〈分析〉蘋果智慧汽車的黑科技三箭

蘋果智慧汽車的黑科技三箭    (圖片:AFP)
蘋果智慧汽車的黑科技三箭 (圖片:AFP)

2013 年 6 月蘋果在 WWDC 上正式推出「iOS in the Car」車載系統 (之後更名為 CarPlay),宣告蘋果開始進軍汽車領域。之後蘋果便啟動 Titan 專案,對汽車展開硬軟體的研究。

2015 年蘋果大動作地從 Volkswagen、特斯拉等車廠挖角大量汽車技術人才,使得蘋果電動車研發團隊擴大至逾千人,後續還說服設計 MacBook Air 和 MacBook Pro 等產品的 Bob Mansfield 回鍋接管 Titan 專案,同時聘請前黑莓汽車軟體部門負責人 Dan Dodge,大力研發無人駕駛技術。

2017 年 4 月,蘋果取得許可在加州的道路上測試自動駕駛汽車,至 2018 年時蘋果在加州的自動駕駛許可證數量已達 70 個,排名第三。2019 年蘋果在汽車領域取得大量的專利,並買下自動駕駛汽車獨角獸 Drive.ai。

蘋果在汽車領域專利涵蓋廣泛,除了軟體上的自動導航、充電技術、CarPlay 車載系統外,硬體方面也有車體結構改良、車內安全設施等多方面技術。

今年 WWDC,汽車作為蘋果未來商業版圖重要的一環已開始佔據更多版面,會中也介紹電動車導航、CarPlay 系統、手機鑰匙三大新功能。

與其他科技大廠比較,在軟體的自動駕駛系統方面,因 Google 起步遠早於蘋果,因此在相關技術累積更豐厚的經驗,但 Google 專攻在軟體,對於「造車」沒有太多著墨。而未來智慧汽車的發展既需要控制系統的智慧化,也離不開汽車零組件的智慧化,因此蘋果則選擇軟硬體全方位切入。 

(資料來源: uspto) 蘋果汽車專利技術分佈趨勢
(資料來源: uspto) 蘋果汽車專利技術分佈趨勢

蘋果汽車核心新科技射三箭

過去蘋果在消費性電子上就是採取軟硬體同期開發,相輔相成,使軟硬體高度融合使消費者有更佳的使用體驗,在汽車領域蘋果也採取同樣開發思路。

根據目前蘋果已經公佈的專利來看,蘋果正推動汽車朝向軟硬體均智慧化的方向發展,有些技術甚至完全打破了目前汽車的傳統設計思維。

第一箭-智慧駕駛系統

自動駕駛的安全性一直是人們最關心的話題,也因此對車輛的電控系統有更高的技術要求。蘋果最新取得的專利則給出一項提高自動駕駛系統精確與快速判斷的方法。

自動駕駛汽車內需搭載大量的感測器(例如雷射雷達、加速感測器、陀螺儀、鏡頭等),不同感測器將收集的訊號分送至電控中心進行運算分析,然後輸出訊號指導各終端機械執行動作。

但各自獨立的訊號傳輸有可能導致系統出現決策失誤,因此在蘋果專利中引進「資料共享機制」,透過將不同感測器數據的「融合」來實現資料間的「互相驗證」,大幅降低輸入訊號的錯誤率。 

(資料來源: WIPO) 蘋果全車感測器聯動示意圖
(資料來源: WIPO) 蘋果全車感測器聯動示意圖

另一方面在自動駕駛系統開發中越來越重視汽車充電相關技術。今年 5 月,蘋果獲得一項具備自動校準裝置的充電連接專利授權。

該專利設計一款充電裝置,該裝置的充電介面可以上下左右調整,即便在自動駕駛系統導航下無法精確定位連接時,電動車也能準確地與充電樁對接,車上的感測器可以記錄發射器對準位置與停車效率的數據,並存儲分析這些數據使得未來每次停車充電都更加精準。

該項專利目的在解決電動車自動駕駛中「最後一步」的問題,目前雖然在觸電、暴露、腐蝕等風險仍存在,但已受到廣泛關注。   

(資料來源: WIPO) 蘋果全車感測器聯動示意圖
(資料來源: WIPO) 蘋果全車感測器聯動示意圖

第二箭-硬體創新設計: 車門與懸吊

蘋果針對汽車硬體也進行不少改良與革新,包含對車體機械結構的改良,例如主動懸架系統、自動調整定位車門、可伸縮保險桿技術,此外也包含對傳統小零件的智慧升級,例如將畫面投影到側窗或後照鏡、可變顏色與透明度的車窗、動態控制光源、帶有通話、加熱、辨識功能的安全帶等。在這些眾多硬體的創新設計中,車門與懸吊是申請專利數最多的領域。

2019 年蘋果公佈數項針對汽車車門結構設計的專利,改良車門鉸鏈,使得車門在開關時順滑度更高,同時在車門內加入感測器,在感測到車門外有危險時車門能夠透過力回饋提醒乘客。

今年蘋果又有一項名為多聯動的車門鉸鏈專利,該專利設計打破傳統汽車車門的結構形式,透過對車門鉸鏈的改良,車門可以滑動向上開啟,並且在上方打開後還可以向車頂旋轉,這樣既節省汽車兩側空間,方便乘客上下車外,也不會佔據車輛上方空間,做到捷利性與科技感的結合。 

(資料來源: WIPO) 車門鉸鏈結構
(資料來源: WIPO) 車門鉸鏈結構

另一個則是汽車懸吊系統。蘋果在近兩年取得不少關於汽車懸吊結構的專利,目的在透過改良傳統的懸吊結構來提升乘客的舒適性。而蘋果懸吊專利的核心思維是辨識出目前道路情況,並根據路況調整懸吊,進而將能量傳入車輪,提高乘客乘坐的舒適性。

懸吊系統下的各種參數特性可以由乘客自行設置或根據訊號自動反應,如懸吊彈簧可由駕駛自己設定所需高度等。 

(資料來源: WIPO) 懸吊系統結構圖
(資料來源: WIPO) 懸吊系統結構圖

第三箭-人機互動: 車載 VR

蘋果利用 iPhone 的優勢,讓車輛與移動設備高度融合,達到更完美的駕駛體驗,因此 CarPlay、手機鑰匙為代表的人車互動技術是蘋果進軍汽車領域的領頭羊,未來 iPhone 與汽車之間的互動將是蘋果軟硬體發展目標。

隨著汽車朝向智慧化發展,更多的人車互動功能慢慢在實現中。蘋果利用 VR/AR 專利技術規劃出未來人們可以在汽車上工作、閱讀、甚至進行遠距會議,也可以透過調整虛擬環境來減輕暈車情況。

蘋果在 VR/AR 領域密集取得專利核准說明蘋果兩三年前全力投入 VR/AR 技術如何應用於汽車產業已開花結果,預計未來蘋果將有更多車載 VR/AR 黑科技面世。

從以上重要專利發展可以看出,不論是提升自動駕駛系統的精確性,還是改良車體結構提高乘客舒適性,又或是開發 CarPlay 系統、VR/AR 技術增加乘車娛樂互動性等,蘋果在做電動車時與做其他消費性電子一樣,產品不光是為解決消費者需求而生,更是要創造需求。


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