〈工業技術與資訊〉國際車電展大秀智慧亮點技術

國際車電展大秀智慧亮點技術。(圖:AFP)
國際車電展大秀智慧亮點技術。(圖:AFP)

撰文/廖珮君

電動車銷售年年創新高,臺灣電子零組件業者也積極搶進車電商機,並持續朝國產化、高值化方向邁進。4 月登場的「2022 臺北國際汽車零配件與車用電子展」,經濟部技術處以「臺灣車輛移動研發聯盟」主題館展示多項關鍵車電系統,以研發能量為產業助攻國際市場。

汽車全面朝智慧化發展,推升車用電子市場快速成長。研調機構全球汽車產業平台(Marklines)統計,2021 年全球電動車銷量達 650 萬輛,全球車輛電子市場更達 3,600 億美元,而臺灣預估達新臺幣 3,000 億元的產值,2025 年產值可望來到 6,000 億元。

為協助臺灣車輛產業搶下全球商機,經濟部技術處「臺灣車輛移動研發聯盟」(mTARC)集結工研院等七大法人研發能量,積極研發與自駕車及電動車相關的各項技術,並在日前登場的「2022 臺北國際汽車零配件與車用電子展」中,以「馭 ‧ 視未來-Drive into Future」為主題,展示 18 項車輛領域科技專案成果。

經濟部技術處處長邱求慧表示,自 2008 年起,mTARC 已累積超過千件自駕與電動車的專利,遍布美國、德國、日本、臺灣、中國大陸等國,已授權專利廠商達 230 家,總計 350 件以上,協助廠商創造近千億產值效益。本次展出的 18 項展品,已與美國 OPTIMAL-EV、鴻華先進、建大工業等 13 家廠商合作,未來也將推出商品化應用,展現臺灣在先進車電技術的旺盛能量。

mTARC 主委林秋豐也指出,聯盟成立宗旨即為提升臺灣車輛產業建立關鍵技術並提升競爭力,此次產出成果,展現各項技術商品化應用的可能性。隨著電動車技術的演進,mTARC 將以車輛的「C.A.S.E.」,亦即聯網化(Connected)、自動化(Automated)、服務化(Serviced)及電動化(Electrified)的關鍵技術能力為任務,助產業進攻電動車、自駕車、車輛電子市場,讓內含 MIT 技術的商品在國際市場占有一席之地。

4 月登場的「2022 臺北國際汽車零配件與車用電子展」,在「臺灣車輛移動研發聯盟」主題館中展示多項關鍵車電系統,以研發能量為產業助攻國際市場。
4 月登場的「2022 臺北國際汽車零配件與車用電子展」,在「臺灣車輛移動研發聯盟」主題館中展示多項關鍵車電系統,以研發能量為產業助攻國際市場。
整車線傳控制器

被喻為電動車大腦的「整車線傳控制器」(Integrated Powertrain and Chassis Controller;PCCU),是臺灣在實現自製電動車目標中,最欠缺的核心技術與產品之一,而工研院歷經數年研發的「整車線傳控制器」,已通過多款巴士實車性能驗證及送樣廠商驗證,可實際運行,從 2021 年至今已獲得巴士業者上千套訂單,並搭載於鴻華先進 Model T、中興集團等業者推出的電動巴士,預計在 2022 年成立新創公司投入量產,未來可望取代國外進口產品,加速推動電動巴士國產化。

「此技術最大的價值在於開放式軟體架構,讓使用者能針對應用層軟體進行快速開發,」工研院機械與機電系統研究所副組長王詠辰表示,團隊根據國際規範開發核心作業系統,基本層符合車規要求,應用層則全面開放,車廠可視應用情境、車種等不同需求自行調整控制邏輯,做出產品與價值差異化。

過去臺灣車廠只能向國外採購控制器及通過驗證的控制系統,控制邏輯是固定的,若要修改,客製化費用動輒上千萬元。有了工研院的整車線傳控制器,車廠可以自主調控與更新,臺廠要開發東南亞、美國等海外市場,不需額外成本,就能根據當地需求自行修改控制邏輯,創造獨特價值之餘,也提升臺灣電動巴士在國際市場的競爭力。

王詠辰表示,整車線傳控制器的國產化,還能協助臺灣其他車電業者打開國際市場。舉例來說,臺廠發展需要控制器的車電產品時,如:馬達控制器、電池管理系統等,藉由這套符合國際標準的控制系統,便能輕鬆符合國際車廠的要求、加速打進其電動車供應鏈,引領臺灣車電供應商從代工走向自主設計。

摩擦攪拌焊接技術

近年來電動車追求輕量化及結構強度高已成主要趨勢,愈來愈多車廠使用鋁合金製的車體結構件,然而過往使用電弧銲接技術去接合不同的鋁合金構件,經常會出現氣孔多、產品扭曲變形等品質問題。

