溫故2016 | 2016汽車電子七大技術(shù)關(guān)鍵詞，ADAS、自動(dòng)駕駛、ESP入榜

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我們不單單把汽車再看成是一個(gè)代步工具，而是一個(gè)善解人意的好朋友。隨著消費(fèi)者對(duì)汽車功能和性能要求的日益提高，汽車正逐漸向智能化的方向偏移，而這項(xiàng)變化也是由機(jī)械系統(tǒng)向電子系統(tǒng)轉(zhuǎn)換。目前汽車中使用的電器和電子產(chǎn)品原件占汽車總成本的比例已從 25%提高到 40%。未來，這一占比必將進(jìn)一步提高。而統(tǒng)計(jì)顯示，市場呈現(xiàn)年增 7%的趨勢，舉車載遠(yuǎn)程信息處理系統(tǒng)為例，它的市場將達(dá) 200 億美元。

什么是汽車電子？
汽車電子可分為可見部分與非可見部分，車載設(shè)備為可見部分和汽車電子控制器為非可見部分。從用途角度而言，可分為汽車電子分為動(dòng)力控制系統(tǒng)、安全控制系統(tǒng)、車身控制系統(tǒng)、行駛控制系統(tǒng)、信息系統(tǒng)。

• 動(dòng)力控制系統(tǒng)：包括發(fā)動(dòng)機(jī)管理控制系統(tǒng)、動(dòng)力轉(zhuǎn)向、AT 控制與 ACC
• 安全控制系統(tǒng)：包括安全氣囊、ABS/ASR 與 SAFE-BY-WIRE
• 車身控制系統(tǒng)：包括開關(guān)控制、燈光控制、防盜系統(tǒng)、門鎖控制、車窗控制、雨刮等車身電子的控制
• 行駛控制系統(tǒng)：包括儀表、空調(diào)與底盤控制系統(tǒng)
• 信息系統(tǒng)：包括娛樂、移動(dòng)通訊、GPS 導(dǎo)航以及信息處理等系統(tǒng)

眾所周知，汽車由四個(gè)部分組成，即車身、底盤、發(fā)動(dòng)機(jī)、電子系統(tǒng)，而汽車電子基本包含在車身、底盤、發(fā)動(dòng)機(jī)里面。從汽車的舒適性、安全性到娛樂性，各個(gè)方面的都需要汽車電子起到調(diào)節(jié)作用。在不同檔次和科技含量的汽車中，汽車電子在整車成本中的占比情況如下。
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總體而言，汽車電子是集電子技術(shù)、汽車技術(shù)、信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)于一體，包括基礎(chǔ)技術(shù)層、電控系統(tǒng)層和人車環(huán)境交互層三個(gè)層面，并且經(jīng)歷了分立電子元器件控制、部件獨(dú)立控制及智能化、網(wǎng)絡(luò)化集成控制應(yīng)用三個(gè)發(fā)展階段。

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在全球半導(dǎo)體的收購浪潮中，汽車電子企業(yè)成為了最被看中的香餑餑。而 2016 年與汽車電子相關(guān)的收購案眾多，四維圖新 38.75 億元收購杰發(fā)科技補(bǔ)齊無人駕駛關(guān)鍵環(huán)節(jié)，高通 300 多億美元高價(jià)收購荷蘭恩智浦半導(dǎo)體成為最大的收購案，三星收購哈曼也是志在汽車電子，盡管西門子收購 Mentor 讓人傻傻看不清，但是據(jù)分析這與汽車電子也有著深遠(yuǎn)的關(guān)系。

汽車電子產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的今天，汽車電子技術(shù)有哪些關(guān)鍵詞呢?

