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焦點新聞
汽車與運輸工具之技術發展概況
林姿伶 .2019/01/04
摘要 Frost & Sullivan選出十項應用於汽車與運輸工具的創新技術,包含排放物的監測和減量、電動汽車的推進器、石墨烯與碳纖維材料的應用、預測性維護方案、全球定位系統、壓力感應器,以及自駕車解決方案,並評估各技術的產業挑戰、創新特色、現況發展,預測該技術未來的商業發展趨勢。

一、環保型移動式發電機
貨櫃船在港口的停泊期間,柴油發動機仍保持運轉,在柴油燃燒期間會產生二氧化碳、二氧化硫、一氧化二氮、氮氧化物等污染環境之氣體。德國的Becker Marine Systems公司,開發出使用液化天然氣的發電機,可以用來取代柴油,並且具有節能減碳、快速拆裝、可擴充之優點。Frost & Sullivan認為,該技術係一種先進、創新和環保的解決方案,可改善港口的空氣品質,將有助於航運業的發展。

二、監測氮氧化物排放的電子裝置
車輛排放的氮氧化物是造成城市空氣污染的主因之一。丹麥的Amminex公司設計了一款對車輛二氧化氮排放進行監測和數據收集的裝置,並可進行全天候的追蹤。該裝置透過智能手機的應用程序,連結至專有平台,提供當地政府、客戶、車隊業主查詢與了解車輛排放二氧化氮的資料,具有資料透明化之特點。Frost & Sullivan認為,該技術為目前最先進的氣體排放監測設備,藉由資料透明化,建立技術的可信度。

三、電動汽車的高效能推進器
電動汽車的銷售量在全球逐漸成長,在駕駛體驗、舒適性、成本,以及安全性的市場需求隨之增加。相較於石化燃料的車輛,電動汽車具較短的續航里程與較高的價格,因此,開發出高功率、低成本、高安全性和減少空間體積,為電動汽車的解決方案。美國的BorgWarner公司設計了一款用於油電混合動力車(Hybrid electric vehicle)的電動驅動模組(eDM),結合高效率齒輪傳動系統的eGearDrive變速箱與HVH馬達兩項關鍵技術,為車輛提供315 Nm扭力、每分鐘10,600轉速(rpm),提高電動汽車的功率、增加續航力,加上鋁製外殼、元件簡化之構件設計,可減輕電動汽車的重量,為乘客提供舒適的駕駛體驗。日前,中國的長城汽車公司已推出該電動驅動模組,並在武漢設置製造該電動驅動模組的工廠。Frost & Sullivan認為,該技術已在中國市場獲得青睞,有機會再擴展到印度等新興市場,在油電混合車市場中取得更高的市占率。

四、石墨烯製成的汽車元件
石墨烯材料具有優異的強度、導熱性、導電性,以及極薄的延展特性,可將該材料應用於汽車內部元件。英國的巽德蘭大學(University of Sunderland)將石墨烯加到聚合物基材中,再與傳統的玻璃和碳纖維混合,製成汽車保險桿的原型,不僅重量輕、強度高,且衝擊強度較傳統材料製成的保險桿高出40%。該技術發展成為歐盟委員會未來新興技術旗艦專案的一部分,由巽德蘭大學與來自德國、西班牙和意大利的五個不同研究夥伴合作開發,與飛雅特克萊斯勒汽車公司(Fiat Chrysler Automobiles )共同進行測試。Frost & Sullivan認為,該技術目前仍處於開發階段,未來石墨烯材料的應用,除了汽車產業外,還可用於航空、航太、能源等其他產業。

五、碳纖維製成的汽車元件
近年來車輛排放的標準愈來越嚴格,因此,開發出更輕、更省油的汽車成為滿足此目標之關鍵。其中,將高強度的碳纖維複合材料取代汽車中的金屬材料,可製作出重量更輕的車輛,藉以減少燃料消耗與減少二氧化碳排放。荷蘭的跑車製造商Donkervoort公司,開發EX-CORE碳纖維材料技術,將其應用於汽車元件的製造,並獲得該技術之專利。其中,該技術已應用於 D8 GTO跑車,包含車門、鉸鏈、內殼、外殼、發泡體芯層的製造。2018年,該公司獲得歐洲高科技材料與先進製造技術創新基金的資助,並新增兩個新的法國經銷商。Frost & Sullivan認為,相較於競爭品,該技術具備更短的製造時間,以及更輕、更堅固的元件特性。

