作者 / Carlos
电动化、智能化的转型目标，到目前已经初见成绩。此前一些还在构想阶段的趋势性技术，如今也已走入量产阶段。2021年，激光雷达、1000TOPS+自动驾驶计算平台、800V高压平台等新技术已明确上车规划。2022年，这些技术则将进入到规模化量产应用、量变引发质变的转折阶段。
从目前的趋势来看，汽车电动化、智能化技术在接下来很长一段时间内，都将把主要工作放在量产落地上。即使在本是聚焦前沿的年度科技盛会CES 2022，参展车企、Tier 1也都着眼于准量产技术解决方案，不再天马行空。
这不仅是因为这轮技术军备竞赛正在进入新的阶段，由此扩展出的全新市场更是成为了争抢热点。国际知名管理咨询公司罗兰贝格预计，到2025年自动驾驶相关的电子元器件增长850美元/车，信息娱乐相关的电子元器件增长140美元/车，新型电子电气架构相关的电子元器件增长510美元/车，智能网联相关的电子元器件增长90美元/车。
尽管在整体层面，电动化、智能化转型还将有较长的一段路要走，但2022年无疑是最能看清未来趋势的一年，而这也正因为今年是众多新技术规模量产的一年。
激光雷达上车元年，多车年内大规模交付
当前乘用车的智能驾驶系统，仍然停留在L2级能力水准，除了有政策法规的限制外，另一主要原因是感知能力不够强。但是，量产需要考虑传感器的装车成本，而被大部分企业认为是高阶自动驾驶必备传感器的激光雷达，直到去年成本才降低至可被量产车接受的范围。
作为参照，百度Robotaxi的64线机械式旋转激光雷达，其成本曾一度高达8万美元，谷歌Waymo的激光雷达成本也曾达到7.5万美元。就连主打低成本的16线Velodyne VLP-16混合固态激光雷达，2017年的造价也有999美元，仅单个激光雷达的硬件就将让单车成本提高至少5万余元人民币，这还是没考虑开发、自动驾驶芯片等配套成本。
机械式旋转激光雷达，除了安装调试复杂带来的高人工成本之外，扫描系统内的光学模块也是其昂贵的原因之一。因此，用于量产车的激光雷达改变固态或混合固态结构，不仅可以解决安装调试难题，还能通过MEMS微振镜、转镜或棱镜等扫描方式的改变，以少量的光学模块实现等效扫描效果。
以去年上市的激光雷达车型小鹏P5为例，其搭载的Livox HAP激光雷达采用一边厚一边薄的双楔形棱镜方案，通过两个棱镜转速的调整，改变激光扫描方向，无需多个模组拼接就能实现更大的FOV。Livox HAP已将激光发射器和接收器缩减至6个，但0.1秒的积分时间下，能在中间ROI区域达到等效144线的水平。
成本大幅降低的固态或混合固态激光雷达，无疑是量产车型的首选。在今年的量产交付的车型里，就将有小鹏P5/G7、蔚来ET5/ET7、沙龙机甲龙等多款增加激光雷达，作为智能驾驶系统传感器。
自动驾驶计算平台向1000+TOPS演进
由于智能驾驶系统向L2+、L2++方向扩展应用场景，和软件定义汽车趋势下硬件预埋模式的走热，导致新车智能驾驶传感器数量大幅提升。目前，不仅传感器数量从早期总数量在10个以内的摄像头、毫米波雷达和超声波雷达，增长至20+甚至30+，800万像素超高清摄像头、激光雷达的上车应用，也使得自动驾驶计算平台负担呈指数级增长。
为了满足这类智能驾驶系统的计算需求，以及给软件迭代的预留算力，高算力自动驾驶计算平台，已经是今年量产车型的一大趋势。蔚来Adam超算平台、智己IPD智能驾驶中心、飞凡R7计算平台最高算力均超过1000+TOPS，而目前智能驾驶代表车型特斯拉Model 3的HW 3.0双片算力仅有144TOPS。
高算力芯片是支持自动驾驶计算平台达到1000+TOPS的基础，蔚来、智己、飞凡采用的均是英伟达Orin芯片，单片算力可达到254TOPS，性能几乎是上一代Xavier芯片的7倍。英伟达Orin芯片最早规划的量产时间是2023年，但其CEO黄仁勋后来亲自拍板宣布提前一年。
蔚来Adam超算平台搭载了4个英伟达Orin芯片，总体算力达到1016TOPS。这4个芯片中，有2个主控芯片用于日常驾驶计算，可利用算力为508 TOPS，1个是备份用的冗余芯片，1个是用于自动驾驶算法训练的芯片。
除了英伟达Orin芯片外，其它芯片制造商也在努力推出高算力自动驾驶芯片。比如，安霸在CES 2022发布了AI域控制器芯片CV3，单片的等效算力达到500 eTOPS；Mobileye也在CES 2022推出EyeQ Ultra，单片算力达到176 TOPS，但它们的量产时间都要比英伟达Orin芯片更晚。
域控制器，域功能集中向跨域融合过渡
