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在用汽车的智能化改装研究

2021-10-11蒋晓琴

汽车工程师 2021年9期
关键词:线控传感器智能化

蒋晓琴

(四川交通职业技术学院)

随着汽车智能化、网联化、电动化及共享化的新四化迅速发展,消费者对汽车动力性、安全性和舒适性等消费需求越来越多,对在用汽车的消费升级、改装需求也是越来越多,尤其是智能改装。在现有汽车改装法规中没有明确智能化改装的属性、改装企业的准入要求、改装人员的从业资格、改装流程、实施步骤以及质量检验等,汽车智能化改装后的质量直接影响汽车使用的安全性。基于以上问题,本文提出多项举措以解决汽车智能化改装的问题。

1 在用汽车智能化改装现状研究

汽车改装[1]是指根据车主消费升级需要,对汽车进行内、外造型以及机械性能的改动。最早的汽车改装是针对赛车进行改装,以提高汽车的性能、操控等内在技术指标为核心目的。我国汽车改装始于2005 年左右,在汽车新四化迅速发展的推动下,消费者希望能通过改装使在用汽车增加某些智能化、电动化功能,从而促进了汽车的智能改装和加装迅速发展。

1.1 在用汽车智能化改装概念

汽车改装分为专用汽车改装和民用汽车改装。专用汽车改装是指从生产方式出发,将原车型改制成其他专用功能的车辆,如将货车改装成罐式车、厢式车。民用汽车改装一般有2 类,第1 类指专门生产改装汽车的厂家,用国家鉴定合格的发动机、底盘,重新设计、改装成与原车型不同的汽车;第2 类是对有牌照的在用汽车,为了消费升级需要,在原车零部件和总成的基础上,做一些技术改造或加装。一般所说的汽车改装是指民用汽车改装的第2 类。

智能[2]是指搭载先进的车载传感器、控制器、执行器等装置和车载系统模块,具备复杂环境感知、智能化决策与控制等功能。在用汽车的智能化改装是指通过技术改造或加装,使在用汽车增加某个或多个智能系统,赋予或改善、优化汽车复杂环境感知、智能化决策与控制等功能。

1.2 在用汽车智能化改装主要项目

一般将民用汽车第2 类改装中除智能改装以外的改装称为传统改装,传统改装主要包括外观、前后杠、大包围、高尾翼、发动机、底盘、照明、音响、汽车安全装置以及汽车行车记录仪等改装。汽车智能改装项目与传统汽车改装项目不同,目前在用汽车智能化改装的主要项目有智能座舱、线控底盘以及先进驾驶辅助系统三大类。

1.2.1 智能座舱改装

汽车智能座舱是由物理按键、触控、语言识别、图像识别、手势识别、图像显示、抬头显示系统及语言提示等人机交互系统,视频播放、音频播放及网络通信等信息娱乐系统,空调、光线、声音、座椅及门窗等环境控制系统等组成。汽车智能座舱大部分部件是电子部件,电子部件的生产、安装和服务的质量必须满足ISO 9001:2008 质量体系要求。

1.2.2 线控底盘改装

线控技术就是将传统的汽车机械操纵系统变成通过高速容错通信总线与高性能CPU 相连的电气系统,利用弱电信号控制执行机构。目前的线控技术包括线控换挡系统、线控制动系统、线控悬架系统、线控油门系统、线控离合器和线控转向系统。

线控转向系统的组成如图1 所示,其中:1 为转向电动机;2 为电子控制单元;3 为转矩反馈电动机;4 为转向角传感器;5 为转矩传感器;6 为转向盘;7 为车速传感器;8 为轮胎;9 为角位移传感器。改装主要集中在回正电机、转向电机、控制器和传感器的安装与调试,一般智能网联汽车除了线控转向系统外,还有一套人工干预转向系统,其结构是机械连接。

图1 线控转向系统图

线控制动系统目前有电子液压制动系统(EHB)和电子机械制动系统(EMB)2 种。EHB 的组成如图2 所示,其中:1 为制动器;2 为备用阀;3 为制动踏板传感器;4 为液压泵。EMB 的组成如图3 所示,其中1 为车轮制动模块;2 为制动踏板传感器。改装EHB 系统与改装EMB 系统比较,EHB 因保留了传统液压系统中制动轮缸和制动器,因此EHB 改装的内容较EMB 少,改装主要有电子踏板、电子控制单元、传感器的安装与调试,因此目前的线控制动系统的改装类型主要是EHB系统的改装。

图2 EHB 线控制动系统图

图3 EMB 线控制动系统图

线控油门通过用导线来代替传统的拉索或者拉杆,采用电动机来驱动节气门开度,其组成见图4。其中1 为数据总线;2 为油门踏板;3 为踏板位置传感器;4为控制单元;5 为伺服电动机;6 为节气门执行机构。

图4 线控油门系统图

1.2.3 先进驾驶辅助系统加装

先进驾驶辅助系统(ADAS)是利用安装在车辆上的传感、通信、决策及执行等装置,实时监测驾驶员、车辆及其行驶环境,并通过影像、灯光、声音、触觉提示、警告或控制等方式辅助驾驶员执行驾驶任务,或主动避免、减轻碰撞危险的各类系统的总称,常用ADAS 系统见表1。

表1 常用ADAS 系统[3]