六、地理圍欄(Geo-fenced)的全自動自駕車
一般的自駕車僅具有2級功能,仍需駕駛員的參與,汽車製造商正努力實現全自動化的自駕車。美國的Optimus Ride公司使用地理圍欄技術來約束為車輛,讓車輛在同一區域反覆行駛,有助於機器學習演算法,執行更快、結果更準確。Optimus Ride公司已經在麻薩諸塞州的韋茅斯(Weymouth)部署全自動的自駕車,且居民和遊客可一同在1500英畝的那塊土地上移動。Frost & Sullivan認為,該公司提供了一種具關鍵機會的無人駕駛車輛實務方法,以實現安全和可持續發展的交通。

七、汽車製造業的認知預測性維護
曾有管理人員提出,當生產線停機,汽車製造商估計每小時可能損失約130萬美元,但公司無法精準地計算停機成本,尤其是無形成本的計算。美國的Progress軟體公司開發出DataRPM,提供設備操作的可行性和維護建議,以確保設備具最短的停機時間。DataRPM亦獲得語音查詢的專利,可透過語音輸入,進行資料的查詢、分析,並給出答案。DataRPM另有CPdM平台,透過元學習(meta learning)實現資料的自動化,解決以兆位元組(terabytes;TB)為單位的大規模問題。另外,該公司推出了一項創新的工業物聯網(IIoT)自助服務,可於AWS(Amazon Web Services)雲端上進行異常檢測,只要將感測器數據上傳於AWS雲端,即可分析機器的故障跡象。Frost & Sullivan認為,DataRPM可收集機器資料與外部資料,包含機器的環境狀況、勞工的工作時間和電量消耗,評估影響機器效率的因素,並從這些數據中獲取可行性的見解(Insights),進而提高機器效率。

八、基於區塊鏈的分散式車輛紀錄
在全球,二手車市場報導了大量的欺騙狀況,因此,消費者在購買或使用汽車的情況時,製造商需要100%確保汽車的歷程沒有被變更、偽造或操縱。愛沙尼亞的carVertical公司,為用戶提供基於區塊鏈的分散式車輛紀錄平台,用於存儲和交換車輛上的數據,可幫助購車者獲得有關車輛的真實訊息,並進行車輛維護。該平台提供了每輛車的詳細整資料,包含實際里程數、製造故障或召回的詳細訊息、車輛維護日誌、事故資料的照片庫資訊。該平台之匯整資料來源為保險公司、國家、私人數據庫,以及車載診斷系統(on-board diagnostics;OBD)設備的數據,將車輛生成的數據傳輸至carVertical平台進行處理。Frost & Sullivan認為,carVertical公司成功建立獨特的分散式車輛紀錄,解決全球數百萬二手車買家和用戶面臨的問題,計畫2018年,將該服務擴展到4個國家,大約有10億輛汽車的歷史記錄。

九、特殊應用壓力感測器技術
在汽車產業中,壓阻式壓力感應器廣泛地應用於發動機控制器、胎壓監測器,以及燃油蒸發控制系統。美國的Sensor Technology公司,推出了一款先進的特殊應用壓力感測器與其整合式平台NimbleSense,其包含先進的壓阻式感測功能、類比訊號路徑、智能程序、專屬整合技術,可提供更高的精度,讓壓力範圍25 Pa至2500 Pa的校準和性能最佳化,其製造成本低,具有專屬的零點追蹤(zero tracking)功能。Frost & Sullivan認為,NimbleSense是一種先進的壓力感測器技術服務,具整合性與可靠性,該平台已於2018年10月推出,預計將在汽車產業、工業、醫療保健產業與其他產業中找到應用機會。

十、攜帶式高精度導航衛星系統
隨著汽車產業自動化階段的提升,必需開發更高精度且具整合功能的全球衛星導航系統(Global Navigation Satellite System, GNNS)。美國的Swift公司開發出一款Starling軟體,用於計算與輸出物體的絕對位置、速度和時間,可與汽車的全球衛星導航系統晶片組、慣性感測器搭配使用,並支援多頻段、多衛星,亦符合車用功能安全標準ISO 26262的ASIL B(Automotive Safety Integrity Level, ASIL)。另外,Starling軟體元件為模組化、攜帶式的高精度導航衛星系統,與該公司開發的Skylark雲端服務搭配,可應用於無人駕駛車輛。Frost & Sullivan認為,該技術方案於2018年10月發佈,短期內有機會影響車輛自動化和安全性的市場。

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資料來源 Frost & Sullivan