高级驾驶辅助系统发展现况与台厂商机探索

2018-04-24  |  By Clover  |  In 新闻

汽车安全系统朝向主动式安全发展,也开始与传动系统和煞车系统等结合,从仅提供预警到介入车身控制,并朝向自动驾驶迈进。

在此趋势下,高级驾驶辅助系统(ADAS)将扮演帮助车辆了解自身所处环境,进而提供人类驾驶员辅助的角色。ADAS发展率先带动庞大传感器需求,台湾厂商在毫米波雷达、超声波雷达、胎压传感器与车载镜头等皆已展开布局。

ADAS发展现况与趋势

自动驾驶发展策略分为两类:一类是科技厂商和自动驾驶技术开发商等新进入者,以一步到位实现Level 4自动驾驶为目标;另一类则是传统车厂采用的渐进式策略,从先进驾驶辅助系统(ADAS)往自动驾驶系统(ADS)发展,包括Ford、GM与Mercedes Benz等国际车厂皆推出多款搭载ADAS的车款,显示渐进式发展策略为现阶段自动驾驶概念得以量产和落地的主要方式。

ADAS为诸多次系统的统称,亦为SAE定义自动驾驶级别中Level 1和Level 2,每一个次系统的运作模式皆为感知、分析、决策与执行。在感测阶段,可透过车载镜头、毫米波雷达与超声波雷达等不同传感器,实时搜集车内外资讯,包括静态、动态物体识别、侦测与追踪等。

再经由电子控制单元(ECU)将感测到的信息进行运算,并将决策结果以2种方式输出,包括于最短时间内,以声音、影像或方向盘震动等方式,提醒驾驶人可能发生的状况,以及直接介入车身控制,进行驾驶行为辅助。

各车厂或解决方案提供商对ADAS的讨论范围不尽相同,已面市的次系统高达30多种,即便相同功能的次系统,各车厂推出的功能名称也不同。整体而言,目前搭载率较高的次系统包括前碰撞预警系统(FCW)、车辆稳定性电子式控制系统(ESC)、车道偏离系统(LDW)与胎压监测系统(TPMS)等。

▼ADAS发展趋势

source:拓璞产业研究院

观察ADAS发展趋势,最初功能为向驾驶人发出警示,使其得以进行驾驶行为修正,此阶段技术发展重点在于办识技术和感测融合。

发展至今,不少次系统已可直接介入车身控制,辅助驾驶员以主动减轻或避免碰撞危害;由于牵涉车身控制,故此类次系统发展重点在于主动操作和煞车、底盘系统控制和车辆定位技术。

介入车辆控制的ADAS次系统发展成熟后,将进入Level 3以上自动驾驶,包括自动巡航(Auto Pilot)和怠速起停(Stop&Go)等功能,亦即ADS范畴,届时精密图资、智慧决策与整合控制等将成为技术发展重点。

此外,国际法规为现阶段推动ADAS快速成长的重要原因,除了具有强制性法规外,各国NCAP也是推升ADAS渗透率的重要因素。

TPMS、LDW与AEB的强制装配程度最高。从时间来看,美国对ESC和TPMS的规范较早,渗透率也较高,欧洲地区则以AEB和LDW为主,中国ADAS相关法规发展较缓慢,但庞大车市将成为全球ADAS发展重要驱动力。

ADAS次系统

·ADAS次系统的功能

前装市场目前搭载率较高的ADAS次系统共有13个,依据功能可再概括分为四大类别,分别为感知预警、主动介入、停车与车内监控。

感知预警功能是主动介入车辆控制的基础,亦为目前各国法规强制加装或新车评价计划(NCAP)建议搭载之次系统最多的类别,包括LDW、TSR、PCW、FCW、BSD与TMPS皆属此类。

感知预警功能目前以后装市场为主,主要为因各车厂保密协议,使后装ADAS难与CAN总线相连,故多停留于此类功能;前装市场则开始朝向主动介入功能发展,随着ADAS往前装市场渗透,感知预警类功能亦将逐渐淡化。

主动介入因需结合车身控制和发动机/传动系统等协同动作,故次系统解决方案提供商需与整车厂和底盘系统供应商等,进行协同开发和测试,整体开发难度较感知预警功能高。

主动介入功能的次系统包括APS、LKS、ACC、AEB与ESC等,并以前装市场为主,各大国际车厂推出的辅助驾驶系统多已搭载此类功能,例如Mercedes Benz Intelligent Drive、Tesla AutoPilot与BMW Active Assist等。

停车功能的次系统为目前ADAS中普及度较高的类别,包括BPA和APS;其中,BPA又可再分为环景倒车辅助(SVC)和停车辅助(PAS),PAS以超音波雷达和后视镜头为主的停车辅助方案,也是目前倒车辅助功能主流;SVC则于近年逐渐渗透至中阶车型。

BPA和APS主要差异在于BPA并不介入车身控制,其目的是辅助驾驶人看清楚停车时的视线盲点;APS是直接介入方向盘操控,现阶段主要搭载于高阶车款。

车内监测功能主要用于驾驶人状态监测,此功能在渐进式自动驾驶发展策略中备受注目,因Level 2过渡至Level 3阶段,存在ADAS与驾驶人间控制权转换问题,过去也发生不少因不当使用ADAS而发生的意外事故,故如何确保驾驶人的注意力和视线等集中于前方环境,将成为提升ADAS使用安全的重点。

