博世首次展示4D成像雷達(dá)等技術(shù)成果

2021年10月15日，博世在上海舉辦博世汽車與智能交通技術(shù)創(chuàng)新體驗(yàn)日。作為全球領(lǐng)先的汽車與智能交通技術(shù)供應(yīng)商，博世帶來了豐富的產(chǎn)品并展現(xiàn)了其在智能汽車、電動(dòng)出行、自動(dòng)駕駛等領(lǐng)域的技術(shù)積累。

其中，智能化方面首次展出了博世第五代毫米波雷達(dá)至尊版（4D成像雷達(dá)），同時(shí)博世駕駛輔助升級(jí)版功能和已量產(chǎn)的智能座艙域控制器也集體亮相；電動(dòng)化方面則主要展示了博世首款三合一電橋、燃料電池模塊等核心部件。傳統(tǒng)“技藝”方面：博世帶來了可以支持更高階駕駛輔助的電液混合助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，同時(shí)，出現(xiàn)在體驗(yàn)日賽道上還有基于智能集成制動(dòng)系統(tǒng)IPB開發(fā)的本土創(chuàng)新功能舒適制動(dòng)，它將給你帶來“老司機(jī)”般的體驗(yàn)感。

乘用車部分

作為邁向自動(dòng)駕駛的基石，高級(jí)駕駛輔助功能是現(xiàn)階段的重中之重。無論是駕駛輔助，還是自動(dòng)駕駛，作為復(fù)雜的系統(tǒng)，它包含感知、決策和執(zhí)行三大技術(shù)環(huán)節(jié)。針對這三個(gè)方面，博世對自己的產(chǎn)品進(jìn)行了全面升級(jí)，并在此次體驗(yàn)日上帶來了全新?lián)Q代升級(jí)的產(chǎn)品及功能，這些產(chǎn)品及功能皆為博世在中國市場的首發(fā)。

1）博世駕駛輔助升級(jí)版

整套系統(tǒng)包含1個(gè)博世第五代前雷達(dá)、4個(gè)博世第五代角雷達(dá)、1個(gè)博世第三代多功能攝像頭、1個(gè)輔助駕駛域控制器、駕駛員監(jiān)控系統(tǒng)以及高精度地圖。這套系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)在高速公路上，端到端的輔助駕駛體驗(yàn)。（行業(yè)也稱其為“自動(dòng)導(dǎo)航輔助駕駛功能”）

相比博世駕駛輔助基礎(chǔ)版與增強(qiáng)版，升級(jí)版在自動(dòng)跟車、自動(dòng)巡航以及自動(dòng)變道等功能的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步拓展了高速公路輔助駕駛的應(yīng)用場景，配合駕駛員監(jiān)控系統(tǒng)與高精度地圖提供的信息，讓高速行車更安全、更舒適。

2）博世針對電動(dòng)兩輪車的自動(dòng)緊急制動(dòng)

自動(dòng)緊急制動(dòng)，是基于環(huán)境感知傳感器感知前方可能與車輛、行人或其他交通參與者所發(fā)生的碰撞風(fēng)險(xiǎn)，并通過系統(tǒng)自動(dòng)觸發(fā)執(zhí)行機(jī)構(gòu)實(shí)施制動(dòng)，以避免碰撞或減輕碰撞程度的主動(dòng)安全功能。

相比路面上的車輛，電動(dòng)兩輪車的動(dòng)作靈活性更大，同時(shí)體積較小，形狀復(fù)雜，因此對于系統(tǒng)的運(yùn)算性能和傳感器的探測識(shí)別能力有更高要求。系統(tǒng)既不能發(fā)生誤判突然剎車，也不能“視而不見”，其難度會(huì)更大。博世針對兩輪電動(dòng)車的信息對產(chǎn)品進(jìn)行了升級(jí)，通過前毫米波雷達(dá)和前視攝像頭的數(shù)據(jù)融合，實(shí)現(xiàn)了專門針對兩輪電動(dòng)車的自動(dòng)緊急制動(dòng)。

3）博世第五代毫米波雷達(dá)至尊版（4D成像雷達(dá)）

實(shí)現(xiàn)駕駛輔助，首先需要“看”和“聽”來感知汽車周圍的環(huán)境。感知系統(tǒng)在駕駛輔助中起著決定性的作用，大量道路信息需要由傳感器感知得到。博世此次帶來了全新的毫米波雷達(dá)產(chǎn)品——博世第五代雷達(dá)至尊版，即4D成像雷達(dá)。