關(guān)鍵詞一：自動(dòng)駕駛

自動(dòng)駕駛正以強(qiáng)勁的勢頭席卷全球汽車業(yè)，傳統(tǒng)汽車廠商、汽車零部件企業(yè)、IT 通訊企業(yè)等多方勢力紛紛涉足自動(dòng)駕駛并參與到研發(fā)與制造中。無人駕駛將解決擁堵、停車難等城市發(fā)展中的難題。無人駕駛技術(shù)還可用于物流、共享出行等領(lǐng)域，有著極高的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

而無人駕駛已經(jīng)不單純是企業(yè)之間的競爭，現(xiàn)在已經(jīng)上升為國家戰(zhàn)略的層級(jí)了，爭奪無人駕駛產(chǎn)業(yè)領(lǐng)導(dǎo)權(quán)的“國家競爭”已全面拉開。是的，這是一場事關(guān)國家競爭力的戰(zhàn)役。從傳感器供應(yīng)到軟件技術(shù)整合，再到硬件的打造，自動(dòng)駕駛正在成為汽車產(chǎn)業(yè)鏈下一個(gè)被搶食的大蛋糕。

美國交通部發(fā)布了地球上第一部由主權(quán)國家頒布的無人駕駛汽車監(jiān)管草案；日本政府的戰(zhàn)略目標(biāo)是在 2020 年東京奧運(yùn)上，實(shí)現(xiàn) L4 級(jí)別的完全無人駕駛，日本政府希望憑借“無人駕駛”的戰(zhàn)略機(jī)遇，重新奪走其在亞洲區(qū)域的產(chǎn)業(yè)領(lǐng)先位置；中國政府在上海發(fā)布了無人駕駛技術(shù)路線圖，計(jì)劃到 2025 年，具備無人駕駛能力的新車占比要達(dá)到 15%；德國交通部、巴伐利亞州和奧迪共同啟動(dòng)無人駕駛計(jì)劃。

自從特斯拉無人駕駛車禍之后，無人駕駛便站在了風(fēng)口浪尖，無人駕駛究竟能否真的替代人的駕駛呢？我相信，這個(gè)肯定是必然的，但是需要時(shí)間等待技術(shù)漸漸成熟。而現(xiàn)在所有做無人駕駛整車開發(fā)的企業(yè)都在積極進(jìn)行 AI 系統(tǒng)研發(fā)的推進(jìn)，是的，AI 會(huì)讓汽車變得會(huì)學(xué)習(xí)、會(huì)思考、會(huì)判斷。

2020 年被眾多業(yè)內(nèi)人士看作自動(dòng)駕駛發(fā)展的一個(gè)分水嶺，2020 年自動(dòng)駕駛技術(shù)將更加成熟和完善，一些高度自動(dòng)駕駛的車輛將出現(xiàn)。據(jù)摩根斯丹利預(yù)測，到 2030 年，無人駕駛產(chǎn)業(yè)的規(guī)模將達(dá)到 6 萬億美金。

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關(guān)鍵詞二：鋰電池
隨著新能源汽車的快速發(fā)展拉動(dòng)了市場對(duì)動(dòng)力電池的需求，動(dòng)力電池基本分為蓄電池（鋰離子電池為主）和燃料電池兩種，但由于燃料電池研發(fā)成本及維護(hù)費(fèi)用過高（燃料電池的維護(hù)成本大概是蓄電池的三至四倍），對(duì)現(xiàn)階段電動(dòng)汽車的發(fā)展而言并不是很適合。面對(duì)即將發(fā)生的新能源汽車“井噴”，鋰電池似乎成了制勝的一大法寶。

目前情況而言，鋰電池企業(yè)面臨上游原材料不足、成本迅速上升的困境；電動(dòng)汽車鋰電池存在著充電慢、續(xù)航里程短、壽命短等致命問題。

鋰電池在普通電子產(chǎn)品上的使用壽命平均為 8 年，而在電動(dòng)汽車上的使用壽命僅為 3-5 年；電動(dòng)汽車上的電池容量衰減到 80%以下時(shí)，電動(dòng)汽車的續(xù)航里程將會(huì)明顯減少，當(dāng)電池容量衰減到 70%以下時(shí)，就必須要更換電池，但電池部分占汽車總成本的 40%左右，更換電池是一筆很大的開銷。為何電動(dòng)汽車的鋰電池顯得如此“弱不禁風(fēng)”？工作環(huán)境影響和大規(guī)模充放電導(dǎo)致了使用壽命短的問題，而這也是無法改變的問題。