随着单车智能升级的加速，传统分布式电子电气架构不仅线束、ECU数量越来越多，孤岛式的模块分布特性，也不适用于智能功能的开发及升级需求。通过相似功能模块深度集成，将数十个EUC替换为高性能域控制器，实现硬件资源与应用的全部打通，已经成为行业的迫切需求。
「域」就是将汽车电子电气架构，根据功能划分为若干个功能块，每个功能块内部的系统架构由域控制器为主导搭建。目前，业内的典型方法是分成动力总成、底盘控制、车身控制、智能驾驶、座舱娱乐5个主要的域。
域控制器不仅是当前车企竞相角逐的制高点，也是汽车智能化、FOTA、自动驾驶、V2X的必要路径。通过域控制器，可以让传感器与ECU不再是一一对应的关系，实现系统层面的功能升级，而域控制器接下来还将向集中式电子电气架构进行演进，仅剩下一个主要的中央控制单元。
但集中式电子电气架构在目前来说还比较遥远，单域跨域融合过渡的解决方案，将是未来还长一段时间的主流。长城汽车计划在今年推出的GEEP 4.0，就将从GEEP 3.0的4域架构，过渡到2域+中央计算的架构。
此外，其它车企和Tier 1也都在积极推进域控制器的应用。例如，比亚迪已经基于e平台3.0扩展出紧凑型A级平台、中型B级平台、大型C级平台，覆盖多个类别的车型，这些平台都将继承e平台3.0的域控制器方案；博世、安波福、采埃孚等Tier1也推出了多个域控制器。
智能座舱：高算力、新玩法
目前，造车新势力和传统车企都着眼于通过汽车智能座舱，优化消费者用车体验。不仅大屏化、多屏化逐渐成为新车趋势，以人机交互、应用软件为代表的软件技术也同步进步，汽车座舱已经进入智能化发展的快速阶段。
2021年，智能座舱的应用功能已经在向手机看齐，8155等高算力座舱芯片的上车应用，已经可以实现多屏驱动的同时，保证主流应用并行使用。奔驰、理想、高合等车企的最新车型还在利用多屏扩展应用场景，比如副驾、后排位置的专属多媒体屏幕，可用蓝牙耳机独立观看音视频栏目。
从软件的角度看，智能座舱已经融入了多模态交互、个性化服务及智能场景，而且现阶段正在从将传统座舱功能智能化，开始向更便捷和智能的用车体验去发展。最有代表性的是Harmony OS智能座舱，首款应用车型AITO问界M5已在去年上市，预计在今年销售30万辆。
Harmony OS智能座舱采用的分布式技术，能够与人、手机、智能家居、智能手表等进行无缝流转，实现车联万物的便捷，同时还搭载了满足金融级安全要求的数字钥匙。举个例子，Harmony OS的使用者在乘坐不同交通工具时，其内置应用可以在车机、手机、智能手表自动切换，上车时手机导航、手机音乐自动下发车机，下车时再下发至手机或手表。
此外，智能座舱多媒体系统的玩法也在增加。蔚来今年9月交付的ET5，首次将AR/VR设备引入车载。据蔚来方面介绍，ET5从硬件、软件到内容，都为车内AR/VR体验进行原生设计，还可以通过持续的软件研发和内容拓展，搭配车内256色数字光幕氛围灯和7.1.4杜比全景声音响系统，给用户提供全感官的沉浸式体验。
300Wh/kg+高能比电池包量产应用
当前，电动车续航焦虑仍然存在，想要解除焦虑有两个主流途径：电池容量增加到对续航无感，做到和油车一样的便捷补能。就目前的情况而言，后者受多方面因素影响，而前者相对来说解决途径更加明显，研发高能比电池包。
不过，装载于车底的电池包尺寸普遍固定，想要提高容量更好的方式是在电池材料方面下手，当前的三元材料电池已经开始进入瓶颈期。锂电材料全产业链龙头杉杉股份副总裁孙晓东曾表示：「从技术角度讲，在镍钴锰的比例为8:1:1时，电池300 Wh/kg的能量密度已经达到天花板，这个天花板可能未来10年都无法突破。」
这种背景下，大众、宝马、福特、通用等企业已投入到全固态电池的研究中，但想要量产还有比较远的距离。按照Solid Power CEO Doug Campbell的说法，他们的固态电池将在2026年实现商业化。
半固态电池将是很可能是全固态电池技术突破前，一个过渡性的电池技术。蔚来已在去年发布的150kWh半固态电池包，能量密度可以达到360Wh/kg，当时宣称预计在今年第四季度正式推出。有消息称，蔚来的半固态电池技术来自Solid State Lion，也就是北京卫蓝新能源公司。
这款电池是氧化物固液混合电池，通过将隔膜更换为柔性固态电解质，依旧以镍、钴、锰三元为正极，负极掺硅，传统的电解液依旧存在。这种设计可以增加能量密度的同时，控制成本。相较于常规的三元锂电池，其能量密度可提升50%左右，达到360Wh/kg。
SiC第三代电机控制器规模量产