在用汽车智能改装中较多的是先进驾驶辅助系统,其次是智能座舱,线控底盘改装相对较少。

1.3 在用汽车智能化改装流程

在用汽车智能改装流程(如图5 所示)与传统汽车改装流程基本一致。

图5 在用汽车智能改装流程

车主一般在品牌4S 店对在用汽车进行智能改装。车主表达改装想法和意愿后,4S 店根据车主的改装意愿初步进行设计计算、拟订改装方案。车主需要将改装方案报车管所申报登记,由车管所进行方案的审查。审查通过后,待改装车辆需在承修方4S 店对汽车进行检测,并根据检测结果填写《车辆改装前诊断检验单》,然后与承修方4S 店签订改装合同,合同中约定改装车辆信息、改装类别与项目、改装配件材料、价格、车辆交接、质量标准、竣工验收以及结算等内容,再由承修方4S 店实施改装、道路试验和综合性能检测,符合要求后颁发《机动车维修竣工出厂合格证》、监制《机动车维修结算清单》,车主结算并到车管所办理变更手续。

1.4 在用汽车智能化改装步骤

各系统的具体结构、原理、功能不同,在改装实施时涉及的具体步骤不相同,但总体上有相同的步骤,即先安装硬件(机械部件、传感器、控制器)、再安装线束、最后上电系统调试软件调试。

例如:线控转向系统的改装步骤为:先安装转向机、转向拉杆球头、转向轴万向节、转向助力电机总成、转向柱万向节、转向管柱、组合开关、转向盘、喇叭以及各传感器和控制器等硬件设备(为了与软件系统相区别,智能化改装中把传感器、控制器也称为硬件设备),然后连接线束,再上电,最后用系统调试软件调试。

2 在用汽车智能化改装存在问题

2.1 汽车智能改装没有合法和属性化

有关汽车改装的政策法规主要有公安部《机动车登记办法》第十八条、第十九条、第二十条、第二十一条关于变更登记的规定,《中华人民共和国道路交通安全法》第六条,以及国家标准《机动车安全技术检验项目和方法》,在这些法规和标准里多处提及汽车改装,对汽车改装有严格限制,因此国内汽车智能化改装行业的合法性受到质疑,工商营业经营范围也没对汽车智能化改装明确其属性。

2.2 汽车智能化改装没有准入制度

汽车智能化改装企业没有明确的准入制度,没有明确硬件设备,没有技术人员职业技能资格证书以及高级、中级、初级资质人员的配比要求等。部分汽车智能系统的改装会直接影响汽车使用的安全性,因此必须有严格的准入制度。

2.3 汽车智能改装欠缺标准、规范

传统汽车改装后适用的标准主要有《机动车安全技术检验项目和方法》、《机动车运行安全技术条件》,但目前没有汽车智能化改装的服务、质量、检验等细节性的标准和法规。汽车智能系统中的传感器、机械部件、芯片和软件及通信协议等繁多,在改装、调试中有各自的特点和要求。目前智能系统的改装服务、质量、安全技术检验只有汽车厂家或4S 店各自内部的相关规定与要求,由于各厂家技术保密,因此目前行业内没有统一的标准和规范。

2.4 技术人员欠缺职业资格认证

汽车后市场中职业资格证比较多,如汽车维修工、二手车鉴定与评估师等,但目前汽车智能化改装没有统一的职业技能资格证。本科、高职或中职层次的学校鲜少开设汽车智能改装专业,经过学校系统培养的汽车改装人才较少,汽车智能化改装人才更少,目前汽车智能改装技术人员的素质参差不齐。有的4S 店将技术人员送厂家或厂家合作院校培训基地进行短期针对性培训和考核,有的4S 店是只是通过师傅带徒弟的方式培育。汽车智能系统涉及到机械部件、智能传感器、通信、程序及检测等相关知识,内容难度大,因此通过传统的企业短期培训、师傅带徒弟的方式培育出来的改装人才很难达到智能化改装人才素质要求。

3 在用汽车智能化改装的发展策略

1)构建汽车智能化改装企业的准入制度,明确企业开展汽车智能改装的资质要求、硬件设备条件和技术人员资质都必须达到相应条件,才能开展汽车智能化改装业务,为智能化改装质量把好安全第一关,确保智能化改装车辆的安全可靠性。

2)制定汽车智能化改装服务、质量、检验的统一标准,能够对智能化改装车辆的安全运行、道路交通事故减少起到重要作用。

3)制定智能化改装标准流程,规范各类手续和改装合同,有助于汽车智能化改装市场规范化管理。

4)预留标准接口。汽车智能化改装中,更多的车主根据消费升级需要,后期进行智能座舱改装或加装某些ADAS 系统。因此厂家在设计生产时要充分考虑到车主后期的消费升级需求,在设计生产汽车时建议预留一些智能座舱改装、ADAS 系统加装的接口,供车主后期的加装使用。为了互换性和通用性,建议各厂家预留标准接口。

5)汽车品牌授权改装[4]。因各品牌汽车智能系统中传感器、机械部件、芯片、软件以及通信协议种类、型号较多,同时各厂家存在智能系统关键技术的保密问题,建议汽车品牌授权改装,经厂家授权后,采用厂家提供的相关技术、零部件、软件等对该厂各车型进行消费升级、智能改装。

6)汽车智能化改装专业人才的培养,包括师资的培训和学生的培养。师资培训一般结合智能网联汽车企业的培训进行,而学生的培养主要是通过开设汽车智能改装专业,在本科、高职或中职等多层次学校增设汽车智能改装专业,构建科学的人才培养方案,尤其是强化汽车品牌商在合作院校汽车智能化改装专业的定向班招生,通过系统、专业的培养,为汽车智能化改装行业输送专业人才。

7)汽车智能化改装技术人员1+X 职业技能资格认证。增设汽车智能化改装职业技能资格认证考试,建议依托国家智能网联汽车创新中心的1+X 证书制度,使汽车智能化改装技术人员可执证上岗。

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