660
之前大家普遍提汽車(chē)新四化，“電動(dòng)化”、“智能化”、"網(wǎng)聯(lián)化"、"共享化"，其中，共享這個(gè)概念已經(jīng)純粹變成了一個(gè)模式創(chuàng)新，逐漸被投資機(jī)構(gòu)拋棄，取而代之的是“低碳化”，特別是隨著新能源電動(dòng)汽車(chē)的普及，對(duì)于汽車(chē)的能耗問(wèn)題，除了環(huán)保意識(shí)提升方面的驅(qū)動(dòng)，在電池和更新型能源革命之前，里程焦慮更將是一個(gè)新增驅(qū)動(dòng)力。因此，未來(lái)汽車(chē)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，將圍繞著“電動(dòng)化”、“智能化”、“網(wǎng)聯(lián)化”、“低碳化”展開(kāi)。
圍繞汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，本文匯總了以下10技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)：
趨勢(shì)一：系統(tǒng)化的熱管理技術(shù)提升
科學(xué)實(shí)現(xiàn)汽車(chē)熱管理系統(tǒng)的優(yōu)化，是緩解新能源汽車(chē)“里程焦慮”的有效途徑之一。特別是在北方地區(qū)的冬天，對(duì)于新能源汽車(chē)非常不友好，不但電池要加熱，駕駛艙內(nèi)溫度也需要保持舒適。熱管理技術(shù)的系統(tǒng)提升，更是剛性需求。 汽車(chē)熱管理系統(tǒng)是一套系統(tǒng)工程，不僅僅包括汽車(chē)能量和動(dòng)力部件的加熱保溫或是散熱降溫，還包括汽車(chē)空調(diào)系統(tǒng)的能效管理；不僅僅包括散熱、保溫，還包括熱交換、能量回收循環(huán)等等。 新能源電動(dòng)汽車(chē)對(duì)于能源利用率的精細(xì)化考慮，熱管理相關(guān)零部件數(shù)量增加，還需要考慮各個(gè)子系統(tǒng)之間的關(guān)聯(lián)協(xié)同，都使得熱管理控制與傳統(tǒng)燃油車(chē)有了明顯的區(qū)別，體現(xiàn)在更加復(fù)雜的系統(tǒng)上。
電機(jī)電控、電池、空調(diào)系統(tǒng)，構(gòu)成了新能源電動(dòng)汽車(chē)熱管理的核心，包括電機(jī)冷卻系統(tǒng)、電池冷卻系統(tǒng)、電池加熱系統(tǒng)，電池?zé)崞胶庀到y(tǒng)。
目前整車(chē)廠在熱管理系統(tǒng)方面，各有各的嘗試。
比如特斯拉model3，用一個(gè)四通閥實(shí)現(xiàn)了幾條冷卻系統(tǒng)的串并聯(lián)，當(dāng)電池處于低溫狀態(tài)需要加熱時(shí)，電機(jī)回路與電池回路串聯(lián)，電驅(qū)動(dòng)的熱量可以用來(lái)加熱電池和駕駛艙；當(dāng)電池溫度高需要冷卻時(shí)，電機(jī)回路與電池回路并聯(lián)，電池和電機(jī)又能獨(dú)立冷卻；電池和空調(diào)系統(tǒng)共用一個(gè)熱交換器，幾條回路相互聯(lián)動(dòng)，根據(jù)工況選擇最優(yōu)熱管理方式。
趨勢(shì)二：高性能車(chē)規(guī)級(jí)算力芯片助力整車(chē)智能化
在高性能車(chē)規(guī)級(jí)算力芯片方面，此前有消息，地平線(xiàn)已經(jīng)推出了第三代車(chē)規(guī)級(jí)產(chǎn)品征程5系列芯片，面向L4高等級(jí)自動(dòng)駕駛。征程5單顆芯片AI算力最高可達(dá)128TOPS?；谡鞒?系列芯片，地平線(xiàn)將推出AI算力高達(dá)200-1000TOPS的系列智能駕駛中央計(jì)算機(jī)。
