專利探秘之BMW DEE數字概念車

2023年，第二十屆上海國際汽車工業展覽會上，寶馬展示了BMW數字情感交互概念車（Dee），該數字概念車是即將于2025年面世的寶馬“新世代”車型，其曾在美國拉斯維加斯的CES上首次亮相。寶馬BMW數字概念車Dee的展示也代表了寶馬汽車對未來車內和車外數字體驗的發展方向，其功能和體驗效果遠超當下我們接觸的語音控制和駕駛輔助系統。

第20屆上海國際汽車工業展覽會前夕“2023BMW創想未來之夜”

BMW Dee數字概念車

據介紹，該款寶馬數字概念車聚焦情感體驗，應用新的交互技術全方位提升駕乘人員的乘車愉悅度。通過BMW先進平視顯示系統（Advanced Head-up Display）和混合現實交互界面（Mixed Reality Slider）共同組成了BMW Dee數字概念車的中央控制系統，用戶可以在五個層級中自行選擇相應的數字化體驗與內容，讓車輛成為進入元宇宙的入口。該系統的投影內容能夠覆蓋風擋玻璃的整個寬度，從而讓信息可以在盡可能大的表面上被顯示出來。另外，寶馬在BMW Dee數字概念車的車身表面應用了電子墨水（E-Ink）技術，通過不同的電脈沖，可呈現出多達32種車身顏色，從而實現了完全可變、可單獨配置的彩色外觀。

BMW Dee數字概念車

下面從專利角度對BMW Dee數字概念車中主要用到的顯示交互系統、數字情感交互技術、電子墨水（E-Ink）技術進行深入分析。

顯示交互系統

寶馬在DEE數字概念車的顯示交互系統方面，布局了專利CN112297842A（具有多種顯示模式的自動駕駛車輛），該專利申請保護的車輛具有多個顯示模式（如下圖所示），其包括在儀表盤設置全息投影儀14，用于在自由空間中進行立體成像，以及用于前擋風玻璃13的平視顯示器。全息投影儀不僅能使立體成像相對于平視顯示器、儀表盤顯示器和中控臺顯示器更接近于駕乘人員，從而便于駕乘人員觀看和必要時操作，而且為所顯示內容賦予立體效果。

此外，還在各車窗玻璃設置調光裝置，調光裝置可以包括調光玻璃或調光膜，其通過施加電壓實現光透射率的變化，調節車內環境的明暗變化，從而優化各個顯示裝置的顯示效果。

通過對調光裝置的啟停使用，車輛顯示模式可呈現三種：在停用調光裝置的情況下，提供實時車外實景的街景模式；在啟用調光裝置的情況下，顯示交互數據的交互模式；在啟用調光裝置的情況下，顯示虛擬場景的氛圍模式。

通過多個顯示模塊、調光裝置、投影裝置的應用，能夠提供不同需求下的沉浸式視覺效果，極大地豐富車內乘員的駕乘體驗。

CN112297842A（多顯示模式）典型附圖

寶馬針對顯示交互系統還布局了專利CN112558752A（用于操作平視顯示器的顯示內容的方法、操作系統和車輛），該專利申請保護一種操作平視顯示器的方法，在平視顯示器上設置多種顯示元素，各顯示元素以多層陣列式進行排布，多個顯示元素構成多層陣列中的一個層，多個層沿第一方向（如X方向）排列，多個顯示元素沿正交于第一方向的第二方向（如Y方向）排列，其余顯示元素沿正交于第一方向和第二方向的第三方向（如Z方向）排列，形成多個顯示元素在三維空間內的一種新型排布方式，可以為車內乘員提供更為全局性的視角來了解通過顯示元素所能提供的功能、信息、項目等。

在對顯示內容進行操作時，通過采集車內人員在表征空間內的移動性手勢在各層之間切換和/或在一個層內的各顯示元素之間進行切換，車內乘員能夠以符合顯示元素的排布關系進行方便而富有邏輯性的直觀操作，優化了車內乘員與車輛的人機交互。而且，由于比車輛中傳統菜單提供更高的維度，能夠更為高效快捷地實現切換操作。

