發佈日期:2015-09-30

智慧車領域新鮮事—現階段智慧車專利領域發展狀況

作者:樊晉源

專利資訊智慧車車載資通訊防碰撞車聯網SMART CARTelematicsAnti-collisionInternet of Vehicles

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一、前言—智慧車之定義

在探索”智慧車”技術發展狀況前,先思考何謂智慧車?又智慧車與傳統車輛有何不同?現階段智慧車之定義,基本上可以分為三大構面進行解釋,此三大構面分別為能源系統、安全系統、車聯網系統三大構面,此三大構面又分別與能源產業、機械產業及資通訊產業息息相關:其中能源系統部分,現階段對於智慧車之定義,在於能源部分將不同於傳統之汽油車,主要以新世代之電動能源及混和動力能源為主,電動部分是完全依靠電力及蓄電池,這部分發展長久以來受限於電池蓄電力,因此動力表現不足於挑戰傳統之汽油動力車輛,但近年來蓄電池電力顯著性突破,尤其是鋰離子電池之發展,這使得電動能源車輛加速發展。現階段以特斯拉(Tesla)為此一領域之佼佼者,特斯拉車廠結合鋰離子電池,開發出一系列經由充電可以行使超過200英里之電動車,使得此一市場前景大為看好;但這也間接對傳統車廠主推之混和動力(PHEV)造成一定之壓力。PHEV主要結合傳統引擎與電力式引擎和電池。此系列技術主打低速運用電池節省油耗,高速運用引擎替電池發電。理論上(PHEV)擁有較電動車更為可觀之續行航程及更為可靠之系統。但相對而言混和系統設計及交互運作部分也較傳統汽油車甚至電動車更為複雜,對於未來之保養、保修之下游供應鏈廠商均顯現出一定之切入障礙;此一系統現階段主打者仍是以國際傳統汽車大廠作為主要之領導廠商,包含TOYOTA、FORD、GM、AUDI、HONDA等汽車領先者。

智慧車除了能源不同於傳統車輛外,更進一步需要考量的,即是安全系統部分;安全系統可說是現階段智慧車發展之另一大重點;畢竟智慧車最終目的,及在於如何能夠運用自動駕駛,有效協助駕駛者不須經由人工控制,自動順利達到目的地,因此發展重點第一優先即是安全防護部分,安全防護部分之發展,主要目的在於結合車輛之感測器、車輛之晶片處理器以及影像處理器系統,有效提升車輛之安全防護動作,協助車輛由傳統之人為(被動式,提供資訊給駕駛人)進階為車為(主動式,車輛主動針對各種可行性,自行做出反應),這部分由於牽涉到車輛外圍感測系統與車輛內層控制系統之連結,因此發展主要以機械領域為主,現階段發展廠商呈現群雄並起階段,包含德州儀器半導體、飛思卡爾及各類型晶片大廠,均加強火力著重於車載系統之底層連結發展;而本土廠商對於此一領域之技術能量,主要展現在感測器及相關次系統部分,包含同致、經昌、徽昌著重於超音波感測器部分,而啟碁、明泰、造隆、鼎天、著重於毫米波雷達部分,這都顯示台灣廠商在安全防護部分已可逐漸切入國際市場,未來將可以有效針對感測器與國際半導體進行結合,有效連結並發展出自行設計之防撞安全完整規劃系統。