隨著AI對(duì)算力需求的提升，芯片的運(yùn)算能力已經(jīng)由GOPS、MOPS向TOPS演進(jìn)，TOPS是Tera Operations Per Second的縮寫(xiě)，1TOPS代表處理器每秒鐘可進(jìn)行一萬(wàn)億次（10^12）操作。
TOPS級(jí)芯片和汽車(chē)電腦的應(yīng)用，是未來(lái)智能駕駛的最基礎(chǔ)保障。只有有了足夠的算力支撐，對(duì)智能汽車(chē)各種傳感器眼睛（激光雷達(dá)、攝像頭、毫米波雷達(dá)等）采集來(lái)的數(shù)據(jù)，進(jìn)行實(shí)時(shí)分析，才能保證自動(dòng)駕駛像老司機(jī)一樣絲滑順暢。
當(dāng)然了，除了地平線(xiàn)，眾多的AI芯片公司，必然都缺席不了汽車(chē)AI這條主賽道。寒武紀(jì)也宣布正在設(shè)計(jì)一款算力超200TOPS智能駕駛芯片，采用7nm制程，定位為“高等級(jí)自動(dòng)駕駛芯片”。
趨勢(shì)三：更節(jié)能、更輕巧的汽車(chē)輕量化
民間有一種非官方說(shuō)法，那就是日系車(chē)“輕飄飄”。這種輕飄飄，不僅僅體現(xiàn)在日系車(chē)整車(chē)重量輕，還體現(xiàn)在汽車(chē)操控的靈活性和車(chē)輛用料的“節(jié)省性”。當(dāng)然了，對(duì)于這種“輕飄飄”，大家褒貶不一，一方面覺(jué)得稍微發(fā)生碰撞，汽車(chē)就癟了，不經(jīng)糙；另一方面，也有人認(rèn)為這種輕量化有助于省油，并且在沖撞發(fā)生時(shí)，能夠?qū)崿F(xiàn)緩沖能量。
但也不得不說(shuō)，在保證汽車(chē)安全性和堅(jiān)固性的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)汽車(chē)輕量化，是未來(lái)整車(chē)制造的一個(gè)亙古不變的趨勢(shì)。油車(chē)時(shí)代，輕量化的目的是為了高汽車(chē)的動(dòng)力性、減少燃料消耗，降低排氣污染。而到了新能源汽車(chē)時(shí)代，這個(gè)需求更加強(qiáng)烈，特別是在“里程焦慮”的作用下，大家對(duì)汽車(chē)的能耗尤為關(guān)注。而降低整車(chē)的重量，就是降低能耗的一個(gè)最有效的途徑之一。
汽車(chē)輕量化，主要實(shí)現(xiàn)途徑包括新材料替代、結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)、先進(jìn)制造工藝等。其中，行業(yè)主流趨勢(shì)就是采用新型輕質(zhì)材料，降低整車(chē)重量，比如鋁合金、塑料、鎂合金、碳纖維復(fù)合材料的使用等等。關(guān)于鎂合金，之前有視頻簡(jiǎn)單聊過(guò)，有優(yōu)勢(shì)，也有劣勢(shì)，當(dāng)前并沒(méi)有普及，但已經(jīng)從一些艙內(nèi)結(jié)構(gòu)件開(kāi)始應(yīng)用了，比如儀表盤(pán)骨架、座椅支架等等。
趨勢(shì)四：三代半功率器件在汽車(chē)應(yīng)用
