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

Դ未知

ߣ老铁SEO

10

2020-03-23 21:44:17

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。

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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。

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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。

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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。

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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。

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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。

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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。

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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。

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