2023年上海車展上,博世再次展現(xiàn)了引領(lǐng)全球商用車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)持續(xù)創(chuàng)新和變革的巨大力量,不僅展示了滿足當下的第3代電液混合助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)——Servotwin Gen3和第4代全冗余電液混合助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)——Servotwin Gen4 2,還展示了將為商用車行業(yè)帶來重大歷史陛變革的商用車純電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。
博世在商用車轉(zhuǎn)向技術(shù)領(lǐng)域,一步一個腳印地持續(xù)創(chuàng)新迭代,不僅較好地滿足了當下市場需求,還積極順應(yīng)未來趨勢和引導(dǎo)行業(yè)發(fā)展。
那么,這些展品的開發(fā)背景、主要特點、應(yīng)用場景以及生產(chǎn)應(yīng)用情況又分別如何呢?展會期間《商用汽車》雜志記者特別邀請到博世商用車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)銷售與客戶技術(shù)中國區(qū)負責(zé)人董文峰作了簡單介紹和系統(tǒng)回顧。
1.關(guān)于Servotwin Gen3電液混合助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)
問:董總您好。首先請您介紹一下這款第3代電液混合助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)產(chǎn)品(Servotwin Gen3)的有關(guān)情況,包括其開發(fā)背景、結(jié)構(gòu)特點、應(yīng)用場景以及生產(chǎn)應(yīng)用情況?
答:好的。這款產(chǎn)品是博世商用車電液混合助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)Servotwin的第3代產(chǎn)品,主要是為重型商用車開發(fā)的,它可以實現(xiàn)諸如隨速助力、主動回正等功能,滿足多種場景的輔助駕駛。說它的開發(fā)背景,首先要從它的第一代Servotwin電液助力轉(zhuǎn)向產(chǎn)品說起。
博世Servotwin電液助力轉(zhuǎn)向技術(shù)的研發(fā)始于2000年,其開發(fā)的初衷是在液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的液壓失效的情況下,通過電控單元的扭矩疊加,輕松滿足歐標ECE R79對應(yīng)急轉(zhuǎn)向的要求。也即,在轉(zhuǎn)向液壓失效的情況下,也能控制住車輛轉(zhuǎn)向,不出現(xiàn)安全問題。第一代Servotwin電液助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)就是在上述背景下開發(fā)的,并于2013年首先在歐洲的戴姆勒卡車上實現(xiàn)量產(chǎn)。而且,在滿足應(yīng)急法規(guī)需求的基礎(chǔ)上,戴姆勒卡車的轉(zhuǎn)向舒適性也得到了極大提升。商用車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)從傳統(tǒng)的液壓助力發(fā)展到電液助力之后,基本上具有了與乘用車{早已普遍采用電動助力轉(zhuǎn)向)類似的操縱舒適性。
2019年,又推出了可滿足SAE-L2級輔助駕駛以及局部(初級)自動駕駛的第3代電液產(chǎn)品——Servotwin Gen3電液混合助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(也就是展臺上的這款產(chǎn)品),并在北美、歐洲和中國幾乎同步量產(chǎn)。其核心目的是通過自動化能力的進一步提升,大幅提升轉(zhuǎn)向舒適性,降低駕駛員的駕駛疲勞。
具體來講,第3代電液產(chǎn)品首先可以幫助車輛實現(xiàn)SAE-L2級別的公共道路上的輔助駕駛。比如在高速公路上,車道保持、車道居中、車道糾偏等一系列功能都可以實現(xiàn),在高速公路上行駛時,它可以讓駕駛員的精神不那么緊張,當遇到問題時,上面的控制系統(tǒng)會進行預(yù)警,駕駛員即時接管就可以了,同時它還附加了主動回正、隨速助力等一些舒適性的功能,此外,Servotwin第3代產(chǎn)品還具備各種補償功能,比如當車輛遇到側(cè)風(fēng)可能發(fā)生顛簸時,可以施加一些力矩讓車輛保持平衡,實現(xiàn)“側(cè)風(fēng)補償”。總之,它的目的是讓車輛駕駛變得更加安全、更加舒適。
其次,在某些封閉區(qū)域,即環(huán)境比較單一的場所,像礦坑、港口、城市封閉道路,第3代電液產(chǎn)品還可以幫助實現(xiàn)無人駕駛。要實現(xiàn)無人駕駛,首先產(chǎn)品的可靠性要很高,然后配合塔臺或者監(jiān)控等措施,把車輛駕駛員撤下來,實現(xiàn)24小時運營。長時間或者在比較惡劣的環(huán)境中駕駛,駕駛員是難以承受的,而實現(xiàn)自動駕駛就會解決很多問題。這是第3代產(chǎn)品體現(xiàn)出的商業(yè)用途。
總之,第3代電液產(chǎn)品最典型的用途可分為2大方面,一是高速公路上的輔助駕駛,二是在限定區(qū)域內(nèi)的無人化駕駛。
第3代Servotwin電液助力產(chǎn)品實現(xiàn)量產(chǎn)后,包括戴姆勒、斯堪尼亞、曼等歐洲企業(yè),以及國內(nèi)頭部重型商用車企業(yè)都在使用,廣受好評。
2.關(guān)于博世Servotwin Gen4.2全冗余電液混合助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)
問:這次展示的博世Servotwin Gen4.2全冗余電液混合助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng),作為博世電液助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的第4代產(chǎn)品,其開發(fā)背景、主要特點、應(yīng)用場景以及生產(chǎn)應(yīng)用情況,又是如何呢?