4D成像雷達(dá)與傳統(tǒng)毫米波雷達(dá)比較主要區(qū)別是增加了高度探測，對于物體和人的探測更準(zhǔn)確、更迅速，點(diǎn)云數(shù)量會(huì)更多。同時(shí)具備更高的魯棒性，能夠更好地滿足舒適、安全以及自動(dòng)化的駕乘體驗(yàn)。

博世第五代毫米波雷達(dá)至尊版采用76-77GHz頻段，最遠(yuǎn)探測距離高達(dá)302米，水平視場角可達(dá)120度，垂直視場角可達(dá)24度。

其核心特點(diǎn)如下：

通過單幀測量數(shù)據(jù)可在遠(yuǎn)距離情況下準(zhǔn)確測量目標(biāo)的位置、相對速度以及運(yùn)動(dòng)方向；

對于弱勢道路交通使用者（如行人、騎行人等）與潛在路障（如輪胎、拖車等）能夠進(jìn)行直接地測量其高度并更好地進(jìn)行目標(biāo)分類識(shí)別；

適用于NCAP功能（各種自動(dòng)緊急制動(dòng)AEB功能以及最高時(shí)速達(dá)250km/h的自適應(yīng)巡航控制ACC等功能）

可用于復(fù)雜的部分以及高度自動(dòng)駕駛場景（如交通擁堵等）下提升了系統(tǒng)的舒適性與安全性。

樣車體驗(yàn)：

4）博世遙控泊車輔助+3D環(huán)視功能+行車記錄儀功能

根據(jù)中國汽車流通協(xié)會(huì)報(bào)告顯示，全景影像是消費(fèi)者最關(guān)注的安全功能之一，對于新手司機(jī)尤為重要。博世此次帶來了全新的3D環(huán)視功能，低速泊車過程中，3D環(huán)視使用4個(gè)近距離攝像頭捕捉車輛周邊視野，將多個(gè)圖像畫面進(jìn)行拼接，使虛擬圖像與即時(shí)影像在顯示屏上結(jié)合顯示，提供更加有效視角，避免碰撞風(fēng)險(xiǎn)。

自動(dòng)泊車方面則推出了全新的遙控泊車輔助系統(tǒng)。該系統(tǒng)目前都是用的藍(lán)牙控制，通訊方式主要由主機(jī)廠定義，博世和主機(jī)廠定義好藍(lán)牙模塊與博世控制器之間的通訊協(xié)議與接口，藍(lán)牙模塊與手機(jī)APP之間通訊由主機(jī)廠負(fù)責(zé)。

博世行車記錄儀功能為駕駛和泊車過程中出現(xiàn)的事故提供有效判斷依據(jù)。

5）博世家庭區(qū)域泊車輔助

該系統(tǒng)可在博世遙控泊車輔助功能的硬件平臺(tái)（12枚博世超聲波傳感器系統(tǒng)與具備4枚近距離攝像頭的環(huán)視攝像頭系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)融合）上，復(fù)用駕駛輔助功能的4個(gè)角雷達(dá)，在不額外增加硬件傳感器的基礎(chǔ)上，通過軟件升級(jí)實(shí)現(xiàn)記憶泊車功能。整個(gè)功能使用方便，只需被教授一次泊入所需停車位的確切路徑，系統(tǒng)將能完全自動(dòng)地重復(fù)泊車。不過需要注意，駕駛員需要對整個(gè)泊車過程負(fù)責(zé)，并與車輛保持在6米范圍之內(nèi)。整個(gè)輔助系統(tǒng)的顯著特點(diǎn)是幫助減少家庭區(qū)域狹小車庫內(nèi)低速行駛時(shí)的刮蹭。

6）博世智能座艙解決方案

軟件在定義車輛的功能與體驗(yàn)方面扮演著關(guān)鍵角色，它讓汽車變得更加智能，因此使駕乘者受益。座艙作為人機(jī)交互的起點(diǎn)，如何輕松地化繁為簡，博世于本次體驗(yàn)日帶來了全新的智能座艙解決方案：博世智能座艙域控制器與博世駕乘人員監(jiān)控系統(tǒng)。

博世智能座艙域控制器

搭載全球領(lǐng)先的高通8155芯片平臺(tái)，博世智能座艙域控制器將以往獨(dú)立的信息娛樂和儀表域的計(jì)算功能，集成到一個(gè)功能強(qiáng)大的電子控制單元中，高度靈活、模塊化且具備可擴(kuò)展性。其最多可支持8塊物理顯示屏和12枚攝像頭的系統(tǒng)需求，是當(dāng)前智能座艙的理想運(yùn)算平臺(tái)。

