汽車是怎麼知道手在「沒在方向盤上」的?為這事機械和電氣打起來了

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現在很多車都有L2級自動駕駛功能。這個功能開啟之後,汽車就可以以一個恒定的車速自動行駛,並且還具有自動跟車、車道保持、碰撞預警、自動刹車等功能,駕駛員甚至可以雙手離開方向盤,讓汽車完全自主行駛。

不過,L2級自動駕駛還只是自動駕駛輔助,並不是完全的自動駕駛,仍然需要駕駛員時刻關注車況和路況,隨時準備接管車輛。所以,不允許駕駛員的雙手長時間離開方向盤。當駕駛員雙手離開方向盤幾秒鐘之後,儀錶盤就會發出「嘀嘀」的警報聲,並顯示「請不要雙手離開方向盤」。當初我使用這個功能時,就非常的疑惑:汽車是怎麼知道我的手沒在方向盤上的?

最初我以為,在方向盤上有手感測器。如果駕駛員的手沒有握在方向盤上,感測器感受不到手的存在,就會報警。但是這種方式,有幾個問題是很難解決的。

首先是使用什麼類型的感測器。如果使用壓力感測器,每個人握方向盤的力度是不一樣的,有些駕駛員的手只是輕輕地搭在方向盤上,感測器很難感受到;並且這種方式很容易作弊,把一個夾子夾在方向盤上,就把汽車騙過去了。

如果使用溫度感測器,感受手的溫度,來判斷手是否在方向盤上。但是不同的人手的溫度不同,環境溫度也不同(比如北方寒冷的冬天,方向盤溫度是非常低的),另外有些人習慣戴手套開車,還有人在方向盤上安裝方向盤套,這樣也很難感受到溫度的變化;此外,這種方式也很容易作弊的,把一個暖寶放在方向盤上,汽車也無法判斷這是手 還是 其它物品。

有人說可以同時使用壓力感測器和溫度感測器。但這樣做會導致方向盤結構極為復雜,並且控制邏輯也很復雜,在實踐中極難應用。

此外,這些感測器在方向盤上如何佈置呢?不同的人開車,手握方向盤的位置是不一樣的,為了適應所有的人,需要在方向盤的每一個位置都佈置感測器。這顯然也是不可能的。還有,如果方向盤後期改裝了,這個功能就無法使用了。所以,這個問題在很長時間內都困擾著我。直到有一天和一個汽車工程師聊天,才解開了這個謎團。

他告訴我,當初在汽車上設計這個功能時,也是按照我之前的思路做的,在方向盤上設計感測器。但是按照這種方法設計的方向盤,結構和控制邏輯極為復雜,價格也極其高昂,根本無法在車上應用。後來在一次會議上,電氣工程師提出,這個問題根本就不用這麼復雜,不用添加任何硬體,只要改變方向盤的控制邏輯就可以 了。

具有自動駕駛功能的汽車,方向盤都是電動助力的,都有方向盤扭矩感測器和角度感測器。在驅動車輪轉向的同時,也會把一部分路面阻力回饋到方向盤上,形成「路感」。駕駛員的手放在方向盤上與不放在方向盤上,扭矩感測器得到的回饋是不一樣的。我們只要捕捉扭矩感測器的信號變化,就可以判斷手是否在方向盤上了。也就是說,在轉向電控單元中加入一段代碼,改變轉向系統電控邏輯,這個問題就解決了!如果汽車處于勻速直線行駛狀態,轉向系統還會主動的左右輕輕晃動方向盤,以探測駕駛員的手是否在方向盤上。這就是我們在使用自動駕駛功能時,方向盤會輕輕左右擺動的原因。

看到了嗎?思路一變,問題就超級簡單了。對于使用機械方式超級難解決的問題,使用電氣方式不用增加任何成本,輕輕鬆松就解決了。所以現在的汽車,越來越趨向于使用電控了。在將來,「用軟體定義汽車」,汽車變成一個行走的電腦,是完全有可能的,這將徹底顛覆我們對汽車的認知。現在很多汽車主機廠招人,更多的是電氣、電腦方面的人才,而對傳統的車輛、機械方面人才需求較少,從這也能看出一點端倪。

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