得益于市場強(qiáng)勁需求，我國鋰電池產(chǎn)業(yè)已躋身全球第一陣營，初步形成了珠三角、長三角、京津冀和中原地區(qū)四大產(chǎn)業(yè)區(qū)域。鋰儲(chǔ)量占全國 80%的青海，正在試圖打造又一個(gè)具有全國影響力的鋰產(chǎn)業(yè)基地，依托豐富的鋰資源，在鋰電市場中分一杯羹。

盡管是第一陣營的一份子，但是在技術(shù)水平方面，我國與韓、日頂尖企業(yè)仍存在差別，比如在產(chǎn)品一致性等方面仍存在較大差距。

對(duì)于鋰電產(chǎn)業(yè)來說，完善電池回收利用環(huán)節(jié)、減少環(huán)境污染，是保障行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要因素。然而廢舊動(dòng)力電池回收成本高，企業(yè)回收利用水平不高，這正是我國鋰電產(chǎn)業(yè)的痛點(diǎn)，也是與發(fā)達(dá)國家的主要差距之一。

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關(guān)鍵詞三：車載信息系統(tǒng)
車載信息娛樂系統(tǒng)是交互方式多樣、圖形功能強(qiáng)大的智能系統(tǒng)。近年來，原本封閉保守的車載系統(tǒng)迎來了競爭的新熱潮，市場格局與產(chǎn)品形態(tài)必將產(chǎn)生一次大轉(zhuǎn)變。車載信息娛樂系統(tǒng)在滿足舒適性、娛樂性和信息性的條件下，逐漸向著性能集成、比重增加的方向發(fā)展，此前單一的性能逐漸擴(kuò)展為影像娛樂、汽車導(dǎo)航、無線通訊等于一體的多媒體信息交互設(shè)備。

車載信息娛樂系統(tǒng)作為整車電氣及網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)重要結(jié)點(diǎn)，擔(dān)負(fù)著顯示和反饋整車狀態(tài)與信息的重要角色。在高端車市場中如何通過獨(dú)到的車載系統(tǒng)設(shè)計(jì)幫助自己占有一席之地成了各大廠商思考的問題，三星收購哈曼很明顯是邁出了自己的第一步。

信息娛樂系統(tǒng)功能涉及人機(jī)交互、音 視頻信號(hào)、無線信號(hào)、硬線信號(hào)及總線信號(hào)等多種技術(shù)集成。

關(guān)鍵詞四：高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）
智能汽車發(fā)展技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展公認(rèn)的路徑是高級(jí)輔助駕駛（ADAS）、部分自動(dòng)駕駛、高度自動(dòng)駕駛和完全無人駕駛、智能汽車階段。

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高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）是利用安裝在車上的各式各樣傳感器，在汽車行駛過程中隨時(shí)來感應(yīng)周圍的環(huán)境，收集數(shù)據(jù)，進(jìn)行靜態(tài)、動(dòng)態(tài)物體的辨識(shí)、偵測與追蹤，并結(jié)合導(dǎo)航儀地圖數(shù)據(jù)，進(jìn)行系統(tǒng)的運(yùn)算與分析，從而預(yù)先讓駕駛者察覺到可能發(fā)生的危險(xiǎn)，有效增加汽車駕駛的舒適性和安全性。

ADAS 的設(shè)計(jì)方案并不是要控制車輛，而是提醒駕駛員注意潛在危險(xiǎn)，提高行車安全性。這些主動(dòng)安全技術(shù)是通過使用雷達(dá)、攝像頭和激光雷達(dá)傳感器等的高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的，比如車道偏離警告系統(tǒng)采用 CMOS 攝像頭傳感器、夜視系統(tǒng)采用紅外傳感器、自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)(ACC)通常采用雷達(dá)技術(shù)、停車輔助系統(tǒng)則采用超聲波技術(shù)。一個(gè)典型的 ADAS 應(yīng)用集成了許多技術(shù)，如下圖所示。