博世駕乘人員監(jiān)控系統(tǒng)

博世駕乘人員監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)部搭載了一顆230萬像素的RGB-IR攝像頭，可以實(shí)現(xiàn)主副駕以及后排乘客的檢測。通過捕捉車內(nèi)乘客的眼瞼運(yùn)動(dòng)、視線方向等關(guān)鍵點(diǎn)，系統(tǒng)可以在行駛時(shí)監(jiān)測駕駛員是否疲勞，并根據(jù)相應(yīng)程度進(jìn)行干預(yù)；同時(shí)也支持手勢識(shí)別等功能，提升駕乘樂趣。

7）舒適制動(dòng)

新手司機(jī)在開始時(shí)，可能會(huì)控制不好剎車力度，“深一腳、淺一腳”的駕駛方式不僅影響舒適性，也增加了追尾的風(fēng)險(xiǎn)。為此，博世帶來了基于智能集成制動(dòng)IPB系統(tǒng)開發(fā)的舒適制動(dòng)功能。這套方案系統(tǒng)高度集成，可以為混合動(dòng)力或是新能源車型提供更高效，動(dòng)態(tài)響應(yīng)更好的制動(dòng)效果。

相對于制動(dòng)力度和踏板行駛已經(jīng)預(yù)想設(shè)定好的傳統(tǒng)制動(dòng)系統(tǒng)，博世智能集成制動(dòng)IPB系統(tǒng)取消了真空助力器，制動(dòng)助力由內(nèi)部電機(jī)完成。當(dāng)制動(dòng)踏板位置傳感器感知到踏板位移后會(huì)把信號(hào)傳遞給控制單元，控制單元經(jīng)過計(jì)算，對助力電機(jī)發(fā)送執(zhí)行信號(hào)，最終助力電機(jī)作用于制動(dòng)總泵并提供額外扭矩，從而實(shí)現(xiàn)助力的效果。這樣IPB就能更精確的控制壓力，工程師也能實(shí)現(xiàn)不同的踏板感和制動(dòng)特性的調(diào)校。在此技術(shù)上，工程師可以利用精確控制制動(dòng)壓力的方式，消除減速度沖擊力，從而使剎車過程變得平滑，最終得到類似“老司機(jī)”的剎車體驗(yàn)。

8）博世集成式車輛動(dòng)態(tài)控制IVC

從ABS到TCS（牽引力控制）再到如今的ESP®，博世在車輛動(dòng)態(tài)控制上的研究可謂是積累深厚。在此次體驗(yàn)日上，博世又帶來了一項(xiàng)車輛動(dòng)態(tài)控制技術(shù)：集成式動(dòng)態(tài)車輛控制（以下簡稱IVC）。

這項(xiàng)技術(shù)從2009年開始研發(fā)，是博世的專利。其最早被搭載在AMG SLS Electric Drive上，之后蘭博基尼、阿斯頓馬丁等豪華車制造商也將其匹配到旗下的車型中。

此次國內(nèi)的首秀來自于華人運(yùn)通的HiPhi。IVC系統(tǒng)主要控制這臺(tái)車的制動(dòng)與后輪轉(zhuǎn)向。車輛低速時(shí)反向轉(zhuǎn)向，縮短轉(zhuǎn)彎半徑；車輛高速時(shí)同向轉(zhuǎn)向，提升車輛的穩(wěn)定性。

IVC之所以能實(shí)現(xiàn)以上功能，在于其獨(dú)特的工作邏輯。目前市場上標(biāo)準(zhǔn)的車輛回饋式控制，不同執(zhí)行器或控制器之間需要單獨(dú)交流，收到上層控制器回復(fù)之后再到下一級(jí)執(zhí)行，所以車輛表現(xiàn)與駕駛員請求會(huì)有延遲。IVC使用的是前饋式控制邏輯，基于車輛模型的設(shè)計(jì)，控制器會(huì)統(tǒng)一對所有執(zhí)行器發(fā)出指令， 執(zhí)行器無需等待控制器的進(jìn)一步的反饋便可執(zhí)行，這樣帶來的好處是整車表現(xiàn)反應(yīng)更迅速，同時(shí)工作更統(tǒng)一。