答:這次展示的博世Servotwin Gen4.2全冗余電液混合助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng),主要是為重型商用車開發(fā)的,是博世自開始研發(fā)電液助力產(chǎn)品20多年來,一步一個腳印,經(jīng)過不斷升級、優(yōu)化、迭代推出的真正意義上的全冗余轉(zhuǎn)向產(chǎn)品。它包含了液壓轉(zhuǎn)向單元和2套獨立的電控單元,(在軟硬件上)形成了全冗余的電子電氣架構(gòu)以及網(wǎng)絡(luò)安全特征,可幫助實現(xiàn)無人化的自動駕駛。這款產(chǎn)品目前還沒有量產(chǎn),預(yù)計在2023年第4季度實現(xiàn)量產(chǎn)服務(wù)首個客戶項目。
從第3代電液產(chǎn)品到4代全冗余電液產(chǎn)品,又是一次重大變革,其自動化程度得到了進一步提升。它的變革是從第3代的公共道路SAE L2級輔助駕駛廈限定區(qū)域自動駕駛,發(fā)展到了更高級別的全車速、全時段、全場景的L4或L5級自動駕駛。
不論是L4或L5級,不管人在不在,車輛要真正做到無人自動駕駛,其轉(zhuǎn)向系統(tǒng)必須實現(xiàn)全冗余設(shè)計,具備全冗余功能,這是保障自動駕駛車輛安全行駛的條件。所謂“全冗余”指的是備份的意思,當其中一套(電控單元)萬一失效的情況下,另一套能夠接管并執(zhí)行所需的功能,且過渡平滑,以保證車輛行駛到安全的地方。此外,該轉(zhuǎn)向系統(tǒng)也可以支持線控轉(zhuǎn)向。
第4代電液產(chǎn)品Servotwin Gen4 2的2套電控單元分別擁有各自的電源、通信和ECU等部件。2套控制單元可以按需串聯(lián)或并聯(lián)布置。平時工作時,2套控制單元同時工作,各輸出50%。
3.關(guān)于博世商用車純電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)
問:據(jù)悉,這次展套博世還帶來了商用車用純電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)產(chǎn)品,共有2款,一款是ServoE LCV,供輕型車(輕卡)使用;一款是SetvoE HCV,供重型車(重卡)使用,但都來在博世展臺上公開展示,只是小范圍展示。請您介紹一下這2款商用車純電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的開發(fā)背景、主要特點、應(yīng)用場景以及生產(chǎn)應(yīng)用情況?
答:博世最新開發(fā)的商用車純電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng),又是一次商用車行業(yè)重大技術(shù)變革,它曾在2022年德國漢諾威商用車展上展示過,是全球商用車領(lǐng)域的首發(fā)產(chǎn)品。
這款轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的最大特點是實現(xiàn)了純電動力,相比電液助力系統(tǒng),取消了液壓系統(tǒng),但仍沿用博世Servotwin電液轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的控制策略及電控單元,可賦能SAE-L4級,主機廠的HAD開發(fā)也能最大程度上得到復(fù)用。
商用車轉(zhuǎn)向電動化之所以落后于乘用車,關(guān)鍵在承載能力上。乘用車在20世界90年代就開始了電動化的步伐,而重型商用車對輸出力矩的要求更高,“三電”技術(shù)及關(guān)鍵機構(gòu)承載能力是其電動化的主要障礙。
電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是直接靠電機驅(qū)動,電機輸出轉(zhuǎn)矩高,對傳動機構(gòu)承載能力的要求,比電液助力更高,這也是大家一直研究的課題。博世作為商用車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的領(lǐng)先者,在2017-2019年實現(xiàn)了重大技術(shù)突破,其關(guān)鍵零部件的承載力和可靠性均得到了充分驗證,重卡用ServoE計劃2026年實現(xiàn)量產(chǎn),輕卡用ServoE已完成設(shè)計驗證,可快速落地。