此次展出,由金屬中心研發的「摩擦攪拌銲接技術」不僅克服傳統鋁合金銲接技術的挑戰,更成功協助臺灣電動車零組件製造商,應用於電動車鋁合金散熱器產品開發,已於 2021 年取得國際電動車大廠訂單,年產值達 5,000 萬元以上,今年更打進歐洲一線車廠供應鏈,深獲國際大廠肯定。

金屬中心表示,該技術屬於固態銲接,銲接溫度落在攝氏 400 到 500 度之間,低於鋁合金的熔點,因此在銲接時,鋁合金比較不容易受到銲接熱量累積影響,進而降低產品出現扭曲變形的情況,銲道也不會有氣孔產生,無論在氣密性和水密性的表現都十分優異。

對電動車車廠而言,使用此技術處理鋁合金的銲接作業,可有效減少製程產生的廢料,提高產品品質和良率,響應綠色環保趨勢,落實企業環境保護、社會責任與公司治理(ESG)精神。

優先號誌防碰撞系統

5G 商轉加速車聯網應用落地,工研院積極投入研發 5G 車聯網應用,推出第一套國產化緊急車輛的道路安全系統-「5G 蜂巢式車聯網(Cellular Vehicle-to-Everything;C-V2X)之緊急車輛優先號誌及安全防撞應用系統」,能有效提高消防車、救護車等緊急車輛出勤時的安全與效率。

工研院資訊與通訊研究所組長李夏新表示,緊急車輛出勤時,車頂蜂鳴器會開始運轉,並將訊號傳送到車上的車機(On Board Unit;OBU),由車機觸發優先號誌請求訊息,而架設在十字路口的路側設備(Road Side Unit;RSU)收到訊息後,就會連動路口各紅綠燈的號誌控制系統配合變換號誌,如:綠燈延長、紅燈截斷等,讓緊急車輛優先通行。

目前該車聯網安全解決方案已布建於高雄市 4 個路口,並與高雄市政府消防局第三大隊鳳祥消防分隊合作,測試結果顯示,消防車通過這 4 個路口的時間由 109.4 秒縮減為 79.3 秒,節省 28% 救援時間,不只保障緊急車輛的安全,也成功爭取到更多黃金救援時間,保障民眾生命財產的安全。

巴士與商用車數位孿生與設計開發平台

電動巴士與商用車向來是臺灣電動車發展的重點項目,由工研院主導建置的「巴士與商用車數位孿生與設計開發平台」,可在設計階段精準評估電動巴士與商用車的性能,協助整車廠與零部件供應商縮短產品開發週期與降低驗證成本,目前已成功應用在國產 12 米電動巴士與電動貨車上。

工研院機械所副經理何政翰表示,此平台比照國外車廠正向開發的流程方法,讓整車廠可以根據載具的使用情境去定義整車目標性能,再據此展開系統規格,該設計開發平台的核心技術就在於豐富的數據庫。工研院擁有豐富電動巴士、電動貨車專案開發的經驗,以此為基礎建立了「整車/底盤」、「底盤懸吊零部件」、「關鍵次系統」三大資料庫,提供平台使用者快速設計方案與檢視可行性,此外,也提供基於 Model-Based 的設計開發,確保車輛、系統、次系統的互通性。

電控化懸吊系統

懸吊系統能夠吸收來自地面的震動及衝擊力,是影響汽車操控性與乘坐舒適性的關鍵零組件之一。傳統電子懸吊系統是透過馬達來調整阻尼係數,缺點在於馬達的反應速度比較慢,約需 0.5~1 秒,且無法做到連續調整阻尼。有鑑於此,金屬中心研發出「電控化懸吊系統」改以比例閥進行控制,成功克服兩大痛點。

金屬中心表示,此技術可整合加速規、位移計等感測器所偵測到的數據,傳送至電子控制器進行判斷,最後經由比例閥適度調整阻尼力,整體反應速度只用到 0.08 秒,還可根據行駛路況進行即時且適度的調整;當車輛行駛於平穩路面時,阻尼調整也會自動處在待機狀態,節省能耗。

當無人車在路上行駛時,如果發現前方有障礙物,需即時向左或向右邊切換車道,如果缺乏即時且適度的阻尼調變,在重心轉移時很容易翻車;金屬中心的電控化懸吊系統結合路面感知器,能即時改變阻尼,有效提高車輛行駛的穩定性。

轉載自《工業技術與資訊》月刊第 362 期 2022 年 5 月號,未經授權不得轉載。


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《工業技術與資訊》月刊,現為工研院發行之全院性對外出版品,刊物發行於1991年,目前每期發行數量約為6,000份;對象含括全國具研發單位的中小企業、立法委員、政府官員、媒體等。

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