目前市面上搭載先進駕駛輔助系統(ADAS)的車款，多處於Level 1、Level 2的階段，例如道路偏移警示系統(LDWS)、盲點偵測等功能是屬於Level 1，而ACC自動巡航系統和自動煞車等應用則歸類於Level 2。然而，在強化行車安全以及提升消費者體驗的驅動之下，全球車廠與Tier 1車電相關業者，無不勠力邁向Level 3以上的自駕等級，而ADAS功能的突破、升級，將是促成此一發展目標實現的重要關鍵；為此，產官學各界紛紛朝汽車電源架構、雷達、感知系統等方面著手，以提升ADAS性能，並早日實現Level 3以上的自駕車
汽車元件日益增加 電源設計須更注意
茂宣企業應用工程經理陳俞阡(圖1)表示，汽車電子系統設計十分複雜，特別是自動駕駛車輛(或是ADAS的車輛)，因當中結合了許多數位和類比元件。像是自動駕駛除了要搭載中央運算平台，在平台之外還須連接許多閘道器(Gateway)，並搭配許多感測器，如雷達、影像感測器、光達等；同時，還有著許多連網元件以實現車聯網。因有著這麼多樣功能和元件，使得現今的自動駕駛車輛產生大功率需求，且必須強化EMI防護，避免元件間相互干擾，影響到中央運算系統、閘道器等對資料收集的精確度和分析判斷。
為此，ADI備有Silent Switcher 2 LT8640S、LT8643S和LT8650S同步降壓穩壓器，具備可將EMI輻射降到最低的Analog Devices第二代Silent Switcher架構，並使用旁路電容器、接地平面、銅柱和其他可將所有快速電流迴路最佳化的元件組合，可在高切換頻率下高效運作。42V/6A穩壓器的靜態電流為2.5µA，1MHz下的效率高達96%，可以提供快速、乾淨且低過充的切換邊，即使是在高切換頻率下亦能夠實現高效運作和高降壓率。
陳俞阡進一步指出，隨著節能減碳意識興起，電動車和油電混合車也持續成長，使得自動駕駛的電動車和油電混合車在電源設計上，除了有著上述的挑戰之外，另一個挑戰便是目前許多車款都採用48V/12V汽車雙電池系統。
換言之，目前採用48V/12V汽車雙電池系統的電動車或油電混合車，車上既有12V的電池，同時也有48V的電池，所以在進行設計時，必須考量到能量要能夠從48V傳輸到12V，反之亦然；而若電池放電，則需要雙向電力傳輸來為電池充電，使得控制器必須能夠非常精確地控制充電電流，避免損壞電池。
基於此一需求，ADI也擁有多相位同步降壓或升壓控制器LTC3871，可在12V和48V電路板網路之間，提供了雙向DC-DC控制和電池充電。其可操作於降壓模式(從48V匯流排至12V匯流排)或升壓模式(從12V至48V)。任一模式可利用一個施加的控制訊號按需求配置。且其多達12個相位，可並聯和異相定時，以將高電流應用(高達250A)的輸入和輸出濾波要求降至最低。
打造自駕車輛 雷達/聯網是關鍵
是德科技應用工程部資深專案經理蘇千翔(圖2)表示，自動駕駛發展一直以來都備受矚目且有著龐大的商機，目前有95%的意外事故都是人為造成，而汽車產業之所以會如此積極推動自駕發展，最主要的原因便在於希望透過自駕車，大幅降低交通意外事故。
而要打造自動駕駛車輛，其中一項關鍵元件便是車用雷達，有了車用雷達(及其他感測器)，自駕車才能夠全面掌握周遭環境。蘇千翔指出，目前雷達主要是進行障礙物檢測或是盲點檢測，其代表著車子的感知能力，透過雷達獲取周遭環境資料後再送到中央系統進行分析、判讀。也因此，車用雷達的性能、精確度以及可靠性對自駕車而言至關重要。
因此，是德科技推出新的增強型Keysight E8740A汽車雷達訊號分析與產生解決方案。此一方案基於高效能實體層儀器，可為每個待測雷達設計提供同級中最有效的射頻(RF)和毫米波效能驗證，並具備易於使用的直覺式操作介面，能以更高效率進行測試，且還可產生各種真實條件，以解決任何潛在的汽車雷達干擾問題。
簡而言之，ADAS和自動駕駛汽車發展愈來愈迅速，而實現自動駕駛車輛需倚賴大量的感測器，有鑑於此，是德科技將持續投入資源，以實現全面協助開發人員克服雷達設計和效能驗證挑戰的目標。
另一方面，車聯網也是自動駕駛另一重點發展方向，蘇千翔表示，V2X通訊是一種汽車通訊系統，可將來自感應器和其他來源的資訊，透過高頻寬、低延遲、高可靠度的鏈路進行傳播，有助於推動完全自動駕駛的未來發展。C-V2X透過蜂巢式網路與雲端服務(如導航和車載資訊娛樂系統)進行通訊，並且透過直接連接將汽車與所有裝置相連，包括裝置(V2V)、行人(V2P)、基礎設施(V2I)，以及網路(V2N)互連。
不過，目前C-V2X面臨的最大挑戰之一是跟上最新標準，該標準要求測試解決方案必須與C-V2X要求的最新發展保持同步，包括未來的5G NR版本。因此，是德科技推出新的蜂巢式V2X(Cellular Vehicle-to-everything)和先進的車載乙太網路解決方案，以因應不斷演進的產業標準並確保元件之間的互通性。
