激光雷达、CTC电池,透过2021年十大新技术看智能汽车未来!

今年,对于汽车行业是非常重要的一年。

大面上,中美欧确定了新能源的发展方向,各大巨头们纷纷发布新能源转型战略,电动化大势不可逆

细化到国内市场,新能源销量迎来井喷,渗透率也突破 20%,我国新能源汽车产业化正式由「政策驱动」转向「市场驱动」。

不过,对于新能源汽车来说,电动化是第一阶段,接下来的智能化才是转型关键。

那么在这一年里,哪些新技术值得我们关注?又有哪些将成为新一年大家追捧的热点?

这是这篇文章想探讨的话题(以下排名不分先后)。

技术一:域控制架构

随着电动化、智能化的革新,传统的分布式架构已经无法满足现有的更新需求,电子电子架构正在由分布式向域集中式甚至是中央计算式进化。

去年年底,这个苗头已经初现,但是直到今年,架构革新才真正被大家感知到。

我们可以看到非常多采用域控制架构的车型出现:大众 ID. 家族、岚图 FREE 、小鹏 P7/P5 、红旗 H9 、比亚迪海豚……

而且,巨头们已经开始了更进一步的电子电气进化布局:

今年 7 月,大众集团发布了 2030 NEW AUTO 战略,其中提到,大众将把旗下 3 个燃油车平台和 2 个纯电平台整合成为新的 SSP 可扩展平台,同时着手开发三个软件平台。

广州车展期间,小鹏发布了全新旗舰车型 G9。这款新车在域控制的基础上更进一步,往域融合方向去演进。

新的 X-EEA 3.0 架构采用「1+2」结构,即 1 个中央计算平台(高算力芯片)+2 个域控制器(左车身域 + 右车身域)。

同样是在广州车展期间,广汽发布了星灵电子电气架构 X-Soul。该架构由汽车数字镜像云,中央计算机、智能驾驶计算机、信息娱乐计算机三个核心计算机群组,以及四个区域控制器组成,集成了千兆以太网、 5G 和信息安全、功能安全等技术。相比广汽上一代电子电气架构,新架构的算力提升 50 倍,数据传输速率提升 10 倍,线束回路减少约 40%,控制器减少约 20 个。

早在去年,长城汽车就开发出涵盖车身控制、动力底盘、智能座舱、智能驾驶 4 个域控制器的 GEEP 3.0 电子电气架构,目前已经量产并应用于长城汽车全系车型。

今年,长城更进一步,推出下一代全新电子电气架构 GEEP 4.0,新架构集成度更高,拥有中央计算、智能座舱及高阶自动驾驶三个计算平台,其中中央计算跨域整合了车身、网关、空调、动力 / 底盘控制及 ADAS 功能。

这个架构已经进入产品开发阶段,明年第三季度推出,将率先搭载到全新的电动、混动平台,并陆续扩展到全系车型。

这还没完,长城第五代电子电气架构 GEEP 5.0 研发也同步启动,届时,整车软件将高度集成在一个中央大脑上,并将于 2024 年实现产品落地。

可以预见,接下来,越来越多的车型将会采用域控制器架构。

技术二:800V 平台

800V 平台是今年流行的大趋势。

充电慢是现在新能源行业的痛点。

广铺高功率充电桩(峰值充电功率 120kW 及以上)是一个很好的解决方案,这是借助外力的方式。

而向内求,高电压整车平台成为各大主机厂布局重点。

汽车内部,是由非常多的器件构成,电气化之后更是如此。

电压平台存在的目的就是为了匹配不同零部件用电需求。有的零件所需电压比较低,比如车身电子、 娱乐设备、控制器等(一般用 12V 电压平台供电),有的所需电压比较高,比如电池系统、高压电驱系统、充电系统等(400V/800V),于是就有了高压平台和低压平台之分。

相比于现在通用的 400kW 高压平台,800V 平台可以带来更好的充电表现。

以已经实现 800V 高压平台量产的保时捷 Taycan 为例,官方表示,峰值充电功率可以做到 350kW(不过目前峰值功率只能做到 270kW,国内只能给到 200kW)。

除此之外,800V 高压平台的加持让电动车变得「耐操」,可以承载更高的电流以及更高电压带来更快的充电,同时也可以让车子拥有更强的性能。

越来越多的车企也开始布局 800V 高压平台:

比亚迪:全新 e 平台 3.0,搭载 800V 高压充电技术,实现充电 5 分钟,续航 150 公里;

华为:计划今年落地 750V 、 200kW 的 FC1 闪充方案,充电 15min 可实现 30%-80%SOC,2023 年落地 1000V 、 400kW FC2 闪充方案;

