高級駕駛輔助系統(ADAS)發展現況與台廠商機探索
汽車安全系統朝向主動式安全發展,也開始與傳動系統和煞車系統等結合,從僅提供預警到介入車身控制,並朝向自動駕駛邁進。
在此趨勢下,高級駕駛輔助系統(ADAS)將扮演幫助車輛了解自身所處環境,進而提供人類駕駛員輔助的角色。ADAS發展率先帶動龐大感測器需求,台灣廠商在毫米波雷達、超聲波雷達、胎壓感測器與車載鏡頭等皆已展開布局。
ADAS發展現況與趨勢
自動駕駛發展策略分為兩類:一類是科技廠商和自動駕駛技術開發商等新進入者,以一步到位實現Level 4自動駕駛為目標;另一類則是傳統車廠採用的漸進式策略,從先進駕駛輔助系統(ADAS)往自動駕駛系統(ADS)發展,包括Ford、GM與Mercedes Benz等國際車廠皆推出多款搭載ADAS的車款,顯示漸進式發展策略為現階段自動駕駛概念得以量產和落地的主要方式。
ADAS為諸多次系統的統稱,亦為SAE定義自動駕駛級別中Level 1和Level 2,每一個次系統的運作模式皆為感知、分析、決策與執行。在感測階段,可透過車載鏡頭、毫米波雷達與超聲波雷達等不同感測器,實時搜集車內外資訊,包括靜態、動態物體識別、偵測與追蹤等。
再經由電子控制單元(ECU)將感測到的信息進行運算,並將決策結果以2種方式輸出,包括於最短時間內,以聲音、影像或方向盤震動等方式,提醒駕駛人可能發生的狀況,以及直接介入車身控制,進行駕駛行為輔助。
各車廠或解決方案提供商對ADAS的討論範圍不盡相同,已面市的次系統高達30多種,即便相同功能的次系統,各車廠推出的功能名稱也不同。整體而言,目前搭載率較高的次系統包括前碰撞預警系統(FCW)、車輛穩定性電子式控制系統(ESC)、車道偏離系統(LDW)與胎壓監測系統(TPMS)等。
▼ADAS發展趨勢
source:拓璞產業研究院
觀察ADAS發展趨勢,最初功能為向駕駛人發出警示,使其得以進行駕駛行為修正,此階段技術發展重點在於辦識技術和感測融合。
發展至今,不少次系統已可直接介入車身控制,輔助駕駛員以主動減輕或避免碰撞危害;由於牽涉車身控制,故此類次系統發展重點在於主動操作和煞車、底盤系統控制和車輛定位技術。
介入車輛控制的ADAS次系統發展成熟後,將進入Level 3以上自動駕駛,包括自動巡航(Auto Pilot)和怠速起停(Stop&Go)等功能,亦即ADS範疇,屆時精密圖資、智慧決策與整合控制等將成為技術發展重點。
此外,國際法規為現階段推動ADAS快速成長的重要原因,除了具有強制性法規外,各國NCAP也是推升ADAS滲透率的重要因素。
TPMS、LDW與AEB的強制裝配程度最高。從時間來看,美國對ESC和TPMS的規範較早,滲透率也較高,歐洲地區則以AEB和LDW為主,中國ADAS相關法規發展較緩慢,但龐大車市將成為全球ADAS發展重要驅動力。
ADAS次系統
ADAS次系統的功能
前裝市場目前搭載率較高的ADAS次系統共有13個,依據功能可再概括分為四大類別,分別為感知預警、主動介入、停車與車內監控。
感知預警功能是主動介入車輛控制的基礎,亦為目前各國法規強制加裝或新車評價計劃(NCAP)建議搭載之次系統最多的類別,包括LDW、TSR、PCW、FCW、BSD與TMPS皆屬此類。
感知預警功能目前以後裝市場為主,主要為因各車廠保密協議,使後裝ADAS難與CAN匯流排相連,故多停留於此類功能;前裝市場則開始朝向主動介入功能發展,隨著ADAS往前裝市場滲透,感知預警類功能亦將逐漸淡化。
主動介入因需結合車身控制和發動機/傳動系統等協同動作,故次系統解決方案提供商需與整車廠和底盤系統供應商等,進行協同開發和測試,整體開發難度較感知預警功能高。
主動介入功能的次系統包括APS、LKS、ACC、AEB與ESC等,並以前裝市場為主,各大國際車廠推出的輔助駕駛系統多已搭載此類功能,例如Mercedes Benz Intelligent Drive、Tesla AutoPilot與BMW Active Assist等。
停車功能的次系統為目前ADAS中普及度較高的類別,包括BPA和APS;其中,BPA又可再分為環景倒車輔助(SVC)和停車輔助(PAS),PAS以超音波雷達和後視鏡頭為主的停車輔助方案,也是目前倒車輔助功能主流;SVC則於近年逐漸滲透至中階車型。
BPA和APS主要差異在於BPA並不介入車身控制,其目的是輔助駕駛人看清楚停車時的視線盲點;APS是直接介入方向盤操控,現階段主要搭載於高階車款。
車內監測功能主要用於駕駛人狀態監測,此功能在漸進式自動駕駛發展策略中備受注目,因Level 2過渡至Level 3階段,存在ADAS與駕駛人間控制權轉換問題,過去也發生不少因不當使用ADAS而發生的意外事故,故如何確保駕駛人的注意力和視線等集中於前方環境,將成為提升ADAS使用安全的重點。