正所謂“潤物細(xì)無聲”，IVC通過前饋式控制邏輯，根據(jù)駕駛員操作來預(yù)測車輛的行為，以此啟動(dòng)相應(yīng)的控制器，從而帶來更好的彎道性能和牽引力控制體驗(yàn)，讓車輛擁有更高的穩(wěn)定性和操控可靠性，最終在保障安全可靠性的基礎(chǔ)上讓駕駛者得到最大的駕駛樂趣，適用于主機(jī)廠定制化的工程開發(fā)需求。

9）三合一電橋

根據(jù)中汽協(xié)的數(shù)據(jù)顯示，2020年中國汽車市場新能源汽車產(chǎn)銷分別完成136.6萬輛和136.7萬輛，同比增長7.5%和10.9%。其中純電動(dòng)車型和混動(dòng)車型產(chǎn)銷同比增長，銷量的提升必然會(huì)帶來電氣化產(chǎn)品的需求提升。本次體驗(yàn)日，博世在電氣化方面的重磅產(chǎn)品是三合一電橋。

此三合一電橋針對中國市場研發(fā)，其驅(qū)動(dòng)電機(jī)、控制器以及減速器全部集成在一起，以此形成緊湊的布局，該電橋的最大輸出功率為80KW～200KW，峰值扭矩2000Nm～5000Nm，效率超過93%。

智能化方面，博世的三合一電橋集成電子駐車系統(tǒng)，其控制部分集成在電機(jī)控制器中，執(zhí)行機(jī)構(gòu)集成在變速箱中，使用時(shí)可以進(jìn)行選配。同時(shí)還具備CAN FD及高速CAN通訊，滿足不同的CAN電氣架構(gòu)需求。

除此之外，針對高速電機(jī)常見的NVH (Noise噪聲,Vibration振動(dòng),Harshness聲振粗糙度)問題也進(jìn)行了特別優(yōu)化。在設(shè)計(jì)開發(fā)之初，從系統(tǒng)層面進(jìn)行NVH設(shè)計(jì)仿真和優(yōu)化，并通過諧波注入等軟件手段控制噪音，保證電橋在整個(gè)轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)均具有優(yōu)異的NVH特性。

安全方面進(jìn)行了極端工況測試（碰撞、低壓供電丟失等），其結(jié)果穩(wěn)定，可以處以要求的安全模式，究其原因在于完善的功能安全開發(fā)體系。三合一電橋通過軟硬件功能的配合，采用芯片監(jiān)控、緊急供電等設(shè)計(jì)手段。同時(shí)產(chǎn)品使用三層功能安全架構(gòu)，最高可支持ISO26262 ASIL D安全等級(jí)要求。

商用車部分

氫能被譽(yù)為“21世紀(jì)的終極能源”。博世非常重視氫能市場的發(fā)展，預(yù)計(jì)2021-2024年間將在氫動(dòng)力領(lǐng)域投資超過10億歐元。2021年3月，博世首個(gè)在德國以外的氫燃料電池中心在無錫正式投入使用，集前瞻研究、工程開發(fā)、小批量產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化能力為一體，并具備從關(guān)鍵零部件到全系統(tǒng)的測試能力。與此同時(shí)，博世與中國領(lǐng)先的商用車制造商慶鈴汽車（集團(tuán)）有限公司在今年3月正式合資成立了博世氫動(dòng)力系統(tǒng)（重慶）有限公司。8月，首批搭載博世氫動(dòng)力模塊商用車已經(jīng)在重慶宣布交付。

另外，中國在2019年發(fā)布了針對商用車自動(dòng)緊急系統(tǒng)的性能要求和相關(guān)法規(guī)，并開始對商用車（中、重型卡車及大巴）強(qiáng)制安裝自動(dòng)緊急制動(dòng)、碰撞預(yù)警等相關(guān)駕駛輔助功能。博世在商用車領(lǐng)域的研發(fā)和積累歷史悠久，其產(chǎn)品早已在歐洲大規(guī)模應(yīng)用。本次體驗(yàn)日博世帶來了在駕駛輔助方面最新的研究成果：應(yīng)用于重型商用車的高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)和電液混合助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。

1）燃料電池動(dòng)力模塊

氫燃料電池具有燃料加注時(shí)間短、續(xù)航里程高、零排放等優(yōu)點(diǎn)。博世的燃料電池電動(dòng)解決方案適用于多種車型及性能需求。博世提供緊湊、高效、可靠、易于集成的燃料電池系統(tǒng)解決方案，專為中重型商用車而設(shè)計(jì)。當(dāng)前展品功率70千瓦（更高功率產(chǎn)品已在開發(fā)中），功率密度高達(dá)0.4kw/kg，峰值效率高達(dá)60%。該動(dòng)力模塊采用了博世的先進(jìn)電堆、氫氣供給模塊、電子空壓機(jī)以及系列傳感器。