前述兩項都屬於智慧車領域較為偏重車輛本體之發展,但相對而言現階段智慧車之終極目標在於期望發展出一輛能完全自我行駛,自我駕駛,自我面對各種問題之智慧車輛,因此除了以上之能源及防撞安全防護之外,更重要的就在於車輛如何與外界溝通?如何得知外界之情報,並進一步匯總後,做出適當之處理,這部分就有賴於車聯網技術之運用。車聯網之概念在於整合上述之能源、車輛安全防護,及各車種資訊之關聯;藉由車輛資訊之溝通,使得每一台汽車可以成為網絡節點之一部份,更可以藉由資訊之傳輸,快速掌握住各車輛之狀況,藉此確保車輛之行車平安,甚至協助車輛不在僅僅只是車輛,更重要的幫助車輛成為日常生活的另一控制中心,協助駕駛人在車輛駕駛中吸收更多情報,車聯網之發展,可說是智慧車真正做到智慧之最終目標,這部分也是各家通訊廠商及晶片廠商積極想要切入之核心。畢竟掌握住車聯網之規格,也間接代表掌握住龐大之各種感測器、能源管理、資訊通訊之核心;現階段此部分著名廠商主要以Google為主之Android Auto和Apple之Car Play平台;但此兩者仍是屬於行動應用層級,頂多只能運用行動應用進行車機間之互相溝通協議,對於車輛底層之作業系統應用,則現階段仍是以Linux-based及QNX方案之運用為主,因此如何有效針對車聯網之發展進行結合,使車輛與生活成為一個完整之解決方案,此部分必須觀察是由車輛之作業系統整合至行動應用,抑或是行動應用取代車輛底層作業系統,進行整合。

概括敘述,現階段智慧車之發展,不論在能源面、防護面及更高一層的互聯網構面,整體而言仍是屬於方興未艾,各廠商推出不同規格之產品,期望有效統整此一市場。傳統車廠針對掌握住現階段優勢(包含車輛之規格、車輛之安全認證、車輛之電子系統認證。)而新興電子廠商則期望結合行動運用之技術,進一步將車輛之作業系統進行統合,使其成為生活之一部分。雙方既競爭又合作,此部分牽動更多投入此一領域廠商,未來台灣廠商如必須投入此一領域,必須更為積極觀察並了解此一產業最新應用。

為此,本篇研究特地運用專利搜尋與專利分析,針對智慧車之三大議題中之兩大議題---安全防護及車聯網部分進行專利搜尋,期望藉由各國及各大企業之專利佈局,思考智慧車之發展定義,進一步從中思考,下一世代之智慧車發展。台灣廠商到底有沒有機會,是否可以由一片紅海中,殺出一條藍海?至於能源相關議題由於牽涉範圍過廣,故將於未來再以專文進行介紹。

二、研究方法---專利分析及專利搜尋

本研究為了有效針對此一系列議題進行搜尋,特定先將相對應之關鍵字進行統整,現階段各國文獻中,對於智慧車部分,其關鍵字多半包括Intelligent,Smart, Vehicle,Car這些基本字,但相對而言運用這些基本字查詢到之專利範圍過廣,也較不能表達出真正之意涵,因此進一步針對相關之重點關鍵字,進一步整理並進行查詢。此部分主要運用三個部分進行搜索,整理出三個相關領域之重要關鍵字如下(參考表一),並進一步針對此類型重要關鍵字,進行檢索:

表一 統整之重要關鍵字

先進駕駛輔助系統(Advanced Driver Assistance System,ADAS)車載資通訊系統(Telematics)車聯網及物聯網
(V2V or IOT)
Adaptive cruise control (ACC)適應性巡航系統Automotive navigation system 自動導航系統Media Oriented Systems Transport 媒體導向車用介面
Lane departure warning system車道偏離警示系統Fleet telematics system 車隊車載資通訊系統VANET (Vehicular ad hoc network)
Blind spot monitor 盲點偵測系統Intelligent vehicle technologies 智慧車輛科技
Collision avoidance system (Precrash system)防碰撞系統Dedicated Short-Range Communications專用短程通訊
Forward Collision Warning 前方碰撞預警
Parking Assist System 停車輔助系統

藉由此三部分之關鍵字,輸入THOMOSON INNOVATION 軟體進行檢索,並鎖定近五年申請資料(2010-2015)及世界先進重點資料庫進行搜尋(USPTO(美國專利資料庫)、EPO(歐洲專利資料庫)、WIPO(世界專利資料庫)),共計整理出16564筆專利資料,進一步去除掉專利家族,本研究整理出分析結果如下:

