一文盤(pán)點(diǎn)智能汽車(chē)的發(fā)展趨勢及主流技術(shù)

跟著(zhù)汽車(chē)的電動(dòng)化、智能化、網(wǎng)聯(lián)化和共享化的不竭推進(jìn)落地，越來(lái)越多的新手藝、新產(chǎn)物應運而生，我們之所以能在智能車(chē)范疇看到現在百花齊放的氣象底層原因是手藝的不竭前進(jìn)，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是科技的賦能。

我們想曉得車(chē)為何可以主動(dòng)駕駛就需要先領(lǐng)會(huì )什么是交融感知、車(chē)路協(xié)同、大算力芯片、高精地圖等等手藝的內涵；想曉得電動(dòng)車(chē)續航的上限在哪，就起首要看看電池手藝到了一個(gè)什么樣的地步，**80電池，無(wú)鈷電池、固態(tài)電池、CTP/CTC、刀片電池、800V平臺等等；別的像車(chē)輛的電子電器架構、信息平安、熱辦理系統、混動(dòng)手藝、燃料電池手藝那些龐大而復雜的手藝好像底層地基一般決定著(zhù)將來(lái)智能汽車(chē)的上層建筑。

在我們瞻望2022年車(chē)圈有哪些新的停頓時(shí)，我們無(wú)妨先圍繞三項重點(diǎn)手藝做一下清點(diǎn)息爭析，一是大算力芯片；二是800V高壓SiC平臺；三是多域交融的中央計算架構。那三大塊內容是2022年迎來(lái)強勢開(kāi)展和規模上車(chē)的關(guān)鍵手藝，讓我們挨個(gè)聊一聊。

* *000TOPS大算力計算平臺迎來(lái)量產(chǎn)拆車(chē)元年

那一年我們似乎經(jīng)常聽(tīng)到算力TOPS那個(gè)詞，芯片廠(chǎng)商絞盡腦汁地提拔自家產(chǎn)物的算力目標，各家車(chē)企也在不竭標榜自家的車(chē)能夠實(shí)現整車(chē)所少算力的性能，似乎馬力不再是描述一輛車(chē)性能好壞的獨一尺度，算力在現在那個(gè)智能車(chē)時(shí)代也已走到了舞臺中央。那么事實(shí)什么是算力呢？

算力其實(shí)簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)描述的是一顆芯片的計算才能，TOPS是算力的單元，*TOPS代表處置器每秒鐘可停止一萬(wàn)億次(*0^*2)操做，聽(tīng)起來(lái)是不長(cháng)短?？浯?。其實(shí)我們能夠類(lèi)比人類(lèi)的大腦，人的大腦一般有*00億個(gè)神經(jīng)元，神經(jīng)元越多也意味著(zhù)越伶俐，那么車(chē)要想替代人類(lèi)來(lái)思慮就得有更為強大的計算才能幫忙我們識別和預測道路上變革莫測的情況，提拔我們駕駛的平安性。因而芯片算力越大，能處置和應對的場(chǎng)景和功用就越多，在告急和復雜場(chǎng)景下能幫忙我們的才能就越強。

在去年歲尾廣州車(chē)展發(fā)布的沙龍機甲龍整車(chē)算力到達*00TOPS；

蔚來(lái)的ET7/ET*裝備了包羅*個(gè)毫米波雷達、*2個(gè)超聲波雷達、*超遠距高精度激光雷達在內的**個(gè)高性能傳感器，在四顆英偉達Drive Orin芯片的加持下，總算力高達*0** TOPS；

那還不算完，長(cháng)城WEY摩卡在毫末智行吉印通高通研發(fā)的“小魔盒*.0”的加持下算力將會(huì )到達驚人的***0 TOPS。

但需要弄清一點(diǎn)上千TOPS的算力不是指單顆芯片而是由多顆芯片集成的一個(gè)超大算力平臺，上面我們提到了蔚來(lái)的超算平臺ADAM到達了*0**TOPS是因為有四顆單片算力到達2**TOPS的Orin芯片加持；因而我們也對目前支流芯片場(chǎng)上的芯片算力做了一個(gè)統計匯總，看看各家芯片都到了一個(gè)什么樣的程度：