ADAS 未來有兩種發(fā)展趨勢：

• 從預(yù)警系統(tǒng)向干預(yù)系統(tǒng)發(fā)展

ADAS 目前主要職責(zé)是在危急情況下提醒司機(jī)，而未來將會(huì)向干預(yù)系統(tǒng)發(fā)展，即在限定的情況下對(duì)汽車進(jìn)行控制，比如攝像系統(tǒng)將會(huì)從車道偏離預(yù)警系統(tǒng)向車道控制系統(tǒng)發(fā)展。

• 主動(dòng)安全與被動(dòng)安全系統(tǒng)相結(jié)合

碰撞中的被動(dòng)安全系統(tǒng)與主動(dòng)安全 ADAS 是相互獨(dú)立的，而未來這兩者將有更好的關(guān)聯(lián)性與結(jié)合點(diǎn)，比如在機(jī)載激光雷達(dá)、雷達(dá)或視頻傳感器監(jiān)測到不可避免的碰撞時(shí)就讓安全氣囊做好準(zhǔn)備。

就目前情況而言，ADAS 面臨的挑戰(zhàn)主要來自處理器、傳感器、軟件算法和地圖四個(gè)方面。

ADAS 系統(tǒng)對(duì) ECU、MCU 的需求是多核架構(gòu)、更高頻率和更低功耗的處理器；ADAS 系統(tǒng)需要利用一些設(shè)備實(shí)時(shí)獲取周圍環(huán)境信息，雷達(dá)和 Lidar 是比較好的識(shí)別傳感器，但是他們都價(jià)格昂貴；運(yùn)行在 ECU 和 MCU 上的算法需要利用傳感器獲取的實(shí)時(shí)的周邊信息，來決定汽車該如何動(dòng)作；當(dāng) GPS 失效的地方，準(zhǔn)確的地圖系統(tǒng)可以幫助避免事故的發(fā)生。

Intel、NVIDIA、松下、高通、三星和索尼等廠商，正在積極布局 ADAS 相關(guān)的傳感器、ECU、MCU、運(yùn)行系統(tǒng)、芯片系統(tǒng)等。針對(duì) 2015-2020 年期間 ADAS 的增加，業(yè)內(nèi)人士普遍的預(yù)測是至少 10%的增長率。

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關(guān)鍵詞六：電子車身穩(wěn)定系統(tǒng)

電子車身穩(wěn)定系統(tǒng)，博世稱其為 ESP，寶馬稱其為 DSC，通用稱其為 ESC，其作用是提高車子在行駛過程中的穩(wěn)定性，或者說是用來降低失控風(fēng)險(xiǎn)的。車輛電子穩(wěn)定系統(tǒng)（ESP）是繼車輛防抱死系統(tǒng)（ABS）和牽引力控制系統(tǒng)（TCS）之后車輛主動(dòng)安全控制技術(shù)方面的一次里程碑式的跨越提升。

車身穩(wěn)定系統(tǒng)，是通過車上諸多的傳感器，來“感受”車輛情況的，通常有四個(gè)輪速傳感器分別監(jiān)測各個(gè)車輪的轉(zhuǎn)速，一個(gè)方向盤轉(zhuǎn)角傳感器檢測司機(jī)打方向的情況，同時(shí)利用車身轉(zhuǎn)角傳感器監(jiān)測車身的偏轉(zhuǎn)。除了傳感器還需要電腦來隨時(shí)監(jiān)測車輛的狀況，從而對(duì)傳感器作出正確的指令。