ADAS所需感測器
▼ADAS各感測器功能與配置
source:拓璞產業研究院
就目前各車廠達Level 2的ADAS感測方案觀察感測器需求,平均每台車搭載1~5個鏡頭、1個長距毫米波雷達、4個中短距毫米波雷達與8~12個超聲波雷達,其中鏡頭使用需求最大。
依據放置位置,可分為前視、後視、側視與車內等,其中前視鏡頭使用頻率最高,包括FCW、AEB、LDW、PCW、ACC、TSR與LKS等,皆需透過前視鏡頭的感知信息進行分析和決策。
台廠商機:從單一感測器切入,並漸往感知警示次系統延伸
ADAS感測器切入點
ADAS發展商機可分為感測、分析和決策與執行,分析和決策部份主要平台由國際大廠NVIDIA、Intel Mobileye等把持;執行階段,台灣則缺乏相關資源和廠商;故對台灣廠商而言,ADAS帶動的大量感測器需求將是可著墨的方向。
先從毫米波雷達市場來看,台灣主要著力於後裝市場,包括明泰、啟碁與為升科等皆有相關產品,儘管ADAS已發展多年,但採用到毫米波雷達的次系統整體滲透率仍不高,以美國為例,BSD滲透率不足3成,FCW和ACC等滲透率也大約為1成多,加上在法規推進下,後裝毫米波雷達將成為台灣廠商重點發展方向。
在前裝部份,儘管國際Tier 1廠商已佔據大部份市場份額,例如Bosch、Continental、Delphi與Hella等,但毫米波雷達為高度客制化產品,依據車型視角和高度等不同,所需規格亦將有所差異,正因如此,Tier 1廠商主要聚焦大型車廠訂單,台灣廠商除了可扮演Tier 2角色外,大陸有不少中、小型車廠,是台灣廠商可以開始布局的方向。
胎壓感測器主要台灣廠商包括為升科、橙的電子、車王電與同致等,同樣鎖定後裝市場,而胎壓感器產品生命周期約5~10年,使得2018~2019年歐美市場將逐漸進入胎壓感測器汰換階段,將為台灣廠商帶來不少商機。
在前裝部份,歐美車廠主要採用Schrader、Continental與Pacific等廠商的產品,台灣則可鎖定法規實施較晚的大陸市場,其於2019年將強制裝配胎壓感測器,帶動前裝需求快速增長,包括同致和橙的電子等皆已陸續切入大陸車廠供應鏈。
車載鏡頭因需要較廣的工作溫度範圍與較佳的透光性和耐刮度等,故在鏡片材質選擇上以非球面玻璃為主,主要採用模具制壓技術,此技術在程序上較為簡化,也較符合經濟效益,但模造技術門檻較高,目前擁有此技術且打入車廠的廠商並不多,包括豪雅、朝日(Asahi)、亞光與佳凌等。
亞光目前已成功打入Tesla供應鏈,並開始為歐洲車廠提供ADAS鏡頭;佳凌亦開始積極布局,推出前視、環景與側視等車載鏡頭。從前述各國ADAS相關法規和NCAP整理中,可發現需要車載鏡頭的次系統如FCW、LDW、AEB與BSD等,皆陸續於2018~2022年成為標準配備,帶動前裝車載鏡頭需求進入成長期,台灣光學廠將有機會切入。
隨著普及度提高,屆時成本較為降低的玻璃和塑膠混合的鏡片方案將逐漸被採用,使得同時擁有塑膠和玻璃鏡片模造技術的台灣廠商,將有機會打入中、低階車款的前裝市場。
相較之下,超聲波雷達的技術和市場皆已成熟,主要廠商為Valeo、Bosch、日本CERANUC與村田製作所;儘管如此,台灣廠商在超聲波雷達已在全球佔有一席之地,包括同致電子和輝創等皆推出相關產品;其中,同致的倒車輔助系統已打入歐美車廠的Tier 1,為GM、Ford與Nissan等車廠供貨,大陸車廠亦為其布局重點,包括長城、長安與東風等皆已展開合作。
次系統切入點
由於台灣車電產品發展較傾重於單一零組件,次系統發展主要集中在TPMS和BPA,投入廠商包括華晶科、同致與輝創等。儘管部份感測器發展成熟的台灣廠商,也希望朝向次系統的整合方案發展,但在執行端的煞車系統和傳動系統等,台灣仍較缺乏相關資源,投入廠商也較少,故目前台灣廠商可從感知預警功能的次系統開始延伸,並累積相關合作夥伴,再進一步發展至介入車身控制功能的次系統。
再從地區別來看,台灣車電產品以外銷美國,並以後裝市場為主,但在未能打入前裝的前提下,後裝也僅能以價格競爭較激烈的獨立售後維修服務(AM)市場為主。
相較之下,近年車市快速發展的大陸,將成為台灣打入前裝的重要機會,因台灣廠商在毫米波和超聲波雷達已逐漸打入大陸前幾大車廠OEM,藉由單一感測器開始向次系統延伸,並可透過OEM帶動台灣廠商擴張大陸原廠委託售後維修服務(OES)市場。
文丨拓墣產業研究院 林雅惠


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