通過(guò)統計表我們能夠發(fā)現目前在主動(dòng)駕駛域，英偉達的Orin芯片是已量產(chǎn)芯片中算力更大的，國產(chǎn)物牌中以黑芝麻的華山2號A*000Pro為首到達了單片算力*9*TOPS，黑芝麻智能COM楊宇欣就曾暗示：“軟件定義汽車(chē)的前提是硬件先行，只要將硬件的性能和算力預備充沛，后續的軟件才氣快速實(shí)現迭代晉級和擴展功用的應用?！?/p>

因而黑芝麻的開(kāi)展戰略就是硬件先行，盡可能大的鋪算力，就像許多逃求缸數和馬力的性能喜好者一樣，馬力紛歧定用得到，但必需要有。但任何事都具有兩面性，預埋的算力空間固然給足了，那么成本一定會(huì )上去，就看車(chē)廠(chǎng)和消費者愿不肯意為那部門(mén)預留算力埋單了。

當然國產(chǎn)芯片廠(chǎng)地平線(xiàn)也是非常超卓的，去年發(fā)布的征程*芯片到達了*28TOPS，而且地平線(xiàn)CEO余凱曾屢次暗示，地平線(xiàn)其實(shí)不單純逃求物理算力，而更垂青深度神經(jīng)收集算法在芯片上的計算效率，即FPS（Frames Per Second）?？此剖且环N更為走經(jīng)濟道路的意味。

別的目前在主動(dòng)駕駛的芯片范疇國外的三巨頭英偉達、高通、英特爾Mobileye的實(shí)力仍舊不容小覷，在CES 2022展會(huì )上，那三家也都拿出了看家的本領(lǐng)，英偉達頒布發(fā)表了有更多公司將接納其開(kāi)放式的DRIVE Hyperion平臺，像沃爾沃高端品牌極星、蔚來(lái)、小鵬、抱負汽車(chē)、R 汽車(chē)和智己汽車(chē)均已接納DRIVE Hyperion。

該平臺包羅高性能計算機和傳感器架構，可滿(mǎn)足完全主動(dòng)駕駛汽車(chē)的平安要求。最新一代的DRIVE Hyperion 8 接納了冗余的NVIDIA DRIVE Orin系統級芯片、*2個(gè)環(huán)繞攝像頭、9個(gè)雷達、*2個(gè)超聲波模塊、*個(gè)前置激光雷達和*個(gè)內部感知攝像頭打造。

那套系統具備很強的平安冗余，即便在一臺計算機或傳感器發(fā)作毛病的情況下，備份設備也可確保主動(dòng)駕駛汽車(chē)將乘客平安帶到目標地。

高通在主動(dòng)駕駛范疇推出Snapdragon Ride平臺，可以滿(mǎn)足L2+/L*級此外主動(dòng)駕駛需求。高通近期也頒布發(fā)表了多項合做動(dòng)態(tài)，包羅助力通用汽車(chē)打造凱迪拉克LYRIQ、助力寶馬打造其主動(dòng)駕駛平臺。同時(shí)，高通在展會(huì )上頒布發(fā)表擴展其手藝組合，以應對主動(dòng)駕駛范疇不竭變革的需求。

英特爾的Mobileye更是連續發(fā)布了三顆芯片，別離是EyeQ Ultra，EyeQ *L和EyeQ *H。也算是吹響了反攻的號角。

將來(lái)芯片的算力將會(huì )是智能汽車(chē)開(kāi)展的基石，只要算力不竭打破，才氣使智能車(chē)的智能上限拉的更高。

2 800V高壓SiC平臺將成為車(chē)企的法寶

前面我們說(shuō)的芯片算力凹凸決定了一輛車(chē)的智能程度，那么接下來(lái)我們要聊的手藝就是決定一輛電動(dòng)車(chē)充電快慢的才能。

要曉得充電慢已經(jīng)成為了許多電動(dòng)車(chē)用戶(hù)的一大痛點(diǎn)也是勸退良多用戶(hù)想要測驗考試電動(dòng)車(chē)的首惡禍首，固然目前也有換電手藝能極大進(jìn)步補能效率，但因為成本高、推廣難度大等原因造約著(zhù)其開(kāi)展。因而快充是目前開(kāi)展潛力更大也是最可能成為支流的一種處理計劃。

起首我們要曉得充電快慢是由充電功率決定的，那么我們回想一下高中的物理常識，功率=電壓×電流，即P=U*I，所以想要進(jìn)步充電功率的路子只要兩條，要么增大電壓，要么進(jìn)步電流。