理論上電子車身穩(wěn)定系統(tǒng)在任何情況下都能起到良好的作用，但是 ESP 只是一個(gè)輔助功能，受制于系統(tǒng)的反應(yīng)速度和輪胎極限，當(dāng)車速過快或者失控嚴(yán)重時(shí)，車身穩(wěn)定系統(tǒng)也將無力回天。不過目前該技術(shù)發(fā)展至今已經(jīng)是越來越成熟了，即便在冰雪路面上作用和效果都非常出色。正因?yàn)槿绱?，如今不少國家和地區(qū)都已經(jīng)把該系統(tǒng)作為汽車的強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn)配置。

關(guān)鍵詞七：車聯(lián)網(wǎng)
車聯(lián)網(wǎng)并不是一個(gè)新的主題。從 2010 年開始，似乎任何與汽車和通信相關(guān)的產(chǎn)品或業(yè)務(wù)都能夠被冠以“車聯(lián)網(wǎng)”的概念。車聯(lián)網(wǎng)究竟是什么，應(yīng)該如何定義？

最初的車聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用起源于電子傳感裝置、車載娛樂系統(tǒng)、車輛管理、交通管理等應(yīng)用形式。如今它是利用現(xiàn)代通信技術(shù)、結(jié)合相關(guān)汽車運(yùn)行及駕駛數(shù)據(jù)，涵蓋所有與汽車購置、駕駛、乘坐、保養(yǎng)、維修、社交、交易相關(guān)的商業(yè)模式的總稱，其最終目的是為了改善駕乘體驗(yàn)、提高用車效率、降低用車成本。歷史對(duì)車聯(lián)網(wǎng)的解讀如下圖。

說的通俗一點(diǎn)，地圖是車聯(lián)網(wǎng)的根基，車載系統(tǒng)、智能硬件是讓車機(jī)連接網(wǎng)絡(luò)的橋梁，云服務(wù)是一切功能的保障，內(nèi)容和汽車廠商是功能落地的載體，而駕駛者則是車聯(lián)網(wǎng)的最終受益者和反饋者。

如今，通信技術(shù)的升級(jí)將賦予車聯(lián)網(wǎng)真正意義，汽車后市場的發(fā)展及新能源汽車的崛起促進(jìn)車聯(lián)網(wǎng)行業(yè)發(fā)展。

有分析人士認(rèn)為，未來車聯(lián)網(wǎng)將呈現(xiàn)以下發(fā)展趨勢：一方面以語音輸入與車載終端互動(dòng)的方式依然是車載終端發(fā)展的潮流；另一方面，導(dǎo)航技術(shù)將更加直觀易用，傳統(tǒng)的靜態(tài)導(dǎo)航將逐漸被動(dòng)態(tài)導(dǎo)航所取代，3D 導(dǎo)航、實(shí)景導(dǎo)航和在線化方式都將成為未來發(fā)展方向。

車聯(lián)網(wǎng)是萬物互聯(lián)的物聯(lián)網(wǎng)的一部分。傳統(tǒng)半導(dǎo)體公司恩智浦、英飛凌、瑞薩、意法半導(dǎo)體、德州儀器紛紛在此布局，谷歌、百度、滴滴、Uber 等新型科技公司也嘗試發(fā)揮自己在人工智能、算法等軟件系統(tǒng)方面的優(yōu)勢進(jìn)入這個(gè)市場，推出整合軟件與硬件系統(tǒng)的整體解決方案。未來這個(gè)蛋糕很大，就剩怎么吃下的問題了。

汽車對(duì)于生活而言所占的位置越來越重，而未來的汽車必將向著更加智能化、更加多元化的方向發(fā)展。無論是特斯拉的野心，還是蘋果的局外造車都可以肯定的預(yù)測到汽車電子單車產(chǎn)值仍將持續(xù)提升。盡管目前全球汽車電子產(chǎn)品的核心技術(shù)與市場主要集中于歐、美、日本等地，但是隨著汽車制造產(chǎn)業(yè)向新興國家和地區(qū)的轉(zhuǎn)移，中國、印度、南美等將成為汽車電子新興市場正快速發(fā)展。

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