智能网联汽车深度报告:智能网联趋势中汽车公司的突破点及布局
1 5G 应用及特斯拉技术革新将驱动智能网联快速发展
5G 的落地对于汽车智能网联的发展具有重要的推动作用。5G 作为最新一代蜂窝移动通信技术, 经过近年来的实验室测试、场外测试、规模试验、预商用、规模部署之后,在 2020 年已实现正式 商用。智能网联汽车是 5G 的核心应用领域之一,随着 5G 商用的正式落地,智能网联汽车加速发 展。
5G 对于实现更高级别的智能网联汽车具有重要意义。
智能驾驶和网联化发展是紧密结合的。在部分自动驾驶阶段,要实现车道内自动驾驶、换道辅助等 功能,网联化需要逐步发展到联网协同感知阶段。在有条件自动驾驶阶段和完全自动驾驶阶段,尤 其是实现协同式队列驾驶、车路协同控制等方面,必须联网进行协同决策与控制。
目前的智能驾驶汽车主要为自主式智能驾驶汽车,采用车载传感器探知车辆周围的环境信息,自主 做出决策判断,是独立于其他车辆的自动驾驶。进一步发展到智能网联汽车,需要与网联功能充分 融合,5G 将进一步推动智能驾驶汽车的网联化。
5G 已经可以满足更高级别自动驾驶的技术要求。对自动驾驶而言,其对网络通信的传输延时和传 输速率要求逐步提升。L2 级别及以上的自动驾驶即要求传输时延在 100 毫秒以下,而目前的 4GLTE 网络的传输时延在 98 毫秒左右,已很难满足 L2 级别自动驾驶的需求。而目前 5G 网络的传 输时延是 1 毫秒,可以满足所有自动驾驶级别的时延需求,为智能网联发展提供技术先决条件。
另一方面,对于车联网 V2X 系统,5G 将推动 LTE-V2X 系统向 5G-V2X 系统全面升级。根据发改 委的规划,到2020年,国内大城市、高速公路的车用无线通信网络(LTE-V2X) 覆盖率将达到90%, 同时加快推进 5G-V2X 系统的建设。随着 5G 商用正式落地,5G-V2X 建设有望加速。
特斯拉在智能网联汽车技术方面目前是全球领先的公司之一,未来其规模的扩大将推动智能网联 的发展。
特斯拉智能网联汽车技术首先体现在其汽车电子电气架构上。特斯拉在最初研制电动车时就开始 逐步摆脱传统汽车的分布式电子电气架构,尽量减少 ECU 的使用数量,从而对汽车的电子电气架 构进行统一的管理。在 Model S 上,特斯拉的 ECU 数量相较于传统燃油车以及普通新能源车已经 大幅下降;据统计,相同级别传统燃油车中 ECU 数量大约是 70 个,普通新能源车日产 Leaf 上有 约 30 个,而 Model S 仅有 15 个左右。
Model 3 电子电气架构进一步集中化,架构仅包括 CCM(中央计算模块)、BCM LH(左车身控制 模块)和 BCM RH(右车身控制模块)三个模块。其中 CCM 负责信息娱乐系统、辅助驾驶系统和 车内外通信;BCM LH 和 BCM RH 负责车身、底盘、安全及动力系统等。对照博世提出汽车电子 电气架构进化路线,Model 3 已经直接达到 Vehicle Computer 层级,是目前行业中最先进的汽车 电子电气架构。
以集中式的电子电气架构为基础,特斯拉可以通过软件系统的 OTA 升级,实现对汽车整体功能和 性能的升级。通过 OTA 技术对车载软件进行更新,实现 AP、地图、娱乐系统等功能升级,不断改 善用户体验;OTA 升级可以解决特斯拉用户遇到的汽车使用故障问题,从而避免去实体店进行维 修,有效降低使用成本。OTA 升级有效提升了特斯拉的服务附加值,一定程度上改变了传统汽车 的价值链。
特斯拉的智能驾驶硬件设备中,Autopilot 套件包括 8 个摄像头、12 个超声波传感器和一个增强版 前向毫米波雷达。计算芯片是基于英伟达的芯片而自主研发的 Tesla FSD。FSD 采用双芯片设计, 同时集成了 CPU、GPU、NPU 等核心部件,在性能上处于行业领先位置。
在智能网联方面的技术优势,使得特斯拉的车型在全球畅销,推动汽车行业持续变革。
在供应链上,特斯拉的快速发展,有望拉动包括智能驾驶传感器、车联网设备以及智能座舱系统等 一系列零部件及系统的快速发展,推动零部件供应商持续变革。
特斯拉智能网联汽车的迅速发展也迫使传统车企持续进行变革,将长期发展重心转向智能网联汽 车,同时更加关注消费者乘车的智能驾驶体验。特斯拉在智能网联汽车领域取得的巨大成功,吸引 了大批互联网科技巨头加入,包括谷歌、微软、百度等,有利于产业的良性竞争,同时激发了更多 的创业公司在智能网联行业发展。
在需求端,特斯拉的车型凭借其先进的智能网联化功能,在一定程度上改变了消费者传统的汽车消 费习惯。目前消费者对汽车智能网联的需求不断提升,进一步推动相关产业的发展。
2 智能网联产业链
