第246期 / April 12, 2018

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漫談IT智慧的整合-智慧電動車

作者/李睿凱

[發表日期:2018/4/5]

作者簡歷

作者擁有5年以上mobile、軟體、硬體產品開發經驗,現職凌群電腦產品經理。主要負責凌?服務型機器人開發、AI相關產品解決方案。專長為產品開發、產品行銷、商業策略及專案管理。

更美更快的電動車

誰說電動車不過是又醜又慢只能在家附近晃晃的玩具?

2012年6月特斯拉正式宣布Model S上市,著名汽車雜誌『汽車潮流』將年度汽車獎史無前例地頒發給Model S,狠狠把保時捷、BMW、Lexus等傳統車廠踩在腳底下。

拿掉了傳統引擎,汽車前方的引擎蓋打開來變成了前行李箱,充一次電可以輕鬆超越426公里,等於100公里只消耗2.64升汽油,0-100km/h僅需驚人的3.3秒,特斯拉Model S沒有一絲引擎、排氣管、齒輪箱作動的聲音,靜謐穩定的駕車體驗。


《圖一》圖片來源: http://jalopnik.com


為了要騏驥一躍,更具競爭力的能源效益,打從一開始鋰電池就是特斯拉的最佳選擇,而集成電池板平鋪於車輛的底盤位置更提供了特斯拉較多的能源儲存。單由於特斯拉車底的鋰電池組非常的重,特斯拉的執行長伊隆·馬斯克(Elon Musk)、汽車設計師與工程師日夜想辦法減少車體的重量。馬斯克表示「這台車的非電池組部分一定要比同等級車款來的輕」唯一的解答是「鋁合金」,而此前北美的汽車製造商幾乎沒有生產鋁合金車版的經驗。

外觀上為了降低汽車的風阻,取消內燃機汽車的進氣口與水箱護罩設計,視覺上有更低的車頭感,連車門上的手把都縮進車體裡。配備全 LED 主動式轉向頭燈,用14顆LED打造出三個轉向模組作為轉向照明,大大提高夜間行駛能見度。

操控車內的一切能有多順暢?

天啊!駕駛座前的面板操作起來簡直手忙腳亂,複雜的螢幕、MP3、導航、大聲、小聲,各種瘋狂的按鈕考驗駕駛的反應速度。

馬斯克想在車子裡安裝一台像是超大iPhone的觸控螢幕,用來處理電動車大部分功能,讓駕駛能有一目了然、輕滑順暢的操作體驗,為了找到適合的螢幕大小,馬斯克坐在原型車中,拿起不同尺寸的筆記型電腦試試看哪種尺寸最好操作,最後誕生了偏向駕駛座方的17吋觸控螢幕。無論是打開全景式玻璃天窗、顯示Google地圖導航、自訂空調控制還是聆聽線上串流音樂,均可透過觸控或滑動實現,提供了前所未有的順暢操控體驗。


《圖二》圖片來源:特斯拉官網


一部有輪子的iPhone,你還需要保養嗎?

這是一部有輪子的iPhone,啟動Ludicrous Mode(瘋狂模式)後能從靜止加速至60英里mph (時速96公里 km/h)僅需要2.5秒。透過OTA空中下載軟體更新技術,汽車可能一夜之間就多了側撞預防和自動緊急煞車功能、突然充電速度變快、爬坡起步輔助功能、代客泊車模式。

在此之前你根本不可能靠空中下載技術更換機油或火星塞,或是更換磨損已久的正時皮帶。而特斯拉更運用獨特的模塊化設計,大大精煉了電動汽車的內部結構,除空調濾芯、雨刷器、輪胎、剎車片等損耗部件外,其他零件幾乎無需保養,極大的降低了車主在汽車整個使用週期中的養車成本。

就是這麼省錢! 相比傳統燃油汽車,特斯拉在設計上大大簡化了構造,其電動機和減速器採用了全封閉式設計,全車唯一需要更換的只有輪胎、雨刷和剎車片等少量部件。基於其能量回收系統的功能設置,Model S的剎車片使用和更換頻率也相當低,僅為傳統燃油汽車的三分之一。另外,使用電動機代替發動機和結構的簡化,使得特斯拉避免了大部分零件磨損和潤滑等問題,從而幾乎不需要對機械部件進行保養。