第三代半導(dǎo)體，特別是碳化硅（SiC）的發(fā)展，和新能源汽車(chē)發(fā)展相輔相成。特別是隨著新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，打開(kāi)了SiC功率器件的市場(chǎng)空間。目前SiC器件主要應(yīng)用于新能源汽車(chē)的功率控制單元（PCU）、逆變器（Inverter）、DC-DC轉(zhuǎn)換器、車(chē)載充電器等方面。
在新能源汽車(chē)上，SiC功率器件替代Si基IGBT、MOSFET功率器件，可以有效降低能量損耗，大幅降低器件尺寸。根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)方案，每輛新能源汽車(chē)使用的功率器件價(jià)值約700美元到1000美元。
另一方面，高電壓平臺(tái)是實(shí)現(xiàn)快充的先決條件，以前受限于Si基IGBT的耐壓能力，大部分新能源電動(dòng)車(chē)普遍采用的是400V電壓平臺(tái)。而下一步，隨著SiC在汽車(chē)領(lǐng)域的應(yīng)用，高壓平臺(tái)從400V提升到800V、1000V，可以大大提升充電效率，“充電5分鐘，通話(huà)2小時(shí)”的神奇效果，將在電動(dòng)車(chē)領(lǐng)域復(fù)制。
特斯拉是第一家在主逆變器中集成全SiC功率器件的汽車(chē)廠商，在MODEL 3上使用24個(gè)SiC MOSFET模塊（意法和英飛凌產(chǎn)品），代替IGBT作為主驅(qū)逆變器的核心部件，器件體積縮小到原來(lái)的1/10，同時(shí)使逆變器效率從Model S的82%提升到90%。
趨勢(shì)五：新型電池的優(yōu)化和突破
網(wǎng)上各種媒體信息，新型電池技術(shù)隔三差五就被“革命”一次，但實(shí)際情況卻并沒(méi)有那么樂(lè)觀，那些讓媒體高潮的曇花一現(xiàn)技術(shù)，能量密度高的，不安全、成本高；成本低的，重量大、體積大……總而言之，并沒(méi)有產(chǎn)業(yè)化的基礎(chǔ)?，F(xiàn)階段來(lái)看，動(dòng)力電池領(lǐng)域，“優(yōu)化”比“突破”更實(shí)在一些。目前來(lái)看，最靠譜的，還是在成熟電池技術(shù)上的不斷優(yōu)化，動(dòng)力電池領(lǐng)域，不管是比亞迪的“刀片式電池”，還是馬斯克的“無(wú)鈷電池”，都不是根本性的技術(shù)革新，主流還是磷酸鐵鋰、三元電池的天下。向更高的能量密度、更低的成本發(fā)展，不管是磷酸鐵鋰還是三元電池，都是毋庸置疑的方向。早在2017年，工信部的《促進(jìn)汽車(chē)動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動(dòng)方案》，到2020年新型鋰離子動(dòng)力電池單體比能量超300Wh/kg（到2025年達(dá)500Wh/kg），系統(tǒng)比能量爭(zhēng)取達(dá)到260Wh/kg。
政策歸政策，即便如此，鋰離子動(dòng)力電池能量密度依然是產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸，2020年早已過(guò)去，目前并沒(méi)有廠家的產(chǎn)品能夠達(dá)到300Wh/kg的比能量。
最新消息，特斯拉CEO埃隆·馬斯克透露的“顛覆性電池”進(jìn)展，所謂“顛覆性電池”，也就是特斯拉早前宣布的無(wú)極耳4680電池。直徑為46毫米，高度為80毫米，存儲(chǔ)容量是現(xiàn)有電池的5倍，能量密度或?qū)⒊^(guò)300Wh/kg。
趨勢(shì)六：跨域控制的整合和融合