此一工具套件能夠在射頻、協定和應用層測試方面，跟上不斷演進的C-V2X標準解決方案，其5G NR V2X平台基於3GPP第16版標準，可因應未來規範並保護投資，加速新技術的部署，進而實現先進的安全功能。
自駕車輛要上路 實際模擬不可少
為了降低肇事率，確保駕駛安全(特別是未來人口老化越來越明顯)，自駕車發展勢在必行。自動駕駛車輛的核心技術包括感知/定位、決策規劃、車輛動態控制等，除了這些技術之外，還有一項不容忽視的要素便是整車測試驗證。
車輛研究測試中心(ARTC)研發處經理許文賢(圖3)說明，自動駕駛實車上路之前，一定要進行所謂的模擬驗證，以確保安全性。因為某些突發狀況在真實道路上較難測試，譬如說行人不會三不五時的突然竄出衝到馬路上；因此，自駕車實車上路前勢必要先進行各種情況的模擬驗證，以確保車輛上路後能夠因應各種突發狀況。
據悉，自駕層級提升所面臨的測試問題包括：符合不同標準的測試環境(NHTSA、ISO、Euro NCAP等)、如何確保產品基本性能、測試數據的代表性、更嚴謹的測試方法、如何產生更多樣/貼近實務的測試情境、測試數據是否足夠、如何加快測試時程、如何驗證感測資訊的準確度，以及系統的強健性(Faultinjection)等。
因應這些測試需求，車輛中心有著SAE Level 0~5駕駛模擬驗證方案，包括Model In The Loop(MiL)、Software In The Loop(SiL)、Hardware In The Loop(HiL)、 Vehicle In The Loop(ViL)、Driver Simulator等。這些方案可說是涵蓋了車輛領域最完整6軸動態駕駛模擬系統，整合虛擬環境與真實系統(如控制器、實車、乘客)，可測試於各階段之模組系統與整合系統研發，有效驗證系統各模組功能與強健性，降低測試成本與風險，縮短開發時程。
除了自駕車模擬驗證技術外，車輛中心還擁有國際級試車場，面積119公頃，具備12條測試道及相關附屬設施，可執行車輛零組件、機車、汽車、商用車和軍用載具等產品研發及法規測試，為設施完善之國際級試車場。藉由高精度衛星定位系統(GPS)、電子地圖及涵蓋全區範圍之高倍率監控攝影系統之場地管理，提供測試廠商安全、機密的測試環境。
打造自駕巴士 感知系統扮要角
另一方面，除了一般乘用車外，自動駕駛也開始走進大眾交通運輸。工研院資通所副經理曾蕙如(圖4)指出，由於人口持續成長，結構改變，預估2030年達86億，2050年達98億，2100年將達112億。環境負擔積累、資源耗竭、排放、能源問題和永續發展，交通問題待解，移動需求高漲，自駕接駁運輸因而蓬勃發展。
曾蕙如說明，根據統計，截至2018年9月，全球共計40案自駕車上路。其中以Shuttle Bus公共接駁占最多數，占比50%。美國部分，各種運行模式皆有案例，而歐洲最主要以Shuttle Bus公共接駁模式為主；亞洲部分包含中國、韓國、日本及新加坡等國也是以公共接駁、叫車服務為主。由此可見，採用自動駕駛車輛實現接駁服務，已成趨勢，而台灣也積極朝此一方向邁進。
不過，要在台灣實現自動駕駛接駁服務仍有許多挑戰待克服。像是機車數量密度相當高，平均每1.71人就有一台機車；特殊的交通號誌，不論是直走、轉彎或是上下橋等，都有不同的號誌；再來就是雨季時間長，常有傾盆大雨易影響影響行車。也因此，要讓自駕車順利運行(不論是一般乘用車或是大眾接駁車)，都需要更在地化自動駕駛系統，為此，工研院打造自動駕駛感知次系統，以符合台灣(及亞洲地區)的交通環境需求。
自駕感知次系統為國內首度針對自動駕駛需求所研發之環境周圍感知系統，整合光達、雷達、衛星定位、慣性導航、V2X等感測與通訊元件，具備深度學習影像辨識、多重感知融合、即時事件推理、即時建圖與定位等關鍵核心技術；並針對台灣與亞洲特殊的道路環境設計(如複雜號誌、汽機車混流、大雨等)，同時還收集10萬公里大規模影像訓練資料庫。
曾蕙如指出，自駕巴士應具備ADV與ADAS多模式運作能力，如此一來不但能克服自駕車營運時間限制，更可利用自駕感知次系Surrounding Sensing優勢升級傳統ADAS安全性；自動駕駛巴士在白天載客時可為Level 2，而夜間載客的自駕巴士則是Level 3/4功能。
不過，目前要發展自駕巴士，除了提升車輛的感知能力是其中一項挑戰外，由於自駕巴士長期試運行需考慮營運成本與收益，但目前受限於法規及安全考量，僅能在特定時段運行、並全時配置隨車人員，將無法滿足營運成本分攤(含購入自駕車、駕駛人員等)，降低客運業者投入意願，也是極需克服的困境。
也因此，經濟部擬定無人載具科技創新實驗條例沙盒供業者申請，希望能藉此加速自駕巴士上路營運與車隊管理服務平台廠合作，加值車隊管理平台能力，使其完備自駕巴士/自駕場域監控與管理功能。
