小亮

撰文

6,039

2017

8月

16

近幾年,Google把自動駕駛炒熱,甚至還要推沒有司機的自動駕駛計程車,跟Uber做競爭;Tesla則在Elon Musk的主導之下,把電動車的光芒全都集中於一身,讓發展超過百年的國際汽車大廠也顯得黯淡無光,率先上路的Autopilot自動駕駛系統,更把全球目光從Google身上吸引了過來。另一方面,Volkswagen集團所引起的柴油門事件,讓歐洲車廠臉上蒙灰,多國政府甚至紛紛提出禁止柴油車以至於汽油車的計劃。傳統汽車的時代真的過去了嗎?

值此關鍵時刻,讓我們看看全球汽車產業界的巨人Bosch怎麼做。

繼2016年受到臺灣博世公司邀請前往蘇州參加汽車科技創新體驗日之後,U-CAR再次受到臺灣博世公司的邀請,前往德國參加Mobility Experience 2017活動,進一步了解Bosch在汽車產業的貢獻與最新的發展。

Bosch首次改名為Mobility Experience的活動,2017在Bosch自有Boxberg試車場展開。

汽車科技事業群一直是Bosch旗下的重點部門。然而近幾年汽車產業的快速變化,Bosch在2014年成立了全新的Mobility Solution事業群,並將汽車科技劃歸在Mobilitiy Solution之下,顯見Bosch看到未來交通事業的發展,將不限於汽車一途,將事業版圖大為擴展,把所有交通相關的議題均納入經營,為多變的未來做準備。而Mobility Solution事業群在2016年已經佔集團營收超過6成,是集團經營的骨幹。也因此,在2017年首次改名為Mobility Experience,以多樣的展示,向全球媒體展示Bosch為未來世界交通所做的準備。

圖中為Bosch位於Renningen的研發總部。Bosch 2016年全球營收731億歐元,其中Mobility Solution交通解決方案事業群便貢獻440億歐元。稅前獲利43億歐元。而為了確保市場領先地位,2016年的研發經費便投入超過66億歐元。

2017年的Mobility Experience活動中,Bosch設定了3個主要的展示題目,分別是:Automated Mobility、Powertrain Systems and Electrified Mobility以及Connected Mobiltity,亦即是自動駕駛、動力系統以及車聯網等3項汽車產業最熱門的議題。

當代顯學:自動駕駛

第1個動態展示區中,Bosch所展示出的自然是最熱門的自動駕駛技術。Bosch展示了超音波雷達與攝影機偵測的各式自動煞停系統,分別適用於視線不良以及不同的使用環境。不同於已經普及在多種新車的前方緊急煞車系統。還有包含左轉警示、自動停車等利用雷達與攝影機進行的駕駛輔助系統,已經出現在各式市售新車之上。

有意思的是,Bosch亦推出後方的緊急煞停系統,讓駕駛人可以避免撞到在視野不佳車身後方活動的小孩或小動物。這些與前述的多種技術,屬於SAE分類第1級及第2級的駕駛輔助系統。

Bosch在現場展示多種駕駛輔助科技。上排左為自動停車,上排右為圖像化顯示自動停車程式運作狀況。下排則為後方急煞車系統,利用雷達系統偵測,即便在視野之外的幼兒,亦能清楚偵測,自動煞車,避免危險。

SAE自動駕駛等級下駕駛人與自動駕駛系統分工表

SAE定義
自動駕駛等級

轉向/加速/減速

環境監控

備援系統

系統能力

5

自動駕駛系統

自動駕駛系統

自動駕駛系統

所有行駛狀況

4

自動駕駛系統

自動駕駛系統

自動駕駛系統

特定行駛狀況

3

自動駕駛系統

自動駕駛系統

駕駛人

特定行駛狀況

2

自動駕駛系統

駕駛人

駕駛人

特定行駛狀況

1

駕駛人與自動駕駛系統

駕駛人

駕駛人

特定行駛狀況

0

駕駛人

駕駛人

駕駛人

高階自動駕駛研發集中於高精密地圖與人工智慧

而為了迎接逐漸襲來的自動駕駛風潮,Bosch亦開發了自家的自動駕駛程式,並在現場向全球媒體展示。不知道是否有意,Bosch採用了自動駕駛話題最盛的Model S,做為自動駕駛展示的載體。

Bosch的全自動駕駛科技展示常以Tesla Model S為平臺,似乎有較勁意味。以此詢問Bosch工程師,其解釋為Model S的感知器配置完整,較為方便。

小亮在蘇州以及德國都向現場Bosch的工程師提出同樣的問題:現在全球自動駕駛的光環都集中在Tesla頭上,Tesla的技術是否真的那麼好?

