筆者首次撰寫關於轎車內部電子零件的文章,已經是1990年代初期的事情,當時汽車電子零件成本約佔據每輛車售價的15%左右;但以2030年汽車電子零組件成本將佔據整車售價五成的預測數字來看,以前的比例實在不夠看。

這種趨勢其來有自;從1970年代以來,每十年就會出現一次汽車電子市場的爆炸性成長,特別是在美國--1970年代發生石油禁運,還有來自海外的競爭壓力以及各種技術的演進。

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從1950到2030年汽車電子成本佔據整車售價比例的變化
(來源:Statistica)

在早期,大多數的汽車電子市場成長是對當前事件的反應;例如在石油禁運期間,燃油價格爆出天文數字的成長,而如果要讓汽車的油耗量更少,就得以更輕的材料來打造,整車尺寸也要更小--這需要整套車用系統的迷你化,如此才能更省油。

這為汽車廠商帶來了節省能源特性的壓力,可惜當時美國車廠還是一直在生產油耗量大的車款,反觀海外車廠如日本的Toyota、Honda以及歐洲的Volkswagen,都成功地滿足了美國汽車買主們的需求,美國車廠跟上的腳步太慢。

技術的演進隨後開始趕上現實;那些演進包括:

  • 實現各種汽車新應用的微處理器;點火與燃油噴射是以電子控制,以提供更低的排放量以及更佳燃油經濟效益。
  • 電子控制單元(ECU)發展為包括模組化變速箱控制,以及引擎控制模組;至少有50種引擎控制參數被使用,以量測壓力、溫度、氣流、引擎速度、氧氣以及氮氧化物(NOx)濃度。ECU的輸出與至少30個致動器連結,分別控制節流閥、廢氣再循環閥(EGR)、齒條(rack)、燃油噴射裝置等等;ECU與變速箱控制會共享資料與感測器,以及變速箱運作的控制訊號。
  • 電動車的電子裝置負責引擎管理、空調系統、推進系統、防鎖死剎車、被動安全系統、導航系統、電池系統管理等等。
  • 感測器技術的演進以及訊號處理演算法為各種新系統提供基礎。
  • 自動駕駛車輛結合了先進的感測器、連網技術與導航系統。
  • 數種底盤子系統是主動式控制,包括防鎖死剎車、循跡控制系統(traction control systems)、電子剎車力分配系統(electronic brake distribution)以及電子穩定控制系統(electronic stability)。
  • 以電子控制的被動安全功能包括安全氣囊、陡坡緩降控制系統(hill descent control),以及緊急剎車輔助系統(emergency brake assist system)。
  • 駕駛輔助、乘客舒適度以及資通訊娛樂系統則是最新的設計與實現,這些突破性的技術對車輛本身以及其售價帶來重大影響。

眾多創新技術實現並持續誕生,再加上政府主管機關的節能以及環保標準越來越嚴苛,為車用系統帶來更高的複雜性,也催生更多額外車用系統;特別是感測器,因為即時控制以及回饋的功能被導入車輛中,而呈現強勁成長。

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比例越來越高的汽車電子內容對車輛成本帶來影響
(來源:Freescale Semiconductor,現已隸屬於NXP)

消費者需求vs.政府的管控

政府主管機關的干預以及消費者對更高度自動化控制系統的需求,讓車輛內的電子內容越來越多;在數年前以及金融風暴期間,全球汽車市場曾經呈現一片低迷,但儘管汽車銷售量下滑,美國汽車產業仍積極遊說推動相關立法。

例如GM在2014年花費850萬美元的聯邦遊說經費,該數字在2011年為1,110萬美元;美國汽車製造業聯盟(Alliance of Automobile Manufacturers)在2014年花費的聯邦遊說費用近670萬美元,而車廠Ford同年度的遊說費用為450萬美元。

自1990年代以來,GM的員工以及美國政治行動委員會(PAC)總共在聯邦政治候選人以及各個委員會花費1,230萬美元的經費;汽車經銷商在這方面的支出則比車廠更多,例如在2014年,美國汽車銷商公會(National Auto Dealers Association)贊助政治候選人的經費,比Ford、GM以及Toyota三家車廠加起來的還多。

眾所周知,美國國會眾議院(House of Representatives)才剛通過自動駕駛法案──SELF DRIVE Act,獲得了民主與共和兩黨支持,也為自動駕駛車輛立法建立了基本的聯邦框架;此法案獲得三分之二議員投票通過,目前還需要等待參議院(Senate)通過其版本,才能完成立法。

因為在公開道路上進行測試的自動駕駛車輛並沒有受到國會監督,美國各州推出了至少21項在目的、定義以及優先性方面都不一致,也通常與國家法令有所衝突的法條與規定;但科技業者與車廠需要能在全美國的道路上測試他們的車輛。但也有人認為,有鑑於產業界的自動駕駛車輛設計仍在初期階段,聯邦政府的干預為時過早。

而剛通過的法案是確定聯邦法律將凌駕各州法令;美國國家高速公路交通安全局(NHTSA)擁有規範自動駕駛車輛設計、製造以及汽車內容的權力,並有24個月的時間為車廠建立安全認證規則。依據該法案,自動駕駛車輛相關廠商,也需要建立隱私權保護計畫,說明將如何收集、利用以及儲存各種資料。

NHTSA一年可以頒發2,500個美國聯邦機動車安全標準(FMVSS)的豁免名額,新立法將該豁免名額增加至2萬5,000個,第二年則可增加至5萬個,第三年與第四年則是增至10萬個。美國政府的策略是為電子內容絕對將持續增加的自動駕駛車輛鋪路,不過需求並非來自消費者──如果相關調查結果正確,他們不會蜂擁至汽車經銷商門市搶購自動駕駛車輛。

雖然電子內容會因應越來越多的車用系統需求而增加,一般大眾仍然會堅持最終要能取得對車輛的掌控權;也許電子內容需求應該要讓人們跟上,直到他們對他們將會保有的一點點控制權感到滿意。

編譯:Judith Cheng

(參考原文: The price tag of automotive electronics: What’s really at play?,by Carolyn Mathas)