統(tǒng)一控制和分散性控制，孰優(yōu)孰劣？這在車(chē)載電子電氣領(lǐng)域，是一個(gè)顯而易見(jiàn)的答案。目前汽車(chē)域控制采用分散架構(gòu)，每個(gè)單獨(dú)功能，都運(yùn)行在一個(gè)單獨(dú)的 ECU 上，動(dòng)力域、底盤(pán)域、座艙域、自動(dòng)駕駛域、車(chē)身域……這種分散的架構(gòu)形式，是不得已而為之的選擇，中央控制算力不支持、供應(yīng)商分散化、功能系統(tǒng)割裂化等等，都是造成這種局面的根本原因，這也是為什么，我們通常認(rèn)知中，一輛汽車(chē)需要上百顆的MCU，來(lái)分別控制不同的功能域。
博世提出的整車(chē)電子電氣架構(gòu)發(fā)展分為6個(gè)階段∶ 模塊化階段、功能集成階段、中央域控制器階段、跨域融合階段、車(chē)載中央電腦和區(qū)域控制器階段、車(chē)載云計(jì)算階段。
大眾汽車(chē)也計(jì)劃整合其車(chē)載電子電氣架構(gòu)，將現(xiàn)有來(lái)自200個(gè)不同供應(yīng)商的70個(gè)ECU，減少到三臺(tái)中央車(chē)載電腦，通過(guò)整合和融合的方式，來(lái)減少整車(chē)軟件的復(fù)雜性。
趨勢(shì)七：汽車(chē)數(shù)據(jù)和整車(chē)信息安全防護(hù)技術(shù)
要說(shuō)今年信息安全領(lǐng)域的新熱點(diǎn)，恐怕就是汽車(chē)安全了。智能汽車(chē)的網(wǎng)聯(lián)化和汽車(chē)數(shù)據(jù)的安全保護(hù)，都對(duì)汽車(chē)信息安全提出了新的要求。
滴滴的數(shù)據(jù)安全問(wèn)題，因?yàn)槊舾械脑?，大家私下討論就好，這里就不詳細(xì)提了，反正因?yàn)槟欠菸募?，封了我好幾個(gè)大群，此仇“不共戴天”…… 隨后一系列的法律法規(guī)頒布實(shí)施， 《中華人民共和國(guó)數(shù)據(jù)安全法》、《中華人民共和國(guó)個(gè)人信息保護(hù)法》、《汽車(chē)數(shù)據(jù)安全管理若干規(guī)定(試行)》……說(shuō)是巧合也好，說(shuō)是因果也好，反正都凸顯了這一領(lǐng)域的重要性。
至少目前所有的新能源汽車(chē)都有了聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)，這是國(guó)標(biāo)GB/T 32960要求。另一方面，由于汽車(chē)智能化的需求，整車(chē)廠需要不斷通過(guò)車(chē)輛行駛數(shù)據(jù)，包括車(chē)輛自身數(shù)據(jù)，以及車(chē)載傳感器采集的環(huán)境數(shù)據(jù)，進(jìn)行車(chē)輛智能化的訓(xùn)練提升，都需要將車(chē)輛的“隱私”數(shù)據(jù)上傳至云端。一輛滿(mǎn)街跑的數(shù)據(jù)采集器，必然引發(fā)汽車(chē)數(shù)據(jù)安全的考量，這也是為什么特斯拉、滴滴事件，引起這么大轟動(dòng)的原因。
趨勢(shì)八：一體式壓鑄帶來(lái)的革命性顛覆
其實(shí)2020年的時(shí)候，特斯拉就曾經(jīng)憑借一體式壓鑄轟動(dòng)過(guò)一次，馬斯克曾介紹，特斯拉Model Y的后地板總成，將拋棄傳統(tǒng)的焊接，采用一體式壓鑄。
通過(guò)巨型壓鑄機(jī)，可以將70多個(gè)零件整合成為一個(gè)堅(jiān)固完整的部件，增強(qiáng)了結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，提升了生產(chǎn)效率、減少了成本和重量（總成重量降低30%，制造成本因此下降40%），提升續(xù)航里程。一體式壓鑄效果肯定很好，但也同時(shí)給汽車(chē)制造業(yè)帶來(lái)極大震動(dòng)，這意味著整車(chē)制造工藝和模式，會(huì)被顛覆性變革。傳統(tǒng)的整車(chē)制造“單件沖壓，焊接總成”的模式，將不復(fù)存在。