《圖三》馬斯克表示「你甚至還可以把車子招喚過來!」;圖片來源: 特斯拉官網


比人類還可靠的自動駕駛

馬斯克對細節跟未來願景的不容妥協使他變成汽車界的賈柏斯,2016年10月特斯拉宣告「未來特斯拉所有車型皆配備『全自動駕駛』硬體」,而事實上早在2014年特斯拉就將所有出廠的電動車都配備自動輔助駕駛用的硬體,只要透過OTA升級就能啟用這項先進的技術。

「我們目前的自動輔助駕駛已經被證明能提供比手動駕駛安全性,在道路致死率上面是世界平均水平的1/3。即便是退一萬步來講,我們的系統只比人工好1%,那麼一年車禍導致的120萬人裡面,我們也能拯救1萬2千人」馬斯克表示

全方位的感知能力! 不像人類駕駛一樣只有有限的環境感知能力,自動駕駛使用主動與被動感測器(如光學雷達與雷達)持續做大範圍的感測(如可見光、紅外線與超音波之類的聲波等),具有360度視野,因此可以對潛存危機做出安全的反應,能避免因為行車距離過近、分心駕駛及危險駕駛等人為因素而導致之交通事故。

不管是年紀過大過小、無駕照、眼盲、精神不濟、酒醉,自動駕駛都能協助人類去除掉自己本身的駕駛問題。

什麼是最高級別無人駕駛Level 4呢? 讓我們看看美國國家高速公路安全局(National Highway Traffic Safety Administration)如何將汽車自動駕駛歸納為五種等級,包括:
  • 第0級:駕駛人隨時完全控制車輛。


  • 第1級:部分駕駛自動化控制。


  • 第2級:至少兩項互相協調的自動控制系統。


  • 第3級:駕駛人可在特定條件下,將行車安全有關功能完全交自動控制。若汽車偵測需要駕駛人,也可以將控制權交回駕駛者且提供足夠的系統轉換時間。


  • 第4級:車輛可在行駛期間,執行所有與安全有關的重要功能,同時駕駛人在任何時刻都不控制車輛。目前這種自動駕駛車還是屬於概念階段。除了特斯拉,通用汽車、賓士、奧迪、日產汽車、BMW、雷諾、與Google都在研發這樣的汽車。



《圖四》圖片來源: https://read01.com


自動駕駛的祕方

作為一輛具有人工智慧的汽車,特斯拉在車身四周一共加裝了八個攝影鏡頭,提供360度環視功能,最遠能夠測量250公尺範圍內的物體。除了攝影鏡頭,特斯拉還加裝了12個超聲波傳感器,對視覺作補充,能夠探測到比此前系統遠一倍距離範圍內的軟硬障礙物。馬斯克把「攝影機+毫米波+超聲波」的傳感方案貫徹到底,自始至終都沒有考慮雷射雷達

雷達系統最遠可偵測至前方兩輛車,提升車輛緊急剎車,或其它會引起大力剎車的事件的反應速度。甚至能穿透濃霧、大雪、暴雨,也就是說任何能見度差勁的狀況,在特斯拉車主還來不及反應時,自動緊急煞車系統就已啟動。

為減少誤判,特斯拉將每0.1秒拍下的雷達快照,整合成一張完整的3D「影像」。若只一張雷達快照,很難知道物體究竟移動、靜止、或只是反光造成的虛像。多張連續的雷達快照,加上車輛速度和預期的運動軌跡,就可以分辨前方的物體是否是真實並且評估碰撞的機率。

為了要訓練汽車的自動駕駛功能,特斯拉採用了「車隊學習」(fleet learning)方法。一開始,車輛只是辨識出路標、橋樑和其他靜止的物體,並通過雷達繪製地圖,並同時偵測駕駛的行為,得知駕駛員何時會採取什麼樣的行動,資料上傳至特斯拉資料庫作大數據分析。

當資料顯示某一地區少有誤判剎車時,汽車依然會在感測器沒有探測到前方障礙物的情況下,採取輕微制動。當雷達確定99.99%發生碰撞的可能性時,剎車強度便提升至全力制動。