·ADAS所需传感器

 ▼ADAS各感测器功能与配置

source:拓璞产业研究院

就目前各车厂达Level 2的ADAS感测方案观察传感器需求,平均每台车搭载1~5个镜头、1个长距毫米波雷达、4个中短距毫米波雷达与8~12个超声波雷达,其中镜头使用需求最大。

依据放置位置,可分为前视、后视、侧视与车内等,其中前视镜头使用频率最高,包括FCW、AEB、LDW、PCW、ACC、TSR与LKS等,皆需透过前视镜头的感知信息进行分析和决策。

台厂商机:从单一传感器切入,并渐往感知警示次系统延伸

·ADAS传感器切入点

ADAS发展商机可分为感测、分析和决策与执行,分析和决策部份主要平台由国际大厂NVIDIA、Intel Mobileye等把持;执行阶段,台湾则缺乏相关资源和厂商;故对台湾厂商而言,ADAS带动的大量传感器需求将是可着墨的方向。

先从毫米波雷达市场来看,台湾主要着力于后装市场,包括明泰、启碁与为升科等皆有相关产品,尽管ADAS已发展多年,但采用到毫米波雷达的次系统整体渗透率仍不高,以美国为例,BSD渗透率不足3成,FCW和ACC等渗透率也大约为1成多,加上在法规推进下,后装毫米波雷达将成为台湾厂商重点发展方向。

在前装部份,尽管国际Tier 1厂商已占据大部份市场份额,例如Bosch、Continental、Delphi与Hella等,但毫米波雷达为高度客制化产品,依据车型视角和高度等不同,所需规格亦将有所差异,正因如此,Tier 1厂商主要聚焦大型车厂订单,台湾厂商除了可扮演Tier 2角色外,大陆有不少中、小型车厂,是台湾厂商可以开始布局的方向。

胎压传感器主要台湾厂商包括为升科、橙的电子、车王电与同致等,同样锁定后装市场,而胎压感器产品生命周期约5~10年,使得2018~2019年欧美市场将逐渐进入胎压传感器汰换阶段,将为台湾厂商带来不少商机。

在前装部份,欧美车厂主要采用Schrader、Continental与Pacific等厂商的产品,台湾则可锁定法规实施较晚的大陆市场,其于2019年将强制装配胎压传感器,带动前装需求快速增长,包括同致和橙的电子等皆已陆续切入大陆车厂供应链。

车载镜头因需要较广的工作温度范围与较佳的透光性和耐刮度等,故在镜片材质选择上以非球面玻璃为主,主要采用模具制压技术,此技术在程序上较为简化,也较符合经济效益,但模造技术门槛较高,目前拥有此技术且打入车厂的厂商并不多,包括豪雅、朝日(Asahi)、亚光与佳凌等。

亚光目前已成功打入Tesla供应链,并开始为欧洲车厂提供ADAS镜头;佳凌亦开始积极布局,推出前视、环景与侧视等车载镜头。从前述各国ADAS相关法规和NCAP整理中,可发现需要车载镜头的次系统如FCW、LDW、AEB与BSD等,皆陆续于2018~2022年成为标准配备,带动前装车载镜头需求进入成长期,台湾光学厂将有机会切入。

随着普及度提高,届时成本较为降低的玻璃和塑胶混合的镜片方案将逐渐被采用,使得同时拥有塑胶和玻璃镜片模造技术的台湾厂商,将有机会打入中、低阶车款的前装市场。

相较之下,超声波雷达的技术和市场皆已成熟,主要厂商为Valeo、Bosch、日本CERANUC与村田制作所;尽管如此,台湾厂商在超声波雷达已在全球占有一席之地,包括同致电子和辉创等皆推出相关产品;其中,同致的倒车辅助系统已打入欧美车厂的Tier 1,为GM、Ford与Nissan等车厂供货,大陆车厂亦为其布局重点,包括长城、长安与东风等皆已展开合作。

·次系统切入点

由于台湾车电产品发展较倾重于单一零组件,次系统发展主要集中在TPMS和BPA,投入厂商包括华晶科、同致与辉创等。尽管部份传感器发展成熟的台湾厂商,也希望朝向次系统的整合方案发展,但在执行端的煞车系统和传动系统等,台湾仍较缺乏相关资源,投入厂商也较少,故目前台湾厂商可从感知预警功能的次系统开始延伸,并累积相关合作伙伴,再进一步发展至介入车身控制功能的次系统。

再从地区别来看,台湾车电产品以外销美国,并以后装市场为主,但在未能打入前装的前提下,后装也仅能以价格竞争较激烈的独立售后维修服务(AM)市场为主。

相较之下,近年车市快速发展的大陆,将成为台湾打入前装的重要机会,因台湾厂商在毫米波和超声波雷达已逐渐打入大陆前几大车厂OEM,借由单一传感器开始向次系统延伸,并可透过OEM带动台湾厂商扩张大陆原厂委托售后维修服务(OES)市场。

文章来源:拓墣产业研究院 作者:林雅惠

 



 

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