Bosch的工程師都笑笑的回答:「Tesla雖然自動駕駛系是該公司自行發展,但車身上所使用均是Bosch的感測器元件,是Bosch的客戶。Bosch不評論客戶。」這個問題,也就沒能從專家身上找到答案。

此為現場展出示意車體,展示自動駕駛科技所需要使用大量Bosch的感測元件,包含攝影機、短/中/長距離雷達等。
上圖為Bosch位於Reutlingen的8吋晶圓廠,利用專利的Bosch Process,在矽晶圓上蝕刻出各式微機電的感測器,以精密偵測車輛的動態,做為自動駕駛系統的耳目。下圖為3軸動態感知器的放大示意模型。隨行動裝置普及,Bosch感測器亦在手機感測器市場有超過70%的市佔率。強勁的市場需求,讓Bosch在德勒斯登興建12吋晶圓廠,預計在2019年可以投產。

不過,身為汽車產業的核心份子,Bosch自有自己的自動駕駛計劃。在駕駛輔助系統完備之下,Bosch在高階自動駕駛系統的規劃之中,以高精密地圖以及AI人工智慧的開發,做為現階段的核心項目。

高精度地圖是安全自動駕駛不可或缺的一環

現階段的自動駕駛,在導航功能上都是以GPS衛星定位系統為基礎。然而GPS先天上有1到10公尺的定位誤差,對於自動駕駛而言便成為極大的障礙。試想,現今被導航系統誤導而迷路甚至發生意外的事件已經層出不窮,當車輛全自動駕駛時,其風險之高不言可諭。所以高精度地圖已經成為自動駕駛中重要的課題。

Bosch與此領域的大廠TomTom合作,在GPS衛星定位系統的基礎上,加上了以雷達及攝影機進行道路旁相關景物資料的蒐集與識別,自動建立高精度地圖。在地圖建立完整之後,將可以同樣利用雷達與攝影機的協助,精確掌握車輛的位置,讓自動駕駛車輛能夠正確而精準地導航至目的地。

圖中螢幕所顯示的,便是Bosch與TomTom合作,利用雷達及攝影機等裝置偵測路旁景物所產生的高精度地圖,讓自動駕駛系統能精密掌握到車輛位置所在。

AI人工智慧能力決定自動駕駛系統的高下

此外,Bosch亦積極進行人工智慧系統的開發。人工智慧對於全自動駕駛科技而言是極為重要的環節。當進入第4級、甚至第5級的無人全自動駕駛後,車輛不再只要能避免撞上前車即可,還必須要了解路況、判斷路況,並能自動學習環境的變化。

在活動中,Bosch展現出其人工智慧系統的初步成果。目前透過Bosch的AI系統,車輛已經可以對於攝影機所拍攝的影像,即時對物品進行分類。在示範的系統之中,包含植物、動物、房屋、道路、行人、自行車等十數種物件,在示範的路途中,都能正確地以顏色進行區分。而據Bosch的工程師表示,這套系統已可分辨超過30個種類的影像,並透過持續的練習,不斷學習成長之中。而這些人工智慧的能力,都將成為未來自動駕駛系統進行行駛決策時提供正確的資訊。

Bosch的工程師利用圖層上色,展示AI人工智慧系統對於景物判別的能力,隨車輛行駛,圖層會即時改變顏色,代表系統所識別的結果。目前系統已經能識別超過30種物品。

人工智慧的發展,也與所能掌握到資訊量有直接的關係。Bosch在Reutlingen的研發中心在AI人工智慧的投資,已超過3億歐元,其中大數據的研究,亦是與其相輔相成的一個部份。Bosch的工程師表示,Bosch已經從維修廠、加入車聯網的車輛、汽車廠的現場資料、物聯網的網點、監視攝影機及安全系統感測網路蒐集了超過10萬TB的資料,並把相關的資料持續送入AI人工智慧系統之中,讓其能快速學習與成長,以為自動駕駛帶來品質更佳的決策能力。

AI人工智慧系統建立在大量的資料之上。Bosch研發中心的工程師表示,Bosch已蒐集超過10萬TB的各式資料,而其中關於交通環境的資料,都是能讓AI人工智慧系統更為聰明、判斷更為精準的基礎。

碰撞預警系統再升級,以0.25毫秒的精密計較,提升安全防護

在被動安全系統方面,Bosch推出全新的Integrated Safety System。這套系統與Mercedes-Benz的Pre-Safe、Audi的Pre-Sense以及Lexus的Pre-Crash系統類似,會在車輛發生失控之前,進行安全帶收縮與座椅調整,以讓安全帶與氣囊能在正確的位置作動。然而,較原本系統更為精進的,這套系統會依據乘客的身材進行氣囊作動時間的調整。

