提升汽車駕駛的平穩性和安全性，增強自動駕駛決策的精準程度，還能提升自動駕駛車隊的運營效率。因此，輪胎傳感器不僅成為傳感器廠商的著眼點，也吸引了諸多領軍輪胎廠商進行研發布局。
擁有125年歷史的老牌輪胎公司固特異，也是其中的一員。1908年，固特異為首款量產汽車福特T型車提供輪胎。時隔115年的2023年，固特異與滴滴自動駕駛達成戰略合作，為滴滴自動駕駛出租車隊提供輪胎智能技術。
輪胎智能傳感器將為駕駛體驗帶來哪些改變，又將如何融入和助力自動駕駛系統？在《中國電子報》的專訪中，固特異首席技術官Chris Helsel與輪胎智能副總裁Werner Happenhofer向記者分享了他們的觀點。
固特異高層接受《中國電子報》記者采訪。右一為固特異首席技術官Chris Helsel，右二為輪胎智能副總裁Werner Happenhofer
傳感器開啟輪胎智能 車輛控制更精準
在1月9日-12日于美國拉斯維加斯舉辦的CES展會上，記者在西廳靠近門口的區域，看到了固特異以藍、黃為主色調的展臺。一家老牌輪胎企業出現在消費電子產品展覽會，且比鄰高通、Mobileye等汽車電子主力玩家，不禁令人好奇：輪胎將以何種方式與數字化、智能化掛鉤？
“隨著自動駕駛的發展，由駕駛員對周圍環境信息作出反應并反饋給控制系統的駕駛方式將不復存在。我們需要結合傳感器和軟件算法的智能輪胎技術，為車輛控制系統提供精確反饋。”Happenhofer告訴記者。
在固特異的模擬實驗室中，記者體驗了兩個圍繞輪胎傳感技術的駕駛演示。
首先是剎車距離的對比演示。在未啟動輪胎智能傳感器的前提下，記者在系統給定的初始速度下剎車閃避橫穿公路的鹿，剎車距離為180.97英尺；啟動輪胎智能傳感器之后，剎車距離為171.17英尺，縮短了9.8英尺。據固特異首席工程師Rebecca Bandy介紹，這項演示整合了固特異的SightLine輪胎智能技術與TNO（荷蘭應用科學研究組織 ）的防抱死制動系統算法，為防抱死制動系統提供了輪胎類型、磨損狀態等信息，實現了制動距離的縮短。
另一項演示是雨天過彎。在未啟動輪胎智能傳感器的前提下，記者只能憑自己的感覺在雨天場景中駕駛，在轉彎時因為車輛打滑碰撞到墻壁；啟動輪胎智能傳感器之后，車輛給出了50km/h的建議行駛速度，記者在該速度下行駛，順利過彎。這項演示將固特異的SightLine輪胎智能技術與采埃孚（ZF）的cubiX車輛運動控制軟件整合起來，使駕駛系統根據氣象數據和輪胎與路面的接觸情況，為司機提供建議速度或自動控制車輛減速。
“我們的技術在其中發揮了以下作用：一是獲取當地氣象數據，了解路面是否潮濕；二是判斷輪胎是否脫離地面，視情況向駕駛員發出減速警告。即便駕駛者不減速，集成固特異輪胎智能技術的采埃孚控制系統也能自動控制車輛減速。”Helsel向記者表示。據悉，固特異SightLine與采埃孚cubiX的合作成果獲得了CES 2024的汽車技術和領先移動出行類創新獎。
具體來看，SightLine包含輪胎傳感器和云端算法。其中，輪胎傳感器提供輪胎溫度、壓力、加速計、ID等信息。云端算法以這些信息作為輸入項，進一步計算輪胎花紋的磨損情況、輪胎與路面的接觸面等，以判斷輪胎的健康狀態和行駛狀況。
“有了這套系統，我們就能為不同類型的應用提供信息。在車隊管理場景中，我們可以為車隊運營方提供輪胎的健康狀況，比如輪胎是否漏氣——尤其是難以檢測的緩慢漏氣，這項信息非常重要，因為它可能會導致輪胎在路中間癟掉。”Happenhofer表示，“在ADAS 系統及緊急制動系統中，如果我們掌握了輪胎的信息和狀態，就可以為這些系統預先設定條件。比如在防抱死制動系統和緊急制動系統中，系統能夠根據輪胎與路面接觸狀況，調整制動力，縮短剎車距離。”
降低車隊三大成本 提升自動駕駛效率與安全
從長遠來看，智能輪胎技術能夠降低車隊運營的三大成本：燃油、駕駛員和輪胎成本。
