首重耐震、抗環境干擾性能　車載資通訊開發安全第一

在車輛的發展史中，電子化對於汽車的普及，一直扮演重要的角色。從電機化、電子化，到通訊化，幾乎所有電子產品都能夠找到在車輛上的應用。回顧過往，車輛電子化的過程顯得自然而然，早如電動雨刷的發明者，儘管有爭議，但是確實能夠追溯至1910年代；而汽車的大規模電子化則是到1970年代中後期，因為石油危機而促成電子點火控制的晶片產生。相對於電子化，汽車通訊的應用大約在1940年代開始，並直到1980年左右因為美國聯邦政府的無線管制政策鬆綁，進一步廣泛運用，但是又因為今日手機的大量普及，汽車電話又從時尚成為乏人問津的產品。

隨著汽車的電子化與電機化後造成的事故頻傳，人身安全的價值也隨人們收入的增加而備受重視。人身安全逐漸取代速度、油耗等的首要科技指標，而安全控制的觀念也導入了汽車的設計，與安全相關的新技術也越來越多，如防鎖死煞車系統(ABS)在1978年由博世(Bosch)發明；安全氣囊的雛型也在1952年發表，由於控制仰賴於訊號的產生、傳遞與運算和動作，控制功能成為開啟車載資通訊大門的鑰匙。

時至今日，資通訊已經充斥在各種新形式的車輛上，從車輛的內部通訊，到車輛與外界的外部通訊，到車輛與車輛的雙向通訊等，現代化的汽車已經不再只是代步工具，甚至逐漸成為了能取代住家甚至辦公室功能的家用電機電子設備。

電動車衍生車載資通訊應用新商機

車輛的電子化與車輛的電動化，實質上是不同的概念。車輛的電子化如衛星定位系統(GPS)、倒車雷達、遠端控制系統等，將使得車輛變得更聰明，更貼近人性。但隨著電動車化，為車載資通訊帶來甚麼樣的影響？是否有額外商機？

雙向行控系統提供更多資訊

在電動車示範運行的專案中，行控系統從科技配角轉變成為電動車系統的要角。車主駕駛電動車出門，除要注意車子本身的殘餘電量，更要關注附近的充電站在哪裡、哪些充電站的介面相容、哪些充電站有空位，甚至還要知道如果沒有空位，哪些充電站還要多久才有空位，有多少人在排隊，要多久才能抵達這些充電站等。由於充電站的設立相對昂貴而有限，大量的短時間充電用電力也不是隨時可得。未來，隨著電動車輛的增加，充電站與電動車的配比將會不斷降低，也因此雙向行控系統即成車載資通訊可能的發展方向。

未來的行控系統將可能朝向能夠與車輛對談發展，不但提供車輛資訊而且也必須蒐集車輛資訊後進行系統資訊的更新，持續不斷的動態更新，才能夠避免一堆車子塞在往同一個充電站的路上，但又耗盡電力無法離去的窘境。

內部通訊系統身負電子元件資訊傳遞重任

除了要應付對外的通訊，電動車內部的通訊相較於汽油車也更為複雜，由於所有的動力系統均為電動，動力來源也是電，因此無論從電池的充電、放電、送電，驅動馬達甚至是煞車的能量回充系統，全部都有賴於內部電子零件的控制指令雙向交換，才能達到功能與安全的目標。

舉例來說，電動車的充電，並不如一般家電使用那樣簡單安全，就連充電系統也因充電系統介面的問題而未能統一。大多數的人均誤認為電動車充電就像是電池沒電，拿條線接到電源就可充電，然而問題並非如此簡單，原因在於電動車幾乎不會在完全無電的狀況下才會進行充電，因此在充電之前，電動車本身也是個帶電體，如果拿一般的家用插頭延長線先接上電動車，原本的插頭接腳就有可能是帶電狀態，就有觸電危險之虞。

即使是先插牆上電源後接電動車，為符合插頭線的安全，插頭線另外一端就必須設計成母座，而車上的連接器就必須為公座，如此一來，電動車上插座裸露的帶電導體仍會造成觸電的危險，因此即使簡單如充電一樣的動作，就必須設計訊號控制線路，確認整段充電線路上沒有漏電或是接錯且是通路的情況下，才能啟動充電程序，通常是一端會送出訊號，待另外一端接受並回送接受端的信號後，才能啟動充電。