Integrated Safety System會依駕駛人的身材微調氣囊充氣時間。上圖為95%體型乘客示意,下圖為5%體型乘客示意。壯碩乘客氣囊會提前充氣,避免乘客因為前衝太多,氣囊力量直接撞擊頭部,而未能提供軀幹充足的支撐;瘦小乘客則會延後充氣,避免造成下巴承受太多的衝擊力量。

當乘客屬於較為壯碩的身材,同樣的收縮條件之下,有可能因為較大的慣量而向前俯衝更多的距離,讓氣囊無法準確承接上半身的能量。加入新的系統之後,系統最多可以提前25秒引爆氣囊,讓壯碩的乘客可以以更接近理想的位置,由氣囊所承接,提供更好的防護;同樣的,較為瘦小的乘客,系統亦會延後氣囊引爆的時機,以避免乘客因為較高的坐姿,反而因為氣囊的引爆而造成下巴額外的傷害。

Mercedes-Benz研發原型車同步到場,展現車界大腕實力

在動態展示區的角落,停了1輛造型前衛的概念車款,正是2015年曾經來臺展示的Mercedes-Benz研發原型車F 015 Luxury in Motion。當年這款車輛在信義區進行行駛展示時,臺灣賓士還派出近20位工作人員身著黑色西裝、亦步亦趨緊隨左右。在臺北車展展出亦是重重包圍,即便媒體想要採訪,亦需要預約排隊。然而在此,車門洞開,讓現場媒體恣意進出試坐體驗,亦足見Bosch與Mercedes-Benz合作的密切,以及在汽車產業的大腕級地位。

來臺展示需有大量黑衣人護衛的Mercedes-Benz F015研發原型車,在現場開放媒體恣意操作試坐,Bosch在業界的大腕地位,可見一斑。
廣  告

從供應商角度進行的電動車發展策略

在第2個展示區Powertrain與Electrified System部份,Bosch展示出從現有車輛轉移至電動車系統的科技。

現今全球媒體只要談論到電動車,所有的光環幾乎都集中在Tesla身上。但事實上,身為汽車產業核心零組件供應商的龍頭,Bosch並不需要與Tesla去爭奪終端市場的光環。相對的,Bosch必須從供應商的角度出發,預先為全球車廠開發出所需的各種關鍵零組件,才是符合其在產業中角色的任務。

Bosch在此展示了全套的電動車解決方案,從高容量電池、電動馬達、電源控制管理系統等,供汽車產業選擇。在現場Bosch更展出一輛與德國郵政合作的電動小貨車。這款專為德國郵政所開發的電動小貨車,依德國郵政的需求量身訂作,成效卓越,受到許多企業的關注,讓德國郵政與Bosch更另行合資成立新的公司,專職生產及開發此款產品。

上圖為Bosch與德國郵政(Deutsche Post/DHL)合作所開發的電動貨車。其良好的表現已受到多家企業青睞,使得Bosch與德國郵政合資成立公司進行經營。下圖為該車所使用的電動馬達。

此外,Bosch亦有生產電動機車的驅動系統,成為日漸普及電動機車產品的供應商。

Bosch亦有生產電動機車的零組件。

48伏特低成本油電混合系統,成為最佳的過渡方案

對於傳統汽車大廠而言,立刻轉型成為電動車廠,是十分不切實際的作法,一套好的過渡方案,讓其能逐步套用在現有內燃機車種之上,並逐步加強對於電控系統的掌握能力,會是較為務實的選擇。為此,Bosch在現場展出了全新的48伏特系統及專用鋰電池。

Bosch表示,傳統的12伏特電池系統,在停車自動熄火系統與動能回收系統普及之下,並無法讓產生最好的綜效。而在裝上48伏特鋰電池之後,電壓與電流均可加大,再搭配適當的馬達系統之中,便足以組成低成本的油電混合系統,將可以有效提升節能表現,成為現有內燃機引擎提升油耗表現最快速合宜的解決方案,也成為內燃機汽車與電動車之間良好的過渡方案。Bosch表示,這套全新的系統,已獲得眾多汽車公司的注意,並已簽下合約,預計在2020年便可以有630萬輛新車採用,2025年更將有1,520萬輛新車採用。

重量不到7公斤、高度不到9公分、不需要專屬冷卻系統,Bosch成功開發出48伏特鋰電池,大幅降低油電混合動力系統建置的成本,成為當代內燃機車輛降低油耗最簡便的選擇之一。
全新世代的Audi A8,便已全面標配48伏特的mild hybrid系統。

