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。