极氪:所使用的 SEA 浩瀚智能进化体验架构,可匹配 800V 电压平台,支持 360kW 超级快充;

岚图:布局 800V 高压快充,最高支持 350kW 的超级快充,充电 10 分钟行驶 400 公里;

极星:800V 正在规划中;

理想:2023 年发布的纯电车型将采用 800V 架构,将充电时间缩短至 10-15 分钟;

广汽埃安:发布 880V 高电压平台,实现最大充电功率可能达到 480kW,实车搭载测试中,电量从 30% 充到 80% 只用了不到 5 分钟(4 分 50 秒);

小鹏:小鹏期望在中国首个量产 800V 高压 Sic 平台,实现充电 5 分钟,续航 200 公里。

……

不过要补充的一点是,现阶段 800V 高压平台的相关供应链尚未成熟。大部分高压部件还是适配的 400V 平台,不过,随着越来越多车厂转向 800V 平台,与之配套的供应链体系也会很会建立起来。

在接下来的一两年时间里,我们也会看到越来越多基于该平台打造的电动车。

技术三:激光雷达

这并不算是一个非常新的技术,从 2020 年一直被谈到了 2021 年。

但是不同的是,彼时主机厂对于激光雷达的态度是「持币观望」,但是现在,越来越多的主机厂开始「主动拥抱」

在实现智能驾驶这条路上,相比于摄像头、毫米波雷达,激光雷达有其非常明显的优势:对于远距离物体看得更清楚,可以直接给出 3D 位置和形状,同时在夜晚或者光线跳变等特殊场景拥有很好的识别能力。这就让智能驾驶的感知能力得到了大幅提升,进而让做出更好用的智能驾驶成为可能。

于是,到了 2021 年,主机厂对智能驾驶实现手段的选择呈现出了非常一致的默契:激光雷达、激光雷达、激光雷达……

一个非常典型的案例是:在今年年初和年末,本田和奔驰纷纷上线了 L3 自动驾驶,而他们实现 L3 背后都有激光雷达这个幕后功臣。

细分到国内,包括蔚来 ET7/ET5 、小鹏 P5/G9 、理想 X01 、极狐阿法尔 S HI 版、沙龙机甲龙、飞凡 R7 、智己 L7 等等车型,越来越多的车企都会用上激光雷达。

可以预见,明年会是激光雷达应用大爆发的一年。

技术四:滑板底盘

滑板底盘,这是今年大热的话题。

随着电动化的大热,各大厂商都开始布局专属平台来应对新的挑战和竞争,在这种情况下滑板底盘就出现在大家的视野中。

先来解释一下,什么是滑板底盘。滑动底盘算是一种新式平台概念,可以在底盘上集成整车动力、制动、转向、热管理和三电,从而实现了上下车体解耦。

此时,底盘将成为一个标准件,厂商可以按照自己的需求迅速开发车型,缩短开发周期、降低制造成本。

滑板底盘能够大热,很大程度上来自美国造车新势力 Rivian 的助推。今年 11 月,这家公司上市,估值直接来到 770 亿美元,现在距离千亿市值也只差临门一脚了(现在市值已经来到 926.16 亿美元)。

之所以会有这样的表现,除了美国对造车新势力的看好,另一方面也来自 Rian 的滑板底盘技术,底盘的通用,让 Rivian 可以在最短的时间内推出两款车型。

而在国内,悠跑科技、盒子汽车都开始在这一块进行布局。

虽然滑板底盘吹的很热,但必须要指出的是,行业的话语权依然在主机厂这边。

究竟这项技术是真的行业趋势还是只是资本游戏?我们需要持续观察一段时间。

技术五:UWB 钥匙

先来了解一下,什么是 UWB 钥匙?

百度词条定义如下:UWB 是一种无线载波通信技术,利用纳秒至微纳秒级的非正弦波窄脉冲传输数据,主要用于军用雷达、定位和低截获率 / 低侦测率的通信系统中。如果一个无线电系统拥有超过中心频率 20% 的相对带宽,或拥有 500MHz 以上的绝对带宽,则称之为 UWB 无线电系统。

UWB 利用频谱极宽的超宽基带脉冲进行通信,可以通过非常窄的脉冲进行传播,具有对信道衰落不敏感、发射信号功率谱密度低、截获率低、系统复杂度低、能提供数厘米的定位精度等优点。

还记得苹果的 AirTag 吗?它就是用 UWB 来实现高精度定位以及寻物功能。

基于 UWB 技术的数字钥匙可以实现高精度定位、有效避免中继站攻击等优点。

除此之外,在车上,UWB 技术还能实现如下应用:

现在,越来越多的车企开始采用 UWB 钥匙这种技术解决方案。

于广州车展上市的宝马 iX 已经适配了 UWB 钥匙。

蔚来 ET7 是国内首款采用该技术的车型,其旗下另一款旗舰车型 ET5 也搭载了该技术。

供应商巨头大陆集团表示已经拿下了来自欧洲和亚洲的三大全球车企的无钥匙进入系统的订单。

而作为数字钥匙的载体,越来越多的手机厂商开始支持 UWB,比如苹果、三星、小米等。

早在 2019 年 8 月,恩智浦、三星、博世、索尼等公司组建了 FiRa 联盟,该联盟致力于开发和广泛传播超宽带(UWB)技术,今年 11 月,英飞凌也加入了该联盟。

随着底层生态的完善,接下来,围绕 UWB 相关技术也将成为各大厂商发力的重点。

技术六:AR-HUD

AR-HUD,即增强现实抬头显示。传统的 HUD 只能将车端信息(比如速度、导航、档位等)投在驾驶员前方玻璃上,但是 AR-HUD 则可以将结合增强现实(AR)技术,实时将导航指引等相关信息显示在路面上,提升驾驶安全性。

与此同时,AR-HUD 还可以与自动驾驶形成高度协同性,显示辅助驾驶相关内容,提升驾驶安全性。

总结一下就是:AR-HUD 是未来 HUD 的发展方向。

奔驰 S 是最早将 AR-HUD 实现技术量产应用的车型,但是上百万的售价,使得这项技术无法大规模普及。

但是,进入今年,我们能够看到,现在越来越多的平价车型开始应用这样技术。

3 月,ID.4 上市交付,这是二十多万车型上首次用上 AR-HUD,10 月上市的 ID.3 更进一步,十八万左右就能拥有AR-HUD。

国内主机厂们更狠,吉利星越 L 、魏派摩卡、拿铁等车型也都配备了 AR-HUD,将AR-HUD的入门门槛拉低到了十六万。

根据大陆集团内部市场数据分析报告(2019 年版本)显示,到 2030 年,AR-HUD 整个市场量规模基本上接近于整个抬头显示器市场规模的一半以上,增长趋势是呈几何倍数增长。

简言之就是,AR-HUD市场前景一片大好。

技术七:照明技术 ADB & AHB

在聊这个之前,先来看看汽车灯光光源及控制系统的发展历程。

汽车大灯经过了多次迭代,最开始是物理的煤油灯、乙炔灯;随着电气化的到来,卤素灯、疝气灯成为主流,而且鉴于可靠性好价格便宜,现在很多车依然在使用卤素灯;之后就是我们熟悉的 LED 大灯、激光大灯,虽然技术很早就有了,但是最近这两年才开始大规模应用。

与光源改进相关的就是照明控制技术的进化,最开始是简单的灯光开启 / 关闭以及远近光,再进一步的则可实现自动大灯(卤素、疝气、 LED 均可)。而LED 大灯、激光大灯这两种光源的出现使得精细化控制成为可能。

而这,就要引出接下来要说的两个技术:ADB 自适应防眩目和 AHB 高清照明。

这两种技术均需要车载传感系统的参与,比如摄像头、毫米波雷达、地图、底盘传感器等多种信息的融合。

先说 ADB 自适应防眩目,在你打开远光、对向又有来车的时候,通过前方的 ADAS 摄像头获取目标信息后,数据会通过高速总线传递到灯光控制器,通过算法算出防眩目区域,而后精确控制灯珠亮灭,防眩目区域会随着汽车移动自行调整,既不影响你的驾驶,也不会对对向车辆造成困扰。

极星 2 就采用了类似的技术,体验非常好。

虽然是不容易被感知到的技术,但是对于提升驾驶安全性以及车辆照明体验有非常大的提升。

另外一个就是现在大家都在玩的 AHB 高清照明。把灯光与电子及软件相结合,并将其接入车联网系统,使得灯光变得更加自适应和智能化。你可以直接通过车来投射出想要的图案或者形状。

现在,围绕这一块,越来越多的主机厂开始琢磨新玩法:

特斯拉算是把灯光控制玩明白了。新 V11 版本更新带来的一个最大亮点就是更精细的灯光控制,你可以通过前大灯打出 TESLA 英文字样:

此外,特斯拉也把自定义灯光秀的权限开放给了用户,用户可以 DIY 想要的效果:

而且,越来越多的新车也直接把 LED 融入整车设计,比如凯迪拉克 LYRIQ。

围绕照明这一块,厂商们又能整出什么花样,这也是接下来可以持续关注的重点。

技术八:线控转向

这其实并不是一个新技术。最早用于航天,后被英菲尼迪率先量产。

相比于传统转向设计,线控转向使得方向盘和车轮实现完全解耦,算法、电子装置及执行器取代了方向盘与车轮之间的机械转向连接,同时由于每个环节都是通过电信号传达讯号,可以带来更快的响应速度,同时提升车辆可操控性和舒适性。

自英菲尼迪 Q50 之后,行业内极少看到有搭载相关技术的车量产,但是自今年起,我们明显看到线控转向这个技术有抬头趋势。

丰田发布首款基于丰田 e-TNGA 纯电架构打造的新车 bZ4X,值得一说的是,在这台车上,丰田下放了 One Motion Grip 线控转向技术。

敢于尝鲜的特斯拉此前也表示,正在进行相关技术研究,希望将该技术应用在 Cybertruck 电动皮卡上。

今年 11 月,大众也表示,正在开发下一代底盘和线控转向技术。

在国内,之所以这个技术热起来。源于两方面,第一是法规,第二未来自动驾驶需求。

先说法规,我国在线控转向量产相关国家标准还是空白,所以这项技术无法量产。今年 12 月初,中汽研标准所在线控转向工作组会议上宣布,蔚来、吉利、集度等企业正式成为线控转向技术发展和标准化研究联合牵头单位,将牵头线控转向相关国家标准的制定。

明年 1 月,中国的转向标准 GB 17675-2021 将解除以往对转向系统方向盘和车轮物理解耦的限制。

待法规完善之后,线控底盘也将迎来发展新机遇。

其次就是高阶驾驶的强需求。未来汽车软硬件一定会实现完全解耦,这样系统可以对车辆实现更精准的控制。与此同时,另外一个问题是未来 L4 智能驾驶到来,我们甚至可能不需要方向盘,也是一个需要思考的问题。

集度表示,相关自研软件开发已于 2021 年正式启动,目前集度已初步锁定设计方案,2022 年初将进行样件测试,下半年即可开放集度线控转向相关体验。

在法规允许的条件下,集度将争取实现线控转向量产国内首发。

除了集度,长城也在进行相关布局。

长城汽车智慧线控底盘基于 GEEP 4.0 全新电子电气架构,完全整合了线控转向、线控制动、线控换挡、线控油门、线控悬挂 5 个核心底盘系统,涵盖车辆前后左右上下六个自由度的运动控制,囊括所有底盘驾驶动作,达成了 1 个大脑协调 5 大系统实现六个自由度控制,并将于 2023 年实现量产。

除了上面说到的这些公司,作为线控技术标准牵头人的吉利和蔚来,也一定在进行相关布局。

技术九:新型座舱显示屏

未来的座舱显示形式会是怎样的?

目前,我们已经看到了非常多样的解决方案:横屏、双联屏、三联屏、四联屏:

现在,大陆提供一个不一样的显示方案:ShyTech 显示屏。

虽然看起来像木纹、碳纤维或皮革样式的装饰板,但是点亮之后就是仪表显示屏。从下面的照片来看,这个演示效果还不错:

这项技术可以把将信息显示和整车设计完美融合在一起。

虽然从短期来看,这项技术落地可能需要一段时间,但这确实是一个非常不错的座舱显示的解题思路,值得关注。

大陆将会在 2023 年推出该项技术。

技术十:CTC

CTC,Cell To Chassis,也就是把电池直接集成在底盘上。

影响电动车普及的两个因素,一个是续航一个是成本。在续航这一块,电池能量密度又是最大影响因素。

通过电化学体系的革新来提升电池能量密度难度系数有点大。所以,大家开始在生产制造、工艺以及结构上下功夫。

传统电池集成程序一般是这样:电芯 – 模组 -Pack。之后,行业想出了 CTP ( Cell to Pack )技术,跳过模组这一步,直接从电芯集成为电池包。

特斯拉更进一步,提出了 CTC,把电池直接怼到底盘上,并将之称为「未来所有电动车终极制造方式」

不只是特斯拉,大众、沃尔沃也在未来战略中提及 CTC:

除此之外,电池厂商也加入到了战局。

今年 1 月,宁德时代透露,将在 2025 年推出 CTC 技术,2028 年前后升级为第五代智能化的 CTC 电动底盘系统。

12 月,在第二届电池日上,蜂巢能源也公布了基于短刀电芯的一体化 CTC 电池系统,电池容量可以做到 130kWh,支持 1000 公里续航。

从目前的趋势来看,特斯拉很有可能是第一家推出相关产品的厂商。

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