Умные шины за рулем будущего автомобильного интеллекта

Автомобильная промышленность стремительно развивается в области умных технологий и подключенности, с достижениями в таких технологиях, как автономные транспортные средства, умные кабины и умные шасси.

Чтобы поддержать переход от простых резиновых компонентов (шин) к интеллектуальным сенсорным устройствам, которые позволяют автономное вождение, шины начинают избавляться от своего традиционного образа как базовых механических частей.

Интеллектуальные шины — это не новая концепция; автомобильная промышленность уже давно перешла от базовых пассивных систем мониторинга давления в шинах (TPM) к адаптивным активным сенсорам. Таким образом, умные шины стали неотъемлемой частью базового дизайна интеллектуальных автомобилей — они повышают безопасность вождения, улучшают топливную экономичность и укрепляют стабильность интеллектуального вождения.

Инвестиции в размере 1,9 миллиона долларов международной компании Autri в исследования и разработку технологий умных шин подчеркивают это, усиливая рыночное признание ценности технологии и ее огромного коммерческого потенциала.

Исторически традиционные шины имели множество ограничений, которые сдерживали их общую производительность. Ограниченные материалы и конструкции традиционных шин делали их непригодными для широкого спектра условий вождения, что приводило к многочисленным функциональным недостаткам. Обычным примером является компромисс между шипованными и нешипованными шинами. Шипованные шины значительно улучшают сцепление на льду. Однако при использовании на сухих дорогах шипованные шины теряют комфортность езды и быстрее изнашиваются, что снижает их применимость и производительность в различных сценариях вождения.

Эта проблема решается за счет интеграции технологий материалов и автомобильных сенсорных технологий. Адаптивная шипованная шина Hakkapeliitta 01 от Nokian Tire использует инновационную конструкцию шипов двойного действия в сочетании с резиной, чувствительной к температуре, чтобы автономно регулировать сцепление в зависимости от температуры дороги и фактических условий вождения, гибко адаптируясь к различным дорожным условиям, таким как лед, снег, сухие и мокрые дороги.

Эта динамическая адаптация и проактивная оптимизация позволяют шине выйти за рамки пассивного получения данных и действительно достичь проактивной адаптации к дорожным условиям и автономной оптимизации производительности вождения.

Ключевая ценность умных шин заключается в создании полного замкнутого цикла данных. Встраивая небольшие высокоточные сенсоры в протектор и боковину, можно в реальном времени собирать ключевые данные, такие как давление в шинах, температура шин, уровень износа, коэффициент сцепления с дорогой и вибрации при движении, и передавать их по беспроводной связи в систему автомобиля и облачную платформу.

Эти реальные и точные данные о состоянии дороги и автомобиля предоставляют прямые доказательства для предупреждений о безопасности автомобиля, регулировки положения автомобиля и оптимизации условий вождения, служа важной базой данных для принятия решений интеллектуальными автомобилями.

Учитывая тенденцию к интеллектуализации автомобилей, крупные мировые шинные компании, такие как Michelin, Pirelli и Goodyear, уже сделали ранние инвестиции и продолжают увеличивать свои вложения в исследования и разработки технологий интеллектуальных шин. Под их влиянием шинная индустрия уходит от простой конкуренции в области аппаратного обеспечения и трансформируется в сторону цифровизации, сервисного подхода и экосистемной модели, при этом система индустрии интеллектуальных шин постепенно формируется.

В настоящее время крупные бренды запустили относительно зрелые коммерческие технологические решения. IoT-система Tire Connect от Michelin может напрямую подключаться к различным платформам управления автопарком, отслеживая состояние шин в реальном времени, помогая логистическим компаниям точно контролировать давление и температуру шин, эффективно снижать расход топлива и достигать как сокращения затрат, так и улучшения обслуживания.

Интеллектуальная шина Cyber ​​Tire от Pirelli, опираясь на встроенные акселерометры и гироскопы, может точно определять дорожные условия за миллисекунды и динамически адаптироваться в сочетании с системой подвески автомобиля, значительно улучшая стабильность езды. Goodyear сосредотачивается на передовых сценариях автономного вождения, глубоко сотрудничая с технологическими компаниями для оптимизации алгоритмов планирования траектории на основе данных о дорожных условиях в реальном времени, собираемых шинами, предоставляя мощную поддержку для безопасной реализации интеллектуального вождения.

Эти технологические исследования и отраслевые практики меняют позиционирование шинной индустрии. Шины больше не являются просто механическими компонентами, а становятся незаменимыми терминалами сбора данных в интеллектуальных автомобилях и системах умного транспорта. Технологическое содержание и добавленная стоимость продуктов значительно увеличились, и общая ценность отрасли продолжает расти.

В настоящее время ключевые технологии для интеллектуальных шин готовы к внедрению, но масштабное коммерческое использование все еще сталкивается с тремя основными препятствиями: высокой стоимостью, безопасностью данных и долговечностью продукта.

Что касается стоимости, добавление интеллектуального оборудования, такого как сенсоры и модули беспроводной связи, увеличивает производственные затраты на одну интеллектуальную шину на 30%–50%. В настоящее время это в основном подходит для моделей высокого класса и сложно проникнуть в сегмент средне- и низкобюджетных легковых и коммерческих автомобилей, что ограничивает охват рынка.

Что касается безопасности данных, информация, постоянно собираемая шинами, такая как состояние дорожной среды, траектория движения и географическое положение, включает в себя конфиденциальные данные, и в отрасли еще не сформирован единый стандарт для шифрования и обмена данными, что создает определенные риски безопасности.

С точки зрения долговечности, шины работают в экстремальных условиях высокой температуры, высокого давления и интенсивного трения и деформации в течение длительных периодов. Обеспечение стабильного срока службы встроенных интеллектуальных модулей более пяти лет остается ключевой задачей для исследований материалов и точного производства.

С широким внедрением технологии «автомобиль-все» (V2X) и зрелостью автономного вождения уровня 4 рыночная ценность интеллектуальных шин будет полностью реализована.

От механических компонентов, сочетающих резину и стальные проволоки, до интеллектуальных терминалов, интегрирующих сенсоры, ИИ и технологии связи, итеративное развитие шин является настоящим отражением интеллектуальной трансформации автомобильной промышленности. Глубокая интеграция традиционного производства и цифровых технологий превращает каждую шину в точку ввода данных для умной мобильности, постоянно двигая отрасль к большей безопасности, эффективности и экологичности.