因而從而開(kāi)展出兩條手藝道路，一是以特斯拉和極氪為代表的大電門(mén)戶(hù)，二是以保時(shí)捷為代表，其他浩瀚廠(chǎng)商緊隨撐持的高電壓派。先簡(jiǎn)單說(shuō)一下大電門(mén)戶(hù)，那個(gè)門(mén)戶(hù)更大的難點(diǎn)就是因為電流升高招致的發(fā)熱問(wèn)題，同樣引入發(fā)熱公式：Q=I^2Rt，能夠看到發(fā)熱量會(huì )隨電流的提拔而呈指數倍的增長(cháng)，因而若何散熱成為了開(kāi)展難題，以特斯拉為例，在V*超充樁上以2*0Kw的功率充電，更大電流能夠高達*00A，發(fā)熱量可想而知，但特斯拉應用水冷充電槍以及多種熱辦理共同使得那一問(wèn)題得以處理。而且特斯拉選用大電流為開(kāi)展標的目的的原因仍是成本控造問(wèn)題，因為高壓平臺的元器件會(huì )使整車(chē)成本上升，以特斯拉目前不竭下探的價(jià)格能夠看出，高電壓顯然有些各走各路了。

那么接下來(lái)說(shuō)回主題高電壓平臺。傳統的電壓平臺一般是*00V，高壓平臺目前是將電壓提拔到800V以至更高程度，高電壓能夠有效處理大電流的發(fā)熱問(wèn)題，低電流+高電壓需要配套高壓充電樁和車(chē)端的高壓適配計劃。

充電端：充電槍、接觸器、線(xiàn)束、熔絲等部件要改換晉級成耐高壓質(zhì)料。

車(chē)端：車(chē)輛自己的動(dòng)力電池，空調壓縮機、電驅動(dòng)、PTC、OBC、DC/DC等面向高壓平臺的零部件都要停止新的設想和調整，以適應新的高壓平臺。

充電端的晉級還好說(shuō)，但是車(chē)端的元器件晉級則需要新的手藝撐持才氣實(shí)現。之前說(shuō)到大電流的難題是發(fā)熱問(wèn)題，那么高電壓的限造因素就是目前車(chē)規級的元器件IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)，即絕緣柵雙極型晶體管。

它的耐高壓才能不敷，因而就需要拔取新的能耐高壓的質(zhì)料來(lái)替代現有部件，那個(gè)新質(zhì)料就是SiC碳化硅。

SiC器件工做溫度在200℃以上，工做頻次在*00kHz以上，耐壓可達20kV，那些性能均優(yōu)于傳統硅基IGBT；SiC器件的體積為IGBT整機的三分之一至五分之一，重量是IGBT的*0%-*0%；還可提拔系統的效率，在電動(dòng)汽車(chē)差別工況下，SiC器件比IGBT的功耗降低*0%-80%，效率可提拔*%-*%。

但也要留意到IGBT在電動(dòng)汽車(chē)上的成本占據約7%-*0%，是除動(dòng)力電池之外成本第二高的電動(dòng)汽車(chē)配件。若是接納SiC，目前統一級此外SiC MOSFET的成本約是IGBT的8-*2倍，而且耗損也大于IGBT。所以，若是用高電壓平臺，若何控造成本也將成為困擾車(chē)企的一大難題。

除了我們前面提到保時(shí)捷的Taycan已經(jīng)利用了800V高壓平臺，許多國產(chǎn)物牌也在加速規劃。例如像新發(fā)布的小鵬G9將搭載800V SiC平臺，并共同*80Kw高壓超充樁。

長(cháng)城沙龍機甲龍也撐持高壓平臺，別的像比亞迪、東風(fēng)嵐圖、吉利汽車(chē)、廣汽埃安、抱負汽車(chē)、北汽極狐等浩瀚品牌都將參加到高壓平臺的陣營(yíng)傍邊。

因而無(wú)論是大電流和高電壓都是為了提拔我們補能的效率，但以目前來(lái)看800V的SiC高壓平臺有望成為支流，浩瀚車(chē)企也將搭載上車(chē)那一平臺，因而本年也將是800V SiC高壓平臺的開(kāi)展元年，固然還有諸多災點(diǎn)有待處理，但我們能夠看到市場(chǎng)的前景是非常不錯的。