Bosch說:柴油引擎在油耗與排放還能再提升10%

在此展示區中另一個受到小亮關注的,是Bosch核心產品─柴油共軌直噴系統。近年來由於Volkswagen引擎電腦程式問題,讓柴油引擎是否已經不足以符合現代環保及油耗法規的要求?Bosch Mobility Solution的總裁否認了這個說法。他表示,根據Bosch的研究,柴油引擎在油耗與排放的表現上,至少還有10%改善的空間,絕對可以滿足現代環保法規的需求。

自從1997年發表共軌直噴柴油系統之後,Bosch已經累計賣出1.3億套的柴油共軌直噴系統,是汽車零組件的重量級產品,其對於柴油系統的關注,理所當然。在展示區中,Bosch展示出最新的柴油供油系統。在Bosch的持續研究下,共軌直噴系統的供油壓力已經可以達到2,700 Bar,而供油亦可細分至10階段噴射、每階段間隔縮短至100微秒,讓供油更為精準,搭配完整的排氣處理系統,將能讓21世紀的柴油引擎,有更為環保節能的表現。

1997年開發出共軌直噴柴油供油系統的Bosch,在20年內已生產超過1.3億組共軌直噴系統,其對Bosch營運比重之大,不言可諭。面對柴油門事件,Bosch在活動中亦大量展示柴油相關科技。

針對歐洲即將展開實車道路排污測試,Bosch亦開發出全新的實車道路排污檢測系統,方便各車廠進行實車道路排污測試之用。

Bosch開發出的實路行駛檢測系統,方便自車廠進行測試研發使用。

Bosch表示,目前許多市售車輛在推動實車道路測試之後所得的結果,與原本實驗室的排放結果有相當的差距。為了要讓新車符合未來實車道路測試的標準,有多種方面的改善方式,包含引擎內部供油系統、廢氣循環系統的最佳化,排放氣體後處理的升級,甚至是導入油電混合動力系統等,都是汽車公司可以選擇。而Bosch亦已均準備妥當,可配合汽車公司的需求,提供相對的解決方案。

實車道路測試結果與實驗室結果有相當的差距,而Bosch已經準備好各種解決方案,供未能符合標準的汽車公司選擇。

車聯網的未來展示

在第3個展示區中,Bosch則展示了各式人車介面、停車場管理、大貨車自動連結系統、工廠擴增實境維修系統等利用車聯網的前瞻研究計劃。然而大多涉及基礎建設,多保留在理論與實驗階段。而在這個區域中,Bosch為了大都會交通所設想的Coup電動共享機車,亦在此展出,也讓臺灣Gogoro的電動機車,在全球媒體面前露了臉。

Mobility Solution總裁在開場的演講中,就有以Gogoro為背景介紹都會電動機車與共享運行Coup計劃。
此展區亦展出Bosch對於未來大貨車與自用車人車介面的規劃。
Bosch亦開發出AR擴增實景維修系統,技師利用頭戴系統可以直接顯示檢測結果並查詢維修流程。

eBike:Bosch自2009年開始大量投入的產品

面對未來的交通,電動助力自行車亦成為Bosch的重點研發領域,自2009年開始,持續投入研發,並陸續發表多種不同的車型與需求,能滿足公路交通、休閒生活甚至是越野騎乘等不同族群的需求。

與蘇州的首次相遇相隔不到1年,Bosch的eBike系統又再次的進階,除了動力輔助模式從3段成長到4段,讓動力放大從50%至300%之間自由切換之外,Bosch更把專利的ABS防鎖死煞車系統擴展至eBike上,讓自行車騎士即便在沙地力全力煞停,都不會打滑摔倒,大大提升自行車乘騎的安全。

對於未來的交通解決方案,eBike亦是Bosch所大量投入的產品,現場展示最新4模式運作的eBike產品,並為時速輕鬆可達25公里的eBike導入全新的前輪ABS系統,讓乘騎更為安全。

恃吾有以待之

從自動駕駛、電動車,到柴油門事件,近年來的發展總讓小亮有種傳統汽車時代即將結束的感覺。然而時代的變化,在專注於汽車產業的Bosch眼中顯然是充滿了機會,不論是時代是否走向自動駕駛、電動車,或是繼續由內燃機主導,這位汽車業的巨人均已做好了布局,而長遠的車聯網市場,Bosch亦已投入大量人力物力進行準備。這種「恃吾有以待之」的發展策略,讓Bosch在過去百餘年成為汽車界大腕、全球有數的私人企業;而相信這樣的策略,也將在後汽車時代讓Bosch延續其百年風華。