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Smart Mobility (1):循"大环境变迁"构筑蓝图

时间:2019-05-14 10:56来源:compotech 作者:任苙萍 点击:
"智慧移动"是生活,更是新经济!
人工智能 (AI)、物联网 (IoT)、5G 的触角正拥抱智能车,不只改变人们的城市交通、缩短城乡距离,也将改变生活,让"智慧移动"(Intelligent Mobility) 成为一种新信仰,该如何迎接这百年机遇?意法半导体 (ST) 亚太区副总裁暨台湾区总经理 Giuseppe Izzo 直指,无人运输在航空领域早成主流,很快也将扩及其他交通方式,重点是关键任务之数字系统的可靠度和安全性必须受到信任。
 

照片人物:意法半导体 (ST) 亚太区副总裁暨台湾区总经理 Giuseppe Izzo
 
用数据赚钱!汽车亦可作为数字化平台
Izzo 提醒此前必须省思:不时传出的算法悲剧真是无可避免?我们又该如何面对?他认为,"数字化"已然改变人类经济发展样貌:数据是新石油、算法和软件是创造财富和价值的机器、平台重组生产形态,亦大幅降低进入门坎。虽然目前数据产值只有石油的 3.6%、价值 760 亿美元,但有趣的是,这两者的毛利率都高达八成!显见,无形数据的赚钱能力毫不逊色。如今的我们都身处"平台式商业"环境,汽车亦可作为数字平台;这是一个全新世界,需要新的电气化能源、用于载具与连接的基础设施及可驱动无人驾驶的机电一体化和物联网技术。
 
然而,当中待解问题仍多。单是在电气化环节,究竟是 1,000 公里续航力、还是 5 分钟快速充电重要?就是个取舍。以 100 KW/ hr 电池能跑 300 公里推估,至少需要以 600 KW 充电 10 分钟才足够。"热插入"(Hot Swap) 换电并不实用,因为光是 95KW 规格的电池就占了 1/3 车子重量,故应广为建置充电站,让快速充电在 20~30 分钟内、大约一顿饭的时间完成。
 
现阶段已有 80% 电动车能以 150 KWh 的能量在 30 分钟内完成充电。他还提到,由于可利用夜间充电且行驶距离较短,电动车在市区将可更快得到发展;车主也可选择在充电站取用共享小型车,尔后异地归还。Izzo 指出,在欧盟对于汽车电气化的持续激励下,奥迪 (Audi) E-TRON SUV 的自驾车续航力已可达 400 公里,对产业更深层的意义是:电子控制单元 (ECU) 从 200 个遽升至 1,400 个,整个供应链生态将因而发生巨大改变,我们将在五年内看到插电式复合动力车 (PHEV) 的迅速成长,将每公里的二氧化碳 (CO2) 排放量降至 5 公克以下。
 

图1:Audi E-TRON SUV 以 150 kW快速充电 30 分钟,可达 80% 电量
数据源:
https://www.audiusa.com/models/audi-e-tron/charging
 
车联网的 Wi-Fi 与 5G 之争
此外,意大利已开放首条全长 6 公里的电动高速公路路测,由 BreBeMi 公司负责运营,进入车道的重型卡车有两种通行途径:一是经由车上装配的自动受电弓连接 700 Vdc 高压轨道,一是以太阳能板作为动力来源。除了电气化议题,更值得关注的是,预估 2025 年只有 6% 车辆是纯电动,但 75% 将具备连网功能。汽车将从 CAN、LIN 或以太网收集数据,成为连接到网络的对象层,全球指针应用包括:可做身份辨识及射频 (RF) 读取、用于收费或访问控制的 eTag,互联网订制保险服务平台"保险盒子"以及欧洲 e-Call 紧急救援系统。
 
欧洲现有 70% 新车已具连网功能,随着更多传感器加入,机电整合系统将更精确、也更复杂。车间通信 (V2V) 和车对基础设施 (V2I) 需要精确的无缝通信,那么,无线协议该采用 Wi-Fi (DSRC) 或 5G (C-V2X)?Izzo 表示,以 VW、Renault、Toyota、NXP、Autotalks 为首的阵营以及欧洲议会、委员会皆倾向 Wi-Fi,而 Daimler、BMW、PSA、Ford、Deutsch Tic、Huawei、Ericsson、Intel、Samsung、Qualcomm 则是 5G 支持者 (参阅:《IC 大未来3:智慧绿能移动》http://compotech.com.cn/a/zhuanti_xinban_/zhuantibaodao
 
这无疑是一场残酷的资金博奕,最终结果有待欧洲理事会 (European Council,欧盟高峰会) 决议。Izzo 的看法是:当数据量高达 Gbit 等级时,Wi-Fi 是必需的;与此同时,汽车将随时通过 SIM 卡与母厂连接。今后的汽车,俨然是一部挂着四个轮子的电脑,伴随连接而来的是软件更新机制,可启用新功能或驾驶体验,且依用户回馈进行客制化;用户可在汽车停驻时将新版内容下载到内存,且可设定在晚间或上班时间更新,再从内存传送到特定区块。他认为,无人车是运输史上的一个重要转折点,必然会发生、但未到"箭在弦上"的地步。