最近，第三代半导体也成为了市场聚焦的新赛道。随着5G、新能源汽车技术的迭代，硅基半导体的性能已无法完全满足需求，SiC、GaN的优势被放大。另外，制备技术进步也使得SiC与GaN器件成本不断下降，引发了车企的重视和布局。
第三代半导体是以SiC、GaN为代表的宽禁带半导体材料，具有耐高温、耐高压、高频率、大功率等特点，在提高能效、系统小型化、提高耐压等方面具有优势。其中，新能源汽车正是SiC最重要的下游市场，包括主驱逆变器、DC/DC转换器、充电系统中的车载充电机和充电桩等。
在新能源汽车产业，第三代半导体SiC电机控制器目前最受关注。相关测试结果显示，采用SiC材料的控制器组件与Si基器件相比，控制器体积可以减少1/5，重量减轻35%，电力损耗从20%降低到5%，效率达到99%以上，整车续航里程提升5%以上。
第三代半导体SiC电机控制器是保障电驱系统，实现高效化、高速化、高密度化的关键部件。中国汽车工程学会预测，2022年将多家整车企业将量产应用第三代半导体电机控制器，规模将达到60万台。
多家车企进入800V高压时代
电池包容量的持续提升，以及长期存在的续航焦虑问题，导致消费者对于充电速度持续关注，高压平台也因此变成重点研发方向。保时捷Taycan 800V高压系统的成功量产，更是将热度推向顶峰。
2021年，比亚迪、吉利、长城、小鹏、零跑等车企，已经相继发布了800V高压技术的规划，理想、蔚来也在积极筹备布局。从量产时间看，这些车企基于800V高压技术方案的新车，普遍将在今年陆续上市。
效率是800V高压平台最直观的优势。从理论上看，电压提高一倍，可将充电时间缩短一倍，这无疑是解决充电焦虑的直接手段。但作为走向商业的技术，最终结果还是要考虑到技术、推广和消费需求。
首先要考虑通过800V高压平台，是否会将里程焦虑会转嫁到高容量的电池安全和成本焦虑，如何解决高压充电下的副产物、电池材料和寿命问题。同时，系统部件的耐压等级也需要提高到800V以上，电池包、电驱动、PTC、空调、车载充电机等都需重新选型。
其次，想要发挥高压平台的充电效率优势，车企在当前的情况下必须要自建超充站，而且考虑到电网容量裕度上限和增容难度，超充站配套储能设施也几乎是必要前提，这对于企业成本和推广速度也将是一个挑战。
但可以确认的是，800V高压平台的趋势已经基本确定。今年，基于800V高压技术平台的车型将要逐步量产，超级充电桩的部署也在有序推进。车企方面，除了积极自建充电网之外，还在与运营商合作部署充电网络，加强补能网络布局。
换电市场规模加速
2021年，《政府工作报告》将「建设充电桩」扩展为「增加充电桩、换电站等设施」，这一举动，已经被业界解读为政策风向的转向。去年下半年，中国汽车工业协会还发布了《电动乘用车共享换电站建设规范》团体标准征求意见，希望更好地推动电动汽车行业的发展，实现换电平台乃至换电装置的共享、初步的数据接入与互联互通。
今年，商用和民用的换电市场预计都将进入加速期。商用市场受到《关于启动新能源汽车换电模式应用试点工作的通知》推动，已经启动新能源汽车换电模式应用试点工作，首批试点包括综合应用类城市8个，重卡特色类城市3个。
其中，重卡特色类城市唐山，到去年12月已累计建成7座换电站。根据原有规划，唐山市计划在试点期内，落地运营换电重卡2600台，建成投运换电站不少于60座，成立电池资产管理公司2家，换电运营示范企业5家，届时可节约柴油消耗18亿升，减排二氧化碳473万吨。
在另一个综合应用类城市南京，也规划有近100座主要服务于市政工程用渣土车的换电站，并在项目初期明确了电池包规格、换电连接器、通信协议等标准，解决了本市渣土车的电池包通用性难题。
进入2022年后，乘用车换电市场也迎来更多入局者。1月18日，宁德时代全资子公司时代电服在线上举行首场发布会，发布换电服务品牌EVOGO及组合换电整体解决方案。据时代电服总经理陈伟峰介绍，他们接下来将在10个城市率先启动EVOGO换电服务。
此外，吉利旗下换电出行合资公司——重庆睿蓝汽车科技有限公司，也在今年1月24日完成工商注册登记手续。睿蓝汽车是吉利汽车和力帆科技共同组建的拥有独立生产资质的汽车公司，拥有完整的研、产、供、销体系，定位于新一代换电出行新势能。
2021年，激光雷达、SiC碳化硅、800V高压平台等前沿技术的突破，已让未来从憧憬逐渐变为现实。这一年，智能电动汽车竞赛如火如荼的展开，成为各界瞩目的焦点。2022年，则将是这些技术规模化、量变引发质变一年，尽管到终点还有很长一段距离，但仍是非常重要的转折阶段。
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