* 汽車(chē)電子電氣架構由散布式架構向多域交融開(kāi)展

聊到那個(gè)話(huà)題起首我們需要領(lǐng)會(huì )什么是電子電氣架構也叫E/E架構，那個(gè)架構是指整車(chē)電子電氣系統的總安插計劃，即將汽車(chē)里的各類(lèi)傳感器、處置器、線(xiàn)束毗連、電子電氣分配系統和軟硬件整合在一路，實(shí)現整車(chē)的功用、運算、動(dòng)力及能量的分配。

通俗來(lái)講我們車(chē)輛的四輪驅動(dòng)、平安氣囊、防抱死系統、起落車(chē)窗再到收音機車(chē)載娛樂(lè )系統等等功用的實(shí)現都需要在那個(gè)架構上完成，而且控造各個(gè)功用實(shí)現的是一個(gè)叫ECU的部件，ECU是指電子控造單位也稱(chēng)“行車(chē)電腦”，ECU的功用相對單一，根本就是一個(gè)ECU實(shí)現一個(gè)次要功用，那么可想我們車(chē)上有那么多的功用就需要幾十種的ECU來(lái)控造，因而在早期的E/E架構中是散布式的形式，各個(gè)ECU通過(guò)CAN和LIN總線(xiàn)毗連在一路，如今因為主動(dòng)駕駛以及智能座艙的普及，車(chē)里若是還用散布式ECU來(lái)控造，那么關(guān)于芯片數量，整車(chē)成本以及平安性都提出了很大難題，因而用一個(gè)或幾個(gè)“大腦”來(lái)操控全車(chē)的ECU與傳感器的架構，DCU（Domain Control Unit），即汽車(chē)域控造器也就應運而生了。

目前域控造器典型的是分為動(dòng)力總成，底盤(pán)控造，車(chē)身控造，主動(dòng)駕駛, 智能座艙那*個(gè)次要的域。每個(gè)域有一個(gè)次要的高性能的ECU，負責處置域內的功用處置和轉發(fā)。域內部一般利用低速總線(xiàn)，各個(gè)域之間利用高速總線(xiàn)或者如今用的比力多的車(chē)載以太網(wǎng)互聯(lián)。

那些域控造里面比力受存眷的就是主動(dòng)駕駛域控造了。過(guò)去一套ADAS系統，要有好幾個(gè)獨立的ECU才氣實(shí)現。好比車(chē)道偏移和交通識別ECU, 前向碰碰預警ECU, 停車(chē)輔助ECU, 盲區檢測ECU。有的還有全景環(huán)視ECU, 后防碰碰預警ECU 等等，如今有了主動(dòng)駕駛的域控造器后，一個(gè)域就能實(shí)現全數功用了，大大提拔了底盤(pán)的集成度和功用的集中控造。

將來(lái)E/E架構的開(kāi)展會(huì )以 散布式域集中式中央計算式的標的目的開(kāi)展：

散布式架構：該架構下，ECU與實(shí)現的功用存在對應關(guān)系。

域集中式架構：該架構對ECU實(shí)現了進(jìn)一步的集成，引入DCU（domain controller unit，域控造器）。

中央計算式架構：該架構對DCU實(shí)現了進(jìn)一步的集成，所有DCU融入一臺中央計算機。功用與元件之間的對應關(guān)系不復存在，由中央計算機按需批示施行器。

在域集中式到中央計算的過(guò)程中，還有一種過(guò)度的形式就是目前許多車(chē)企都在測驗考試的垮域交融。當前構成了兩種支流的跨域交融計劃：*、按功用交融2、按位置交融。

按功用交融：三域架構。三域架構將全車(chē)劃分為整車(chē)控造（vehicle domain controller, VDC）、智能駕駛（ADAS domain controller, ADC）、智能座艙（cockpit domain controller, CDC）三大功用域，別離實(shí)現車(chē)輛行駛、主動(dòng)駕駛、信息娛樂(lè )等功用。像群眾MEB平臺的E*架構、寶馬iNEXT車(chē)型架構、華為CC架構等均屬于此類(lèi)。

按位置交融：根據汽車(chē)的物理空間，將全車(chē)劃分為多個(gè)區域，如左車(chē)身域、右車(chē)身域等。線(xiàn)束數量可以大量削減，釋放更多物理空間。特斯拉、豐田等均屬于此類(lèi)。

總之將來(lái)的開(kāi)展標的目的必然是向著(zhù)降熵的標的目的開(kāi)展，散布式意味著(zhù)復雜、紊亂度高，逐級整合最末走向同一辦理會(huì )使得熵值降低，意味著(zhù)降本增效，意味著(zhù)能拓展更多的功用。