總之,純電助力產(chǎn)品給商用車行業(yè)帶來的好處,首先是結(jié)構(gòu)簡單。電液轉(zhuǎn)向系統(tǒng)包含油罐、管路、電動泵、轉(zhuǎn)向器等,不僅結(jié)構(gòu)復(fù)雜,而且安裝比較繁瑣;純電轉(zhuǎn)向系統(tǒng)集成為轉(zhuǎn)向機一個部件,做到了“即插即用”。制造過程變得簡單了。而且,從整個系統(tǒng)的制造成本也會降低。
除了“即插即用”,純電轉(zhuǎn)向系統(tǒng)還有“按需功能”的特點,這一功能對提高整車節(jié)能效率有很大幫助。液壓或者電液轉(zhuǎn)向系統(tǒng),即使在車輛不轉(zhuǎn)彎的情況下,液壓系統(tǒng)也處于工作狀態(tài),消耗能量,而純電助力產(chǎn)品,只有在車輛轉(zhuǎn)彎時才被觸發(fā),由此大幅節(jié)省了能源消耗,節(jié)能率可達90%。所以,這款純電產(chǎn)品對環(huán)境友好,對實現(xiàn)“碳中和”目標有很大貢獻。
此外,電動助力相比液壓助力或電液助力,其失效率也會明顯降低。因為液壓助力在使用中會產(chǎn)生熱量,熱量會對密封系統(tǒng)產(chǎn)生影響,有可能導(dǎo)致漏油,而純電動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)不存在“漏油”,因此可大幅較低失效率。
4.關(guān)于博世轉(zhuǎn)向系統(tǒng)研發(fā)“持續(xù)創(chuàng)新變革”的力量
問:博世不僅在技術(shù)上而且在市場上一直是全球商用車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)行業(yè)的領(lǐng)先者。博世在技術(shù)上不斷創(chuàng)新和自我變革的力量來自哪里?
答:“科技成就生活之美”是博世的發(fā)展理念。從很大程度上來講,博世能夠看到全球商用車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的需求趨勢,并為之不斷挖掘,尋找可以改進的地方并付諸行動,通過產(chǎn)品的創(chuàng)新和迭代,希望明天的產(chǎn)品比今天變得更好,能夠不斷解決行業(yè)的一些痛點,包括產(chǎn)業(yè)界、運輸業(yè)和車主,能夠推動運輸行業(yè)實現(xiàn)安全、舒適、節(jié)能等重大目標。
現(xiàn)在我們登上一輛卡車能夠看到,駕駛員的工作與生活場景是非常艱辛的,駕駛室里的味道很濃,舒適性也不大好。雖然有很多公司老板買車不開車,但他追求的最主要的是安全、可靠,故障率低。而我們提高自動化程度,還希望提高舒適性,降低車輛生命周期的總擁有成本。
為了幫助對博世轉(zhuǎn)向產(chǎn)品研發(fā)思路的理解,在此簡單總結(jié)一下博世商用車轉(zhuǎn)向技術(shù)的主要發(fā)展路徑。從液壓助力到第1代電液助力,主要解決了“應(yīng)急轉(zhuǎn)向”問題并提升了舒適性;從第1代電液助力發(fā)展到第3代電液助力,主要是滿足了輔助駕駛以及(封閉場景下)初級自動駕駛需要,從第3代電液助力到第4代全冗余電液助力,通過自動化程度進一步提高,解決了更多場景下自動駕駛的安全問題,包括功能安全、網(wǎng)絡(luò)安全等各個層面都得到了加強:而從電液產(chǎn)品(以及之前的產(chǎn)品)再發(fā)展到純電產(chǎn)品,帶來的主要好處是結(jié)構(gòu)更加簡化和緊湊,制造和裝配過程大為簡化,大幅提升了節(jié)能效率,實現(xiàn)了完備的功能安全與網(wǎng)絡(luò)安全,助力網(wǎng)聯(lián)化發(fā)展。
可以說,在商用車領(lǐng)域,轉(zhuǎn)向系統(tǒng)從最初的純機械式到液壓助力,再到電液混合助力,然后是純電動助力,這個路徑已經(jīng)很明確了。但從目前來說,就像前面說過的,電動助力產(chǎn)品在行業(yè)內(nèi)還面臨一些技術(shù)壁壘,在完全突破之前,還有一段路要走,但為期不遠。
目前在重卡領(lǐng)域,其轉(zhuǎn)向系統(tǒng)還是以液壓轉(zhuǎn)向為主,已有部分智能重卡裝備了電液助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。在未來一定時期,商用車領(lǐng)域,會出現(xiàn)液壓、電液、純電3種助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)并行的局面,其中電動助力產(chǎn)品的比例會持續(xù)上升,液壓廈電液助力產(chǎn)品會漸漸下降,最終過渡到純電助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。
(責(zé)任編輯:肖獻法)