《圖五》圖片來源: http://cdn.pingwest.com


從電動車到太陽能的生態圈--馬斯克的野心

SolarCity 成立於 2006 年,一開始只做太陽能系統安裝業務,2008 年中期才開始做太陽能租賃業務和能源採購合約(PPA),2010 年第二季開始做居民能效提升服務,現在已經成為了美國最大的家用太陽能板製造商。其有 3 類業務,第一是太陽能系統安裝及銷售,第二是太陽能租賃和 PPA,第三是能效提升(節能)服務。

2016年特斯拉收購了全美國最大的太陽能發電公司SolarCity,SolarCity為美國太陽能發電系統供應商龍頭,提供系統設計、安裝以及融資、施工監督等全面的太陽能服務,並且低於電力公司的價格向客戶供電。同時SolarCity的董事長也是伊隆·馬斯克。

2017年2月1號,特斯拉正式名稱由特斯拉汽車(Tesla Motors)改為特斯拉(Tesla Inc.),宣示特斯拉將打造新的清潔能源企業,提供太陽能面板、家用儲能設備,以及電動汽車的生態鏈企業。


《圖六》圖片來源: http://www.siliconbeat.com


雖然特斯拉Model S P85D售價超過三百萬台幣,但一百公里平均消耗電能只有約18度左右,假如採用家庭充電,Model S跑上100公里能源上的花費也就不到台幣50元,而如果以完全免費的特斯拉超級充電樁充電,Model S 100公里能源花費則為零。

從太陽能板、太陽能屋頂瓦片、超級鋰電池工廠、到電動車正式擺脫對石油能源的依賴。馬斯克正在創造有別於石油的新電力能源帝國,過去電力這種能源不過是石油能源所衍生出的副產品,並且掌握在少數電力公司的手中難以創造新的需求,現在一切都解放了!

特斯拉在 2015 年 3 月推出特斯拉能源(Tesla Energy),透過 Powerwall 和 Powerpack 讓顧客從可再生能源中獲益,將無數司機從石油能源中解放出來,享受電能的清潔、便利與高效。而現在,特斯拉的翼展擴展到了另一種可再生能源之上,這種能源就是太陽能。
特斯拉在公告中表示:
  • 我們將成為全球唯一的垂直一體化能源公司,為顧客提供端對端的清潔能源產品。首先改變的將是你每天駕駛的汽車和驅動汽車的能源,之後是維持你家和公司裡各種電器運轉所需的能源。透過特斯拉的 Model S、Model X、Model 3、太陽能電池板系統和 Powerwall,你可以採用最有效且可持續的方式來使用能源,降低費用,並減少對化石燃料和電力的依賴。


  • 我們將大力擴展業務。如果顧客對特斯拉汽車和 Powerwall 感興趣,那麼他們也將會對太陽能感興趣,反之亦然。如果我們在太陽能領域有所作為,那麼特斯拉和顧客都將受益。


  • 我們將會將最大化發展特斯拉和 SolarCity 兩個公司的核心能力。特斯拉在設計、工程、製造方面的經驗將會幫助太陽能板技術的發展;而 SolarCity 巨大的銷售網、銷售管道和能力將會幫助特斯拉為生產顧客友好型的金融產品,這將造福特斯拉及其顧客。


  • 我們將會為清潔能源產品提供最好的安裝服務。SolarCity 擁有著安裝太陽能電池板的最高水準,而這種能力將會大大促進特斯拉的 Powerwall 和充電系統安裝的發展。


Elon Musk 表示:「這世界並不缺汽車公司,缺少的是追求可持續能源的公司,而電動汽車僅是其中一個方面,對很多人來說這可能違背常識,但是我認為有些事情必須要做,這是不言自明的。」

結語

凌群電腦四十年來扮演著國內企業E化的火車頭角色,擁有 300 多位研發及系統工程人員,憑藉著卓越的軟體開發及系統整合的雄厚實力,不管是電動車所需要的語音辨識、圖像偵測、機器學習,或者是再生能源的持續監控都能依照客戶需求提供完整的資訊服務。同時凌群電腦也將AI研發的能量應用在服務型機器人Ayuda上,整合了機器人零組件、移動平台(底座)、人臉辨識、人形偵測、語音辨識、語音交談、視訊、自行學地圖尋標導航…等功能,並且Ayuda更是一舉奪得了2018系統整合輸出獎及2017雲端物聯網創新獎冠軍,相信可以幫助AI產業創造未來,引領產業趨勢。