CN112558752A（平視顯示器操作方法）典型附圖

又如專利CN115686226A（用于車輛的用戶界面和車輛），該專利申請保護一種用戶界面（如下圖所示），包括用于在顯示器上顯示信息的二維顯示器7，二維顯示器包括像素布置結構15和覆蓋像素布置結構的覆蓋層16；光學蓋板9包括接觸表面10、用于顯示信息的三維顯示器表面和設置在接觸表面與三維顯示器表面11之間的光導材料12，蓋板的接觸表面布置在二維顯示器的凹槽20中，這樣在二維顯示器的接觸部分通過發射可由接觸表面接收的光而將要由三維顯示器表面呈現的信息傳遞到蓋板，通過將蓋板集成到顯示器中，用戶界面具有物理的三維形式。

CN115686226A（車輛用戶界面）典型附圖

再如專利CN115712372A（內容顯示方法、裝置、設備、介質和車輛），該專利申請保護一種車載電子設備的顯示方法，從外部電子設備上獲取待渲染內容，車載電子設備所獲取的待渲染內容是特定于應用程序的內容數據，對該內容數據進行渲染(例如裁剪、策展)以使得渲染后的內容更加適配于車內顯示系統。以這種方式，實現了車載電子設備對外部電子設備應用程序的內容數據的可視化，提高了車載電子設備渲染并顯示的內容的豐富性，增強了駕駛員和乘客對車載電子系統的用戶體驗。

通過上述分析可以看出，寶馬在顯示交互系統方面從顯示器像素結構、內容顯示方法、顯示內容操作方法及顯示模式方面均在中國進行了相關專利布局，且其專利說明書中對相關技術進行了更細致的介紹，相關汽車或顯示器研發工程師可以重點關注寶馬相關專利技術，為后續的研發創新做借鑒，同時也為潛在的風險規避做準備。

數字情感交互

在數字情感交互方面，寶馬也布局了多項專利。在專利CN114973209A（識別駕駛員情緒的方法、裝置、設備、介質和車輛）中，由音頻拾取設備拾取的用戶語音，由攝像頭110捕獲的用戶面部圖像或軀干圖像，可以被車載系統120進行分析以識別用戶102的狀態。其中，情緒識別時，先獲取待識別圖像序列，待識別圖像序列可以包括時間上相鄰的至少兩個待識別圖像，并且每個待識別圖像包括駕駛員面部，然后將該待識別圖像序列輸入情緒識別模型，以得到與待識別圖像序列對應的情緒狀態序列。以這種方式，可以基于至少一個在先情緒狀態來預測在后情緒狀態，從而在包括駕駛員面部的待識別圖像的基礎上考慮了相鄰時刻之間情緒狀態保持不變或轉變為其他多個情緒狀態的可能性，進而提升了情緒識別方法的準確率。

CN114973209A（駕駛員情緒識別）典型附圖

此外，寶馬還布局了專利EP3886027A1（使用車輛交互感知的輔助系統），通過采集和分析乘客的手勢或聲音有關的數據，確定乘客的交互是針對車輛還是其他實體，并基于分析執行與乘客的交互計劃。在專利DE102020101339B4（車輛中的交互式氣味控制）中，通過投影儀將虛擬氣味粒子投影到乘員前方的表面上，同時在檢測到乘員的指定動作時，釋放真香顆粒，通過交互的方式，增強個性化香味體驗。在專利DE102019132626A1（用于確定關于車輛的設備特征的分配的方法、設備、計算機程序和計算機可讀存儲介質）中，通過記錄乘員與車輛設備特征的交互，確定乘員情緒狀態，根據情緒狀態和交互,確定乘員偏好分數，并將乘員的偏好分數與交互相關聯，以不斷提升乘員駕乘體驗。