表:Wi-Fi (DSRC) vs. 5G (C-V2X) 比较
 
资料来源:
https://www.auto-talks.com/technology/dsrc-vs-c-v2x-2/
 
无人车上路至少还需十年,ADAS 是迈向自驾的第一步
因为,迄今尚未有任何一个国家对其制订完善的安全规则或立法;Izzo 预估,大量无人车上路还需至少十年的时间。美国亚利桑那州已完成最先进的无人车测试,但即使天候、交通和居民密度已是最理想状态,意外仍无可避免,这牵涉到三大面向:1.政策上,政府要求车厂在现今交通规则下改善行车安全,反之,车厂却期望政府祭出相关配套;2.文化上,与其说人们在意安全,不如说是在意"感觉是否安全",有些人对于无人驾驶就是有莫名的恐惧或排斥;3.技术上,无人车对于忽然窜出的人物之应变能力仍不足。
 
Izzo 主张,先进驾驶辅助系统 (ADAS) 的广泛使用有助于保命,它也是迈向自驾的第一步。自动紧急煞车系统 (AEB)、车道维持辅助系统 (LKA)、自适应巡航控制系统 (ACC) 和车道偏离警示系统 (LDWS) 等选配原型价格昂贵,欧盟意欲强制将这些功能跨模型导入。其中,AEB 虽不溯及既往,但实时生效——去年 11 月 1 日,意大利强制规定 3.5 吨以上卡车若遇前方障碍,须降速或辅助驾驶;若时速>80 公里、但前方车辆以 12 公里的时速缓慢前进,将自动降速以防碰撞;另若时速超过 15 公里且无关前行速度,AEB 将自行启动。
 
LKA 和 LDS 亦成必备,不过 LKA 和 AEB 将优先被采用。吊诡的是,若这些功能皆标准化后,恐将因为消费者不愿额外买单而冲击车厂利益,使欧盟与车厂暗中角力;即使欧盟尽力道德劝说,但距离实际部署仍路迢迢。Izzo 表示,ADAS 定义被 Mobileye (现隶属 Intel) 改写,志不在自动化,而是给予驾驶人视、听示警,防碰撞和 LKA 是主要功能,以侦测路上行人、单车/机车骑士或潜在碰撞危机;展望未来,ADAS 开发者的目标是:车辆减速时,能徐缓动作或降低引擎燃油量。在自驾车分级中,Level 2~4 皆是"人机协作",如同车内有两位驾驶之意!
 

图2:自驾车分级之人与车关系
资料来源:
https://newsroom.intel.com/articles/great-wall-motors-
 
人车"共治"将持续,汽车电气化是扩展车用芯片最大机会
Izzo 断言,驾驶人监测是共同驾驶能否安全的关键,而如此"共治"历程可能会持续很长一段时间,机器须感知人类驾驶以了解其行为,并依驾驶人要求交出车辆控制权、确保给予安全协助,睡意来袭或精神不集中皆可能带来严重后果——据统计,欧洲有 20~25% 的车祸是因驾驶人打瞌睡所致,另有 50% 驾驶会在开车时操作短信,且十件撞击有六件是肇因于分心。心神不专注会比目光散漫为时更长,最高可达 27 秒。汽车电气化是扩展车用芯片最大的机会,诸如:高效率、小空间、快速充电 (包括车内和充电站) 以及锂电池管理。
 
Izzo 解释,ADAS 是以线性格式整合到车辆中,每个传感器都连接到一个 ASIC,视频处理器和雷达传感器市场很大;预估至 2021 年将来到自驾等级 Level 3,欧洲有 800 万辆汽车会搭载 Mobileye 系统。身为全球最大的半导体厂商之一,ST 提供高达 1,040 种车用组件,每辆新车最高有 40 个 ST 组件,在 ADAS 安全 (市占率 30%)、机器视觉 (Machine Vision) 和 RF 雷达收发器皆是世界第一,80% 板上 ADAS 系统都有 ST CPU,在电气隔离  (Galvanic Isolation) 的强固性、噪声免疫和设计灵活度亦表现优异。
 
另为增加数据处理能力,重点在 ECU 的资安、处理功耗和连接速度。ST 新一代基于六核心 ARM Cortex R52 / 400 MHz 的 32 位微控制器 (MCU) 较第一代 90nm PowerPC 产品的处理能力提升 15 倍,16 / 32 位 28nm FD-SOI 去年开始供样。特别一提的是,舱内光学传感器除了驾驶监测、手势控制和在场侦测 (Occupancy Detection) 外,还有高动态范围成像 (HDR) 去背功能,让判读主体更清晰;而基于飞时测距 (ToF) 的光达 (LiDAR),可通过传感器融合 (Sensors Fusion) 驱动无人车。
 

图3:ADAS 主要应用
资料来源:
https://www.st.com/content/ccc/resource/sales_and_marketing
(责任编辑:jane)
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