車輛中心 環能與車電工程處 黃敏祥

輪胎是車輛與路面接觸的唯一部件，除了支撐車身重量外，也緩和路面的不規則衝擊，同時扮演車輛驅動、制動、轉向等作用力傳遞之關鍵角色，對車輛安全、操控及舒適性有直接且重要影響。

近二十年所發展各種的主動安全系統設計，如防鎖死煞車系統(ABS)、循跡防滑控制系統(TCS)、電子車身穩定系統(ESC)及胎壓偵測系統(TMPS)等，皆使用傳感器擷取車身動態或影像訊息而開發，然而之前引發所有車身動態行為的源頭「輪胎/路面摩擦力」卻未被探討。

有鑑於此，芬蘭技術研究中心(VTT Technical Research Centre of Finland Ltd)於2001~2005年首次嘗試結合傳感器及訊號處理，將車輛行駛中輪胎及路面交互作用，轉換成輪胎運行時之滑移角、滑移率及負載等有效量化資訊(圖1)，期望藉此掌握輪胎接地/離地振動特性(圖2)，以改善道路交通安全，此技術手法為智慧輪胎奠定研究基礎與方向。

圖1. 胎體訊號量測方式

圖2. 輪胎運轉振動特性
資料來源：APOLLO

隨著車用感應器、人工智能及網路傳輸技術快速發展與應用，讓車輛愈來愈智慧及安全，然而對於主導車輛傳動的輪胎，卻始終無法將輪胎/路面接觸資料輸出，也為傳統輪胎的智慧化帶來更多樣性之樣態及面貌，舉凡透過感測器蒐集輪胎訊號(如胎壓/溫度/振動/磁感應...)，並經演算法處理後，經雲端或後台提供應用或服務之系統，皆可稱為智慧輪胎。

根據全球汽車智慧輪胎市場調查報告顯示，智慧輪胎市場產值將由2018年的8億美元逐年倍增，至2022年預計超過300億美元，預估歐洲，中東和非洲地區(EMEA Countries List)智慧輪胎市佔率將達50％(圖3)，即使如此，整體智慧輪胎市場尚處於初始成長階段(圖4)。

圖3. 智慧輪胎銷售與市場

圖4. 智慧輪胎技術發展狀況
資料來源：TechNavio

各輪胎廠也因為近年電動車發展趨勢投入智慧輪胎研發，下表為國際輪胎廠目前對智慧輪胎之發展概況，其中較普遍應用的技術為胎壓監控系統(Tire-pressure monitoring system, TPMS)，其餘如磨耗預警、路面偵測、自動充氣、自動修補及輪胎自發電設計等智慧功能等項目，則依各輪胎廠技術發展策略稍有不同。

表. 國際輪胎大廠在智慧輪胎發展現況

目前國內已有學術研究單位開始透過感測器收集輪胎各項操作資訊(如胎壓、溫度及振動等)，開始透過實驗設計、測試數據特徵歸納及演算法處理，發展磨耗預警、路面偵測…等輪胎智慧功能設計，未來亦可應用雲端蒐集相關輪胎動態特性數據，並透過後台整合行車控制或運作決策，提升我國智慧運輸載具系統設計能力。

智慧輪胎的開發過程，有關感測器功能、成本及驗證技術都是待突破瓶頸，面對此新興技術領域，車輛中心(ARTC)將應用過去整車NVH驗證技術及訊號解析經驗，提供智慧輪胎技術功能設計與驗證服務，協助輪胎產業強化國際競爭力。如需進一步了解或有相關設計開發需求，歡迎聯繫ARTC振動噪音課黃敏祥課長。
(電話04-7811222分機2415，e-mail：msheng@artc.org.tw)。