由於車輛屬於高價品，其龐大的商機更深化車廠間的壁壘與矛盾，因此早在汽車上路之初，規格戰從未停息過，小至螺絲的規格，大至車體安全的規範，以致於戰線延伸到電動車時，各車廠無不將其電動車計畫視為最高機密。充電的性能也是電動車的性能指標之一，在計畫保密情況下，充電設施也難倖免，每一家車廠的充電通訊介面，除連接器外型不同外，用於控制充電試探訊號的通訊協定更是機密中的機密，導致前一個世代的電動車充電站，不僅要拉出好幾條連接線以便不同車廠的充電，或者甚至要每個廠牌都設立一個充電站的怪現象。

在充電設施成本無法平均，充電設施無法普及，以及用戶的續航力距離焦慮無法消除的情況下，也導致上一代電動車系統，以全面失敗告終，倘若未來規格能統一，對車載資通訊業者而言，未必不是個有利的發展方向。

新世代車載資通訊安全挑戰大

車輛不同於一般家電產品，除要經久耐用以外，人身安全更為重要。然而電子零件脆弱而複雜，不如機械零件簡單而可靠，因此電子零件的導入一直是車輛發展史中爭議的焦點。電子化的車輛，雖然有著無窮盡的便利與可能，也面臨空前嚴苛的挑戰，讓車載資通訊業者愛恨交織。主要的困難來自於耐震性、抗環境影響性。

‧	耐震性
	車輛的震動源自於地面與機件的震動與共振，只要車輛啟動，震動就幾乎無可避免，而震動模式不但屬於三維獨立並且複雜，對電子產品以焊接為主的組裝方式是相當大的挑戰。尤其是焊接方式由過去大型零件的孔焊，到現在小型零件的表面貼合技術(SMT)，再加上受到歐盟RoHS要求而改變的高溫無鉛焊接，焊接點的可靠性在手機的1公尺高摔落測試中已是疲態盡出，對於車載用途的多重模式、高溫使用與耐久要求下，很可能會不堪一擊。 車上可拆裝的消費性電通產品如行車記錄器、GPS、影音設備等，一般使用壽命不長，價格也相對便宜，在車主易手或者型式更新時就會汰換。然而可能伴隨車輛一生的行車電腦、行控系統、安全氣囊、ABS等，到未來電動車的動力驅動系統、電池、充電器、馬達驅動器等，都幾乎不太可能換新的設備，在此類設備上的嵌入式資通訊系統硬體的耐震性就顯得非常重要。

‧	抗環境影響性
	除震動以外，車輛的使用環境更為多變，遠遠非一般戶外環境所及。一般認為的戶外環境主要影響因素為日照與水氣，日照會造成聚合物材料劣化，而水氣則容易造成絕緣降低或生鏽。但是車輛所行駛的區域，除日照、水氣以外，還有來自於機件運轉、環境的高溫或低溫、汽車的油氣、機件的潤滑油，或者是海邊的鹽分、高粉塵的環境等，這些環境的侵害，往往不能只用密封解決，在不斷的熱脹冷縮與各種條件下的密封能力更是對密封材料與設計的嚴格考驗。

圖1　複雜的電動車控制系統最易面臨電磁干擾問題

除了可見的環境考驗，對於車載資通訊業者而言，更痛苦的應該是抗電磁干擾(EMI)的問題，尤其在未來電動車的環境(圖1)。由於動力性能的匹配，電動車動力系統的電功率至少動輒數十仟瓦，而且會隨行駛狀況而變化，在如此狹小的環境下，電磁場強度的大小、變化的速度都不是一般家用消費環境所產生，甚至將會超越一般工業用的層級。電子訊號一旦受到電磁場的影響而造成設備的誤動作，在高速行駛的情況下，電磁場強度將更高，容錯的時間與機率更低，乘客的安全也受到更大的挑戰。國際通用的車輛功能性安全標準ISO 26262系列(表1)，對嵌入式的系統業者而言，將會是未來最大的挑戰之一。

安全將成為車載資通訊的標準配備

富豪(Volvo)在2009年發表自動感應停止煞車系統，推動車輛的智慧化，不只是駕駛，連行人的安全也被兼顧，車子如同長了眼睛，行人不再煩惱。當Google在2011年公布其試行超過4萬哩的無人車後，更是重寫未來車的發展藍圖。最近甚至也有人更大膽地提出以智慧手機取代方向盤與行車電腦的構想，讓駕駛車輛就像玩遊戲般一樣簡單有 趣。這些令人驚奇的科技進展，讓在過去科幻電影中的虛幻場景，不再遙不可及，未來車的實現，有賴於功能龐大又安全第一的車載資通訊，反觀容易忽略資通安全與嵌入式系統安全的台灣業者，要搶得商機，就得趕快將安全列為產品的標準配備。

(本文作者為UL亞太區諮詢事業發展經理)