燃料電池電堆可為燃料電池電動(dòng)汽車提供電能。該部件由一片片燃料電池堆疊而成。在這些串聯(lián)排列于電堆內(nèi)的每個(gè)電池中，連續(xù)供入的氫氣和空氣中的氧氣之間發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，并將由此產(chǎn)生的能量轉(zhuǎn)化為電能。該反應(yīng)僅產(chǎn)生水、電和熱，不排放如顆粒物或氮氧化物這類的污染物。該燃料電池電堆功率密度高，其額定功率可根據(jù)使用案例調(diào)整，并可按電池?cái)?shù)量擴(kuò)展。

燃料電池控制單元是燃料電池系統(tǒng)運(yùn)行的中央控制單元，從車輛控制單元中獲取電力和熱能需求以及系統(tǒng)當(dāng)前的傳感器數(shù)值。燃料電池控制單元控制、監(jiān)控相連的系統(tǒng)部件（如氫氣噴射閥、電子空氣壓縮機(jī)、氫氣循環(huán)泵、傳感器等）并提供所需電量。燃料電池控制單元開環(huán)和閉環(huán)控制軟件結(jié)合了基于物理模型的功能。快速控制回路可實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代電動(dòng)汽車所需的燃料電池高動(dòng)態(tài)運(yùn)行。

2）博世用于重型商用車的高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)

博世的商用車高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)包含了從視覺到雷達(dá)一整套的硬件產(chǎn)品。視覺方面為第三代多功能攝像頭，雷達(dá)包含第五代前雷達(dá)和角雷達(dá)。作為商用車產(chǎn)品，雖然從外形上看和乘用車毫米波雷達(dá)近似，但在使用壽命方面得到增強(qiáng)，可以滿足商用車電磁兼容（EMC）和長使用壽命的需求。另外在軟件方面也進(jìn)行了優(yōu)化，整個(gè)產(chǎn)品更適應(yīng)商用車場景和車輛動(dòng)態(tài)特性。這套系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)緊急制動(dòng)、自適應(yīng)巡航、車道保持以及盲點(diǎn)監(jiān)測等功能，可滿足目前國標(biāo)的要求。

第三代多功能攝像頭（商用）：該攝像頭帶有集成控制單元，采用可靠的硬件設(shè)計(jì)，水平視場角達(dá)100度，分辨率高達(dá)260萬像素。除了具備支持識(shí)別車輛、行人、騎自行車人、道路標(biāo)識(shí)、對向車燈等目標(biāo)的經(jīng)典算法外，該攝像頭還將博世自主開發(fā)的深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與深度信息還原等人工智能算法集成到其片上系統(tǒng)。結(jié)合經(jīng)典算法與人工智能的多路徑算法，支持全面理解各種場景，滿足法規(guī)對于重型商用車的要求。

第五代毫米波雷達(dá)（商用）：該雷達(dá)傳感器使用緊湊型設(shè)計(jì)，重量更輕、能耗更低。全新的線性調(diào)頻序列技術(shù)支持準(zhǔn)確、迅速且可靠的物體與行人探測，有效支持復(fù)雜交通狀況下的駕駛輔助功能，如自動(dòng)緊急制動(dòng)、盲區(qū)監(jiān)測、駛離提示系統(tǒng)等，滿足法規(guī)對于重型商用車的要求。全新一代雷達(dá)傳感器為重型商用車提供更優(yōu)的安全、舒適體驗(yàn)。

3）電液混合助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)

重型商用車在轉(zhuǎn)向時(shí)需要克服的轉(zhuǎn)動(dòng)阻力力矩很大，普通的機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)難以滿足要求。因此一般會(huì)使用液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，系統(tǒng)可以將發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為液壓能，在駕駛員控制下幫助其轉(zhuǎn)向。

博世在此技術(shù)上繼續(xù)進(jìn)行升級(jí)，利用電機(jī)代替發(fā)動(dòng)機(jī)來驅(qū)動(dòng)液壓泵，構(gòu)成電液轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（商用車Servotwin®電液助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)）。此系統(tǒng)可以提高轉(zhuǎn)向精度，針對車速和路況對轉(zhuǎn)向助力進(jìn)行精確控制，提高操控舒適性。此外，基于輔助及無人駕駛硬件的需要，電液轉(zhuǎn)向機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)與整車的通信，實(shí)現(xiàn)輔助駕駛功能。

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