但這只是特斯拉的理想狀態(tài)，根據(jù)今年對(duì)特斯拉Model Y的拆解發(fā)現(xiàn)，并沒(méi)有真正實(shí)現(xiàn)像馬斯克所說(shuō)的，后地板總成一體式壓鑄，但結(jié)構(gòu)件的數(shù)量大大減少了。
一體式壓鑄面臨的壓力也不小，巨型壓鑄機(jī)的使用，材料需要提升，工藝更加復(fù)雜，相關(guān)的產(chǎn)業(yè)配套并不成熟……但特斯拉總算邁出了第一步，未來(lái)在整車(chē)車(chē)身制造中，一體式壓鑄的覆蓋范圍肯定會(huì)越來(lái)越廣。
趨勢(shì)九：智能座艙帶來(lái)的駕駛新體驗(yàn)
地平線(xiàn)老板余凱，買(mǎi)了輛榮威iMAX8，成為首批VIP客戶(hù)，還拍了段視頻，介紹了關(guān)于榮威iMAX8的智能座艙功能，用語(yǔ)音控制車(chē)艙內(nèi)部功能。
不知道榮威iMAX8的智能座艙控制器芯片，是不是用的地平線(xiàn)征程系列。
智能座艙不僅僅是娛樂(lè)功能。還包括汽車(chē)駕駛舒適性和便捷性等相關(guān)功能，比如汽車(chē)網(wǎng)聯(lián)所必須的T-BOX，抬頭顯示HUD，電子后視鏡，無(wú)線(xiàn)充電，語(yǔ)音控制指令等等。
趨勢(shì)十：燃料電池系統(tǒng)在爭(zhēng)議中成長(zhǎng)
關(guān)于燃料電池，特別是氫燃料電池，業(yè)界的普遍爭(zhēng)議很大，喜歡它的甘之若飴，不喜歡它的棄之若履。 氫燃料電池確實(shí)有諸多的瓶頸，除了制氫、儲(chǔ)氫等環(huán)節(jié)，應(yīng)用端的氫電池堆技術(shù)還存在催化劑、氣體擴(kuò)散層、質(zhì)子交換膜、碳質(zhì)等面臨亟待解決的難題。 但氫能也是“雙碳”概念之一，這也許是支撐產(chǎn)業(yè)和投資界堅(jiān)持下去的動(dòng)力之一。 《2030年前碳達(dá)峰行動(dòng)方案》中，大力推廣新能源汽車(chē)，逐步降低傳統(tǒng)燃油汽車(chē)在新車(chē)產(chǎn)銷(xiāo)和汽車(chē)保有量中的占比，推動(dòng)城市公共服務(wù)車(chē)輛電動(dòng)化替代，推廣電力、氫燃料、液化天然氣動(dòng)力重型貨運(yùn)車(chē)輛。從政策方案上看，氫燃料電池率先突破的，應(yīng)該也是商用車(chē)領(lǐng)域。
作者簡(jiǎn)介：步日欣
創(chuàng)道咨詢(xún)創(chuàng)始人，北京郵電大學(xué)創(chuàng)業(yè)導(dǎo)師、經(jīng)管學(xué)院特聘導(dǎo)師、天津市集成電路行業(yè)協(xié)會(huì)顧問(wèn)。電子工程本科、計(jì)算機(jī)碩士學(xué)位，具有證券從業(yè)資格、基金從業(yè)資格、通過(guò)CFA LII考試，先后就職于亞信咨詢(xún)、中科院賽新資本、東旭金控集團(tuán)等，擁有IT研發(fā)、咨詢(xún)、投融資十五年以上經(jīng)驗(yàn)，關(guān)注投資領(lǐng)域?yàn)榘雽?dǎo)體、物聯(lián)網(wǎng)、信創(chuàng)、智能制造、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等。