在專利WO2023011911A1（聲音體驗發生器）中，公開了便攜式計算設備接收車輛參數數據；便攜式計算設備從車輛參數數據生成聲音參數數據；基于聲音參數數據生成音頻數據；將音頻數據從便攜式計算設備傳輸到車輛。從車輛數據轉換而來的聲音參數數據和關聯軌跡可輸入到聲音合成器，聲音合成器可以使用數字聲音模塊生成音頻數據并進行播放。在專利DE102019130004A1（用于在車輛內部顯示情緒的情緒助手）中，公開了一種用于在車輛內部顯示情緒的情緒助手,具有至少一個情緒檢測裝置，用于檢測至少一名乘員的情緒。情緒顯示裝置，設置在顯示器邊緣，可以通過不同顏色、符號、數字等來直觀地顯示乘員的情緒狀態，從而為改善乘員情緒提供幫助。

通過上述專利分析可以看出，數字情感交互是寶馬在BMW Dee數字概念車專利布局的重點，主要是將駕乘人員的情緒與駕車體驗融合，利用聲、光、氣味、視覺等不同的感官觸覺改善駕乘人員的情緒，達到提升駕乘人員乘車愉悅度的目的。目前，相關專利主要申請地域聚焦在歐洲，但是中國作為較大的車輛消費市場，相信寶馬后續也會將中國作為重點專利布局區域。

電子墨水（E-Ink）

在電子墨水技術的應用方面，寶馬布局了一些專利。在專利DE102020121343B4（具有電子紙顯示器的顯示裝置和具有至少一個顯示裝置的車輛）中，電子紙顯示器1前設置有隱私保護元件2。觀看方向(V)可以由顯示控制裝置4控制,并且可以在電場的影響下在第一透明狀態和第二不透明或變暗狀態之間切換,隱私保護元件2由薄膜或面板構成,其具有至少一層不透明的聚合物液晶層22或至少一層可著色或變暗的電致變色層。

DE102020121343B4（電子紙顯示器）典型附圖

在專利DE102020113398B4（具有至少一層功能表面層的機動車輛）中，在車輛的外表或者內部可以暴露在太陽輻射的部位設置亮度可以改變的功能表面層（如電子紙層），通過設置至少一個傳感器用于檢測太陽輻射或溫度，然后生成表示這些環境變量（S，T）的信號，信號傳輸裝置將相應的信號（S，T）傳輸到控制裝置，當控制裝置接收到的太陽輻射或溫度信號超過預定閾值時，控制裝置將功能表面層從較深的顏色切換到較淺的顏色，或者從較淺的顏色切換為較深的顏色，從而調節其對太陽輻射的吸附和反射特性。

與其他顯示技術相比,電子紙層（也叫電子墨水層）只在改變狀態時需要耗電，達到狀態時不需要耗電就能維持狀態，因此大大降低能耗；其次，這種采用電子墨水技術的功能層是將電子紙元素以馬賽克式或拼花式的方式相互鄰接形成電子紙模塊,因此功能表面層可以依據喜好設計為多種不同的復雜形狀，以滿足個性化需求。

小結

總體來看，寶馬在BMW Dee數字概念車方面的專利布局雖然還不完善，有些技術可能還處在初級研發階段，但是在顯示交互系統、數字情感交互及電子墨水技術方面，已經有較明晰的研發方向，并且具備了一定的專利積累。BMW Dee數字概念車代表了車輛的數字化發展方向，一旦上市，將會全面提升駕乘體驗，使出行生活邁入一個新的階段。但是，在愉悅的駕乘享受中，會不會影響駕車專注性從而引發安全問題？過度的面部、聲音情緒采集，會不會涉及駕乘人員的隱私泄漏？或者對駕乘人員的實時情感監控和交互，會不會給駕乘人員帶來較大的壓力？這些潛在的問題值得深思，當然該技術最終能否得到普及也需要等待時間的驗證。