智能网联汽车以智能驾驶技术、车联网技术为基础,构建汽车与交通服务的新业态,达到全面改善 汽车驾驶感受、提升交通效率的目的。
相较于传统汽车,智能网联汽车的核心区别在于智能驾驶辅助系统、智能座舱系统和车联网系统。 ADAS 系统有效解放了驾乘人员在驾驶和乘坐汽车时所受的约束,提升汽车的安全性、舒适性和便 利性,降低汽车的使用门槛等。智能座舱系统将汽车从普通的乘坐出行工具打造成集出行、生活、 娱乐等为一体的综合应用场景。车联网技术将汽车置身于 V2X 的网络体系中,打造更高效的汽车 交通体系。
在智能网联汽车的基础上,V2X 车联网系统将各个终端连接起来。在地面上,车与车、车与人、车 与路侧设备进行 V2V、V2P 和 V2I 的信息通信。通过实时获取车辆周边交通环境信息,与自身车 载传感器的感知信息融合,作为车辆的决策与控制系统的输入。导航卫星等为智能网联汽车提供高 精度地图导航。云端决策平台通过 V2N 连接,对地面上各个交通设备进行全局交通规划,有效协 调地面交通,从而提升整体交通效率。内容和服务提供商通过 TSP 服务集成商,再通过 V2N 链 接,实现对智能网联汽车内容服务支持。
通过智能网联汽车和车联网体系构建,产业链下游可以进一步发展无人驾驶物流、共享出行等新的 产业业态,从而持续扩大整个智能网联汽车体系的发展空间。
3 智能汽车:ADAS 系统、智能座舱是核心组成部分
3.1 智能汽车产业链
相较于传统汽车,智能网联汽车在多个系统方面均有了较大的变化和改进,涉及智能驾驶辅助系统、 智能座舱系统、汽车安全系统、智能照明系统、热管理系统和其他系统等。
智能驾驶辅助系统的构成主要包括感知层、决策层和执行层三大核心部分。
感知层主要传感器包括车载摄像头、毫米波雷达、超声波雷达、激光雷达、智能照明系统等。车辆 自身运动信息主要通过车身上的速度传感器、角度传感器、惯性导航系统等部件获取。
决策层根据智能驾驶汽车感知层获得的信息,通过一定的模型,进行计算分析,针对不同的情况作 出相应的决策判断,达到替代人类驾驶员判断的效果,决策层的核心是算法和芯片。
执行层主要包括智能驱动、智能转向和智能制动三个部分。智能驱动系统中电机系统提供动力,电 控系统实现控制。智能转向系统主要包括 EPS 电子辅助转向系统、SRW 线控转向系统和 AIFS 主 动前轮独立转向系统等。智能制动基本部件包括传感器、电控单元、电子真空泵等,系统级的部件 包括 ESP 车身稳定系统、IBS 智能刹车系统等多个系统。
智能座舱的构成主要包括全液晶仪表、大屏中控系统、车载信息娱乐系统、抬头显示系统、流媒体 后视镜等核心部件是域控制器。
智能汽车中,传统安全带和安全气囊进一步智能化,其中智能安全气囊可以根据碰撞情况、乘员情 况等,调整打开时间和强度,实现最好的保护。驾驶员检测系统、胎压检测系统也逐步成为智能汽 车的标配,通过车载摄像头、TPMS 部件等实现。
智能照明系统包括主动转弯照明、弯道灯照明、汽车夜视系统等;通过这些智能照明系统,驾驶员 可以有效拓展视野,提升对道路上的车辆行人的辨识度,提高驾驶安全性。
智能网联新能源车相较于传统的汽车热管理系统,新增了电池热管理、电机电控冷却系统,同时对 汽车空调系统也提出了更高的性能要求。热管理系统成为智能网联新能源车的重要组成部分。
其他的智能网联汽车系统还包括无钥匙进入/启动系统、车辆远程控制系统等。
3.2 ADAS 系统:国内企业突破口
3.2.1 ADAS 产业链核心点:芯片、算法、智能转向、制动、雷达
ADAS 产业链中决策层的芯片和算法,执行层中智能转向、智能制动和电控系统,是目前智能驾驶 系统中技术含量较高的部分。智能驾驶芯片的研发需要大量的资金投入、人才支持以及经验积累等, 产品包括 ECU、DCU、AI 芯片等各种类型,逐渐由专用型转向通用型,行业技术持续变革。智能 驾驶算法解决方案是实现各种 ADAS 功能的核心,目前常见的 ADAS 功能包括 ACC 自适应巡航、 LKA 车道保持、LCA 变道辅助等,不同的功能均需要相对应的算法支持,复杂度高。
智能转向系统目前已经发展到 EPS、SBW、AIFS 等,技术基本由龙头供应商垄断。智能制动技术 持续变革,产品包括传感器、电控单元、电子真空泵、ABS、ESP、AEB、IBS、ISA 等多种类别。 电控系统的核心部件是 IGBT、功率 IC、功率分离器等半导体元器件,技术含量较高。
毫米波雷达和激光雷达的技术含量较高。车载摄像头、超声波雷达,以及执行层的电机产品的技术 含量相对较低。车载摄像头领域,COMS 图像传感器对像素要求低于消费电子产品,镜头组和模 组组装技术难度也相对较低。超声波雷达是一种较为常见的传感器,技术门槛相对较低。

2020-03-23 21:44:17