1. 廠商與國家分析

圖一 專利重點廠商分析(本研究自行產出)

圖二 重點專利局最早優先權國家(優先布局地區)(本研究自行產出)

透過圖一廠商分析,可發覺前10名廠商中有六家為汽車相關產業之傳統廠商; 其中最為值得注意的是韓國廠商,現階段韓國廠商表現似乎超出預期,不論是韓國之現代汽車(HYUNDAI MOTORS)或是起亞汽車(KIA MOTORS )均屬於領先地位,而電子廠商中則以美滿電子晶圓有限公司(Marvell Int. Ltd.)、三星電子、LG電子及Honeywell這四家公司為主;透過搜尋標的,可以很明顯發掘此塊市場現今不單單僅是傳統車廠之天下,半導體廠商及智慧電子廠商,均極積投入,希望在此一市場下分一杯羹。

進一步透過圖二重點專利局之最早優先權國家布局進行分析,可發現現階段此領域之專利最早優先權國家仍是以美國(US)為主,第二大國則是韓國(KR),現階段韓國所占比重幾乎等同於第三名之日本(JP)加上第四名之德國(DE);透過此一分析,可發掘兩大事實,第一事實在於韓國廠商對於此一市場相當積極,因為多數廠商多半已本國為第一優先權國家,因此韓國廠商在此市場中表現相當積極,甚至超越日本與美國等傳統擁有大車廠國家,第二事實在於選擇優先權國家代表重視此一國家,不論其是否為本國之廠商,因此這部分可解讀為韓國已經逐漸成為智慧車領域之發展重鎮,現階段不論廠商或是國家均為最為火熱之地區。

2. 技術領域分析

除了探討布局狀況之外,進一步針對技術領域進行分析,思考現階段智慧車之技術領域之發展;透過Thomson Innovation 專利地圖軟體分群,了解現階段之智慧車技術發展之狀況。

圖三 Thomson Innovation 智慧車領域專利地圖分析(本研究自行產出)

在圖三專利地圖分析中,可發覺智慧車領域發展現階段大致可分為四大類,此四大類分別為左上角之第一大類—轉軸與機械類(torque,內涵電池充電科技、引擎模組技術及煞車技術); 左下角之第二大類—先進駕駛輔助系統(FAHREHASSISTENZSYSTEM,其翻譯為英文為ADAS(Advanced Driver Assistance Systems);至於中下角為第三大類,此部分為Communication Facility,此部分主要為系統間相互溝通之方法,此部分主要為車聯網之應用,最後一部分極為三大重點領域連結,分別為自動駕駛(autonomous drive system)、公開安全回覆點PSAP(Public-safety answering point)及影像資料,這個領域整合成一個大構面,並成為現階段智慧車之主流。

由圖三之專利地圖分析,可發現現階段智慧車領域之發展熱點,主要仍然是以自動駕駛作為主流,而自動駕駛與先進駕駛輔助系統及車聯網之互相溝通系統在專利地圖中逐漸連結,更可說明未來整個自動車領域都將朝向車輛自我感知、自動駕駛籍資料自我分析為主,進一步針對圖三進行分析,可發現現階段自動駕駛系統中,主要之研究重點偏重於三方面,第一方面為影像處理(image process)部分,此部分主要是將以往之各型感測器由傳統之聲音轉換為影像,更進一步透過資料傳輸(transmit station wireless)連結第二方面之道路偵測定位及(Road Location travel)及公開安全回覆點PSAP(Public-safety answering point)部分,透過此一部分,整合出無人駕駛車輛之雛形,並進一步演化成現今之智慧車輛。

透過前階段敘述,可發現現今各國之重視之智慧車研究領域,已經由被動之車輛安全防護,逐漸轉向為全自動之車輛處理系統;而全自動車輛防護更進一步轉變成與資料中心進行主動式資料連結,並進一步回饋給每一台車輛之主動道路安全管理系統,這一切之轉變,都可以解釋為智慧車領域研究逐漸由單獨之車輛轉化成一整套之城市管理系統,藉由此一系統將可以更進一步統整車輛與道路間其他夥伴之關係,更進一步發展成完整之系統。