其中，對輪胎成本和燃油成本的控制，可以通過保持合理的輪胎氣壓來實現。若輪胎充氣不足或過量，會改變輪胎接觸面形狀，導致輪胎磨損加速，縮短輪胎使用壽命，導致輪胎成本的上升。與此同時，輪胎接觸面變形會導致滾動阻力增大，增加每次輪胎轉動的能量損耗，也就降低了燃油經濟性。而固特異通過智能傳感器實時監測輪胎狀態，及時獲取輪胎是否漏氣、是否需要充氣等信息，幫助車隊將輪胎磨損程度控制在合理范圍，降低滾動阻力，從而控制輪胎成本并提升燃油經濟性。
而降低駕駛員成本，需要通過自動駕駛實現。2023年11月，固特異與滴滴自動駕駛達成合作，為滴滴自動駕駛出租車隊提供SightLine技術。這是繼固特異將SightLine部署到Gatik自動駕駛車隊后，再一次推動智能輪胎技術向自動駕駛領域滲透。
“促使固特異與滴滴合作的根本原因，是雙方對駕駛效率和安全的共同追求。”Helsel告訴記者。
搭載固特異SightLine技術的奔馳車型
他表示，交通運輸行業的關鍵詞是高效。“車隊要盈利，就必須保持高效。每輛車要時刻做好出車準備，不能出現胎壓不足導致半路拋錨等意外情況。我們通過傳感器監測輪胎狀態，提醒駕駛者何時需要更換輪胎，助力車隊提升效率。”
另一大因素是安全。傳統汽車需要手握方向盤、腳踩油門和剎車的駕駛者向駕駛系統提供信息，而自動駕駛汽車減少了甚至不需要駕駛者的反饋。因此，輪胎作為唯一接觸地面的部件，需要在自動駕駛的語境下填補駕駛者留下的空白，充當無人駕駛汽車的反饋機制，以提升駕駛安全系數。
為不同汽車制造公司及車隊運營商提供輪胎智能技術的過程中，固特異需要與各種車型的各類駕駛系統進行適配。Happenhofer告訴記者，軟件是實現以上過程的關鍵。大約七年前，固特異在開啟智能輪胎業務的同時，便建立了一支軟件團隊，吸納軟件算法開發、系統工程等技術人才，以支撐面向智能汽車場景的軟件集成服務。
“我們會先了解車輛的軟件架構，尤其是操作系統和接口，找到應用固特異軟件技術的最佳方式和位置。在此基礎上，我們基于模塊化的整合方式，為車輛提供功能，并定制接口。”Happenhofer表示，“從前，我們與汽車制造廠合作，為每一種原廠汽車適配輪胎；如今，我們會與負責安全和軟件系統的部門合作，結合軟件技術為指定車型研發輪胎。”
技術與落地并行 輪胎科技的進化論
在L2+和L3級別自動駕駛逐步落地之后，產業界已經啟動了對L4及以上級別自動駕駛的技術儲備，消費者也對更加智能的駕駛體驗充滿期待。與其他關鍵零部件一樣，輪胎傳感器也需要跟隨汽車智能化的腳步，在形態和功能上持續演進。
“現有傳感器的性能已經有了顯著的提升，但體積和重量仍未到達理想狀態，我們會在尺寸、重量、能耗方面進行優化。此外，我們還將為SightLine技術探索更多潛在應用場景。這是我們在2024年的主攻方向。”Happenhofer說。
固特異CES2024展臺
與創新同樣重要的，是成果轉化。固特異團隊將輪胎傳感器的主要場景簡寫為“FACES”，暨車隊管理、自動駕駛汽車、網聯汽車、電動汽車、可持續性的英文首字母組合，接下來的重點是圍繞核心場景，推動技術創新落地。“這就需要將目光投向真實世界，關注現實情況，從中積累大量反饋，不斷創新解決方案。”Happenhofer表示。
在采訪的最后，記者請兩位受訪者分別描述自己理想中的智能輪胎。
Helsel認為，理想的智能輪胎要成為通用汽車首席執行官Mary Barra提出的“零事故，零排放，零擁堵”這一交通出行目標的“功臣”，以最為高效、省時的方式，讓駕乘人員安全回家、隨心出行，并減少對地球環境的影響。
Happenhofer表示，理想的智能輪胎首先要符合安全標準，在邁向L4—L5級別自動駕駛的過程中，固特異希望能與相關部門開展合作，助力智能輪胎安全標準的制定。同時，理想的智能輪胎不僅要滿足綠色可持續要求，還要充分考慮構建技術解決方案的資源和成本，將價格控制在能被廣大消費者接受的范圍內。
