汽车是怎么知道手在没在方向盘上的?为这事机械和电气打起来了

现在很多车都有L2级自动驾驶功能。这个功能开启之后,汽车就可以以一个恒定的车速自动行驶,并且还具有自动跟车、车道保持、碰撞预警、自动刹车等功能,驾驶员甚至可以双手离开方向盘,让汽车完全自主行驶。

不过,L2级自动驾驶还只是自动驾驶辅助,并不是完全的自动驾驶,仍然需要驾驶员时刻关注车况和路况,随时准备接管车辆。所以,不允许驾驶员的双手长时间离开方向盘。当驾驶员双手离开方向盘几秒钟之后,仪表盘就会发出“嘀嘀”的警报声,并显示“请不要双手离开方向盘”。当初我使用这个功能时,就非常的疑惑:汽车是怎么知道我的手没在方向盘上的?

最初我以为,在方向盘上有手传感器。如果驾驶员的手没有握在方向盘上,传感器感受不到手的存在,就会报警。但是这种方式,有几个问题是很难解决的。

首先是使用什么类型的传感器。如果使用压力传感器,每个人握方向盘的力度是不一样的,有些驾驶员的手只是轻轻地搭在方向盘上,传感器很难感受到;并且这种方式很容易作弊,把一个夹子夹在方向盘上,就把汽车骗过去了。

如果使用温度传感器,感受手的温度,来判断手是否在方向盘上。但是不同的人手的温度不同,环境温度也不同(比如北方寒冷的冬天,方向盘温度是非常低的),另外有些人习惯戴手套开车,还有人在方向盘上安装方向盘套,这样也很难感受到温度的变化;此外,这种方式也很容易作弊的,把一个暖宝放在方向盘上,汽车也无法判断这是手还是其它物品。

有人说可以同时使用压力传感器和温度传感器。但这样做会导致方向盘结构极为复杂,并且控制逻辑也很复杂,在实践中极难应用。

此外,这些传感器在方向盘上如何布置呢?不同的人开车,手握方向盘的位置是不一样的,为了适应所有的人,需要在方向盘的每一个位置都布置传感器。这显然也是不可能的。还有,如果方向盘后期改装了,这个功能就无法使用了。所以,这个问题在很长时间内都困扰着我。直到有一天和一个汽车工程师聊天,才解开了这个谜团。

他告诉我,当初在汽车上设计这个功能时,也是按照我之前的思路做的,在方向盘上设计传感器。但是按照这种方法设计的方向盘,结构和控制逻辑都极为复杂,价格也极其高昂,根本无法在车上应用。后来在一次会议上,电气工程师提出,这个问题根本就不用这么复杂,不用添加任何硬件,只要改变方向盘的控制逻辑就可以 了。

具有自动驾驶功能的汽车,方向盘都是电动助力的,都有方向盘扭矩传感器和角度传感器。在驱动车轮转向的同时,也会把一部分路面阻力反馈到方向盘上,形成“手感”。驾驶员的手放在方向盘上与不放在方向盘上,扭矩传感器得到的反馈是不一样的。我们只要捕捉扭矩传感器的信号变化,就可以判断手是否在方向盘上了。也就是说,在转向电控单元中加入一段代码,这个问题就解决了!

看到了吗?思路一变,问题就超级简单了。对于使用机械方式超级难解决的问题,使用电气方式不用增加任何成本,轻轻松松就解决了。所以现在的汽车,越来越趋向于使用电控了。在将来,“用软件定义汽车”,汽车变成一个行走的计算机,是完全有可能的,这将彻底颠覆我们对汽车的认知。现在很多汽车主机厂招人,更多的是电气、计算机方面的人才,而对传统的车辆、机械方面的人才需求较少,从这也能看出一点端倪。

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