從上述資料,可發覺現階段各國對於智慧車之發展,已經逐漸從早期之車輛防碰撞領域,逐漸走向系統化、自動化,甚至是城市交通管制領域,而整體發展資訊也轉向以資料連結做為重點,現階段之智慧車已經逐漸朝向自動駕駛。那我國在此領域之專利及技術發展,是否有跟上各國進度? 本研究進一步針對我國之專利進行分析,並思考我國之發展狀況。

3. 我國專利分析

進一步由上述資料中,針對我國(發明國為TW) 之專利進行分析。我國現階段僅擁有43篇專利,此43篇專利所有權人分別以工研院居於第一位,共計有12筆專利,第二位為資策會,共計有10筆專利,此兩者所展有之專利即超過1/2,至於其他專利,則分散於車輛測試中心(2筆)、交通大學(4筆)、鴻海(2筆)及同致電子集團(2筆)等單位,進一步運用專利地圖針對此43篇專利進行分析,主要分布之領域參見圖四

圖四 Thomson Innovation 智慧車領域台灣專利地圖分析(本研究自行產出)

透過圖四,可發覺台灣之智慧車專利,主要分布在電子化及通訊領域為主,主要技術分為(Avoidance Check Collison avoidance system(自我檢測防碰撞系統)、Wave rate Radar(微波雷達)、Readable Obu Road side (車載路側設備)、Image Capture Unit Estimate send(影像處理及預測))透過此一系列技術,可發覺現階段台灣之技術發展領域,似乎仍是以單獨車輛控制為主流,進一步分析這些專利,可發覺其多半仍是以防碰撞部分為大宗,少數幾篇專利針對車輛通訊部分(host server network)有進行研究,但與前述各國所討論之智慧城市,智慧系統及車輛聯網部分相比,這部分台灣研究單位及廠商對此著墨似乎仍不多,因此可以解讀現階段台灣在此一市場狀況之發展與國際主流發展似乎仍有很大之差距,整體表現也尚有更大之進步空間。

三、結論

現階段智慧車發展方興未艾,透過專利分析可發現;不單單僅是傳統車廠積極投入此一領域,更多電子聯網廠商及科技大廠均也積極投入此一市場,由專利分群結果,更可發現近年來車輛裝置逐漸由原本之防碰撞轉移至城市通訊、車隊管制等大領域為主。這似乎指出了下一步通訊裝置之戰場,將逐漸由手持裝置轉到物聯網,而第一步之重點,似乎就是車輛與車輛及城市間之通訊與發展。

至於在現階段發展中,可發覺亞洲國家之韓國,整體而言表現最為積極,在數量部分甚至高於傳統之汽車工業國日本及韓國,這部分證明韓國非常積極在此一領域進行布局,世界上三大主要專利局美國及歐洲和WIPO,都可以發現韓國在此一領域積極布局之身影。

反觀我國,現階段布局數量遠低於韓國,且布局技術領域仍偏重於車輛自體本身之防碰撞,對於車載平台及網路平台之布局,遠較韓國為低,且技術多半集中於政府所擁有之財團法人,此部分不論是布局抑或是技術發展,均較世界水準有一段不小之差距,這部分台灣廠商似乎必須積極努力。

展望未來,智慧車領域逐漸成為下一階段資通訊廠商及汽車廠商之新戰場,台灣廠商是否需要採取更為積極之布局策略,進一步面對更為競爭之智慧車戰場,這部分實在值得大家積極注意,建議台灣廠商如果需要進一步發展智慧車產業,勢必須要積極針對影像處理(image process)、資料傳輸(transmit station wireless)連結及道路偵測定位及(Road Location travel)和公開安全回覆點PSAP(Public-safety answering point)之各類型技術進行了解,方可進一步針對此部分產業之趨勢進行布局,且進一步跟上現今國際發展腳步。

參考文獻

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