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台大机械教授:系统工程精神应走进自驾车产业

自驾车终究是根基于汽车工业,车辆的可靠度、稳定度,与人身、财产安全有高度相关,需要漫长且严谨的模拟开发与安全检验过程。李逸涵

2019年全台多地皆有政府与业者协力建置的实验场域,但「车辆上路」所需要的不只是场域,而是更严谨的车辆工程思维。自驾车的发展虽让车辆工业与资通讯产业的边界越趋模糊,然而自驾车终究是根基于汽车工业,车辆的可靠度、稳定度,与人身、财产安全有高度相关,需要漫长且严谨的模拟开发与安全检验过程。

对此台湾大学机械系副教授李纲指出,人们预期的成熟自驾车产业情景为公共运输、共享服务等多人共同使用的车辆,在这个期待下,自驾车的安全等级应当超越一般民用、私人车辆的安全规格,而是以航空、铁道等工业的严谨度为标竿。

李纲表示,在现代汽车工业中,在打造出实车之前,约有70%的开发过程是在计算机辅助之下,于虚拟环境当中完成。在车辆的关键系统、次系统之实时控制策略开发验证过程中,亦会借助硬件在线模拟(HiLS)技术,在模拟平台上置入复合的物理模型及待测的系统、次系统硬件,进行虚拟化的测试、分析与除错。

现代车辆工程科技可说是结合各工程与科学领域尖端技术的结晶,不单是高度数码化与智能化,更要符合车辆工程严苛的耐久度与可靠度要求,以及符合人因工程的人性化设计需求,因此在模拟阶段,需要建立多样的物理模型,诸如电磁力、热力、震动、噪音、流体力学等。

李纲表示,车辆物理模型的组合基本上为半理论半实验,亦称Grey Box Modeling。前者依照原理推导方程序,得出在理想无干扰状态下车辆元件的变化参数;后者在频繁的实验中,找出真实物理数值之间的相关性。两者结合所得出的关系式,才能在非全然线性的道路环境中,经滚动式修正后,打造出足够安全的车辆。

李纲举例,上述设备可以营造出上坡、下坡等情境,模拟车辆在行驶时所受到的地面磨擦力、正向力等外力,在每个独立事件中计算车辆所受到的负载。

正是因为车辆工业与资通讯产业的界线逐渐模糊,自驾车在开发过程中,是否确保了整车多个物理模型之间的稳定、连动与平衡,以及是否确保了车辆上多样感测设备的妥善率,才越发重要。李纲指出,为自驾车建立动力的数码分身,即是为了车辆的性能分析与可靠度分析。

而与欧美日韩相比,台湾相对薄弱的汽车工业底蕴,使上述复合系统之间的设计与运行的研发进度较缓慢,然而百年车厂多年来对安全的追求,正是建立在系统工程的专精之上。李纲表示,系统工程的成熟与否,攸关未来车辆上路的安全,当台湾自驾车产业致力于中控计算机的AI开发时,车辆大脑与车辆四肢──整台各系统是否协调且可灵活控制,应是自驾车产业与政府部门投入更多关注的环节。

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