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智能化、电动化加速发展:2022年度汽车技术趋势展望解析

发布时间:2022-06-30 08:48:30点击量:

智能化、电动化加速发展:2022年度汽车技术趋势展望解析(图1)

近日,由中国汽车工程学会组织开展的节能与新能源汽车技术路线图年度评估工作研究成果—2022年度中国汽车十大技术趋势(以下简称“汽车十大技术趋势”)在上海发布。

据了解,本次发布的汽车十大技术趋势是节能与新能源汽车技术路线图2021年度评估工作的一项重要研究成果之一。本研究重点围绕节能与新能源汽车技术路线图“九大领域”,聚焦2022年度“实现重大突破的技术”、“实现新量产的技术”、“应用规模显著提升的技术”等三类技术趋势,面向企业CTO、专家学者、技术骨干等开展了多轮调查与研究,形成了行业共识的年度十大技术趋势报告。

2022年度中国汽车十大技术趋势分别为:

01

100TOPS以上车规级计算芯片即将实现量产装车

2022年,车规级计算芯片单芯片算力可超过100TOPS,并将在多款车型量产前装应用。当前,自主车规级芯片已形成面向ADAS/智能座舱等功能域的批量应用,大算力车规级计算芯片(单芯片算力>100TOPS)正在开展测试试验预计到2022年,将形成多款单芯片超过100TOPS产品进入量产前装应用,进一步为高级别自动驾驶汽车量产落地提供算力基础。

02

第三代半导体电机控制器将实现多车企量产应用

第三代半导体的电机控制器是保障电驱系统实现高效化、高速化、高密度化的关键器件。SiC材料与常用的Si相比,具有宽禁带、高击穿场强、高热导率、强抗辐射等明显优势。从Si基器件切换到SiC基,可实现控制器体积和重量大幅减小,体积功率密度可达到40kW/L以上,峰值效率可达到99%以上。预计2022年,多家整车企业将量产第三代半导体电机控制器,规模达到40万台。

03

安全性技术提升推动300Wh/kg高比能动力电池实现装车应用

2022年,随着动力电池系统安全技术的提升,300Wh/kg动力电池将率先在高端车型配套装载,300Wh/kg电池及系统产品已完成技术开发,主被动一体化的热安全防护、热失控早期火灾探测预警装置及抑制、灭火装置等技术的开发与应用,300Wh/kg动力电池将在2022年实现装车应用。

04

长寿命燃料电池系统将实现商用车多场景应用

2022年,在燃料电池示范政策推动下,寿命超过10000小时的燃料电池系统将实现在物流、长途运输、码头、矿山、长途客运等长途重载领域的多场景应用。当前,亿华通、未势、上海重塑、捷氢、潍柴动力等多家企业发布的燃料电池系统可使用用寿命超过10000h。

05

基于专用平台的纯电动乘用车市场占有率将超过65%

2022年,自主品牌将广泛采用纯电动专属平台,在乘用车市场占有率将超过65%。重点发力国内企业有比亚迪汽车、吉利汽车、上汽集团等;国外发力企业有特斯拉、奔驰等。

06

国产高性能纯电动乘用车将更多采用800V电压平台

电动汽车电气架构主要涉及动力电池、高压配电系统、电驱系统、电动压缩机总成、DCDC、OBC等。高压电气架构无中间电压转化效率损失,驱动系统采用宽禁带半导体,提高驱动系统效率。保时捷全球首发高压平台,目前国内已开展了高压平台车型研发。2022年,长安、东风岚图、广汽埃安等企业有望推出800V高压平台高性能量产车型。

07

智能热管理技术大幅提升新能源汽车低温适应性

2022年,智能热管理技术电池的应用将实现-30℃环境温度下正常使用,预计搭载车型可达10余款,新车型搭载率达到5%。

08

域控制器将实现由单域控制向跨域融合形态过渡技术突破

当前正处于从分布式电子电气架构向域集中电子电气架构过渡的阶段,中央域控制器+车云协同计算将成为整车电子电气架构的长期发展方向。2022年,域控制器产品将由单域控制向跨域融合形态过渡,进一步降低硬件-软件-功能之间的耦合度,精细化产业分工,加速构建智能网联汽车产业链生态。

09

整车信息安全防护技术将实现从边界防御向主动纵深防御体系跃升

2022年,整车信息安全防护技术将从边界防御向主动安全纵深防御体系跃升,实现威胁提前感知,动态实时响应,让汽车从攻击事件中快速恢复正常。主动防护技术基于大数据与人工智能,通过对车辆进行全面、实时的安全威胁监测、预警与分析,实现更高效安全的整车防护。

10

DHT混合动力系统装车规模将实现倍增

通过高效混动专用发动机和电机混联配合,实现超高效率和超低油耗平衡,节油率超过35%,同时提升了平顺性、NVH等性能。2022年,愈加严格的油耗限值,促使更多车企开发DHT混动车型,DHT混动系统有望达到150万套搭载应用。

智能化、电动化加速发展:2022年度汽车技术趋势展望解析(图2)

目前,很多看似前瞻性的汽车技术实际上已经在部分车型中得到了应用,当然,也有更深入的几点值得关注……

智能化、电动化:新元素驱动行业加速变革

车载传感器市场欣欣向荣

(1)车载摄像头:规模扩大,国内厂商蓄势待发

摄像头是目前最为成熟的车载传感器之一,镜头组、图像传感器、DSP是摄像头的必要硬件组件。车载摄像头的主要硬件组件包括:镜头组、图像传感器、数字信号处理器(DSP)、摄像头模组(CCM)。

图像传感器为车载摄像头核心技术,目前汽车主要使用基于 CMOS 技术的图像传感器(CIS)。CIS 的主要生产经营模式包括 IDM(垂直整合制造)模式和垂直分工模式。CMOS 图像传感器(CIS)构成了汽车视觉系统的核心,具有较高的技术壁垒。

车载摄像头虽是 ADAS 系统的重要组成,但也需要与其他传感器共同发挥中作用。车载摄像头的人机交互性能是衡量智能车舱产品品质的重要标准,具备人机交互性能的摄像头将助推智能座舱发展。随着车联网、智能驾驶逐渐推广发展,汽车座舱亦逐渐往人机交互方向发展。安装在汽车座舱内的内置车载摄像头可实现人脸识别、疲劳检测、手势识别、注意力监测及驾驶行为分析等功能,这些功能均为人机交互在汽车座舱领域的具体功能体现。在智能车舱逐渐兴起的市场环境下,具备深层交互能力的车载摄像头市场需求将进一步提高。

摄像头在车载领域的应用不断增加,车载摄像头市场规模不断扩大。随着智能驾驶发展由 L2 向 L3 及以上级别迈进,以及政策强制标配 AEB 等叠加,车载摄像头渗透率有望加速提升。根据 ICVTank 的预测,未来几年车载摄像头市场规模将获得较快增长,预计到 2025 年全球车载摄像头市场规模将达到 270 亿美元。

(2)激光雷达:行业规模迎来爆发初期

四大系统组成激光雷达,准确绘制 3D 环境地图。激光雷达是激光探测及测距系统的简称,是一种集激光、全球定位系统和惯性测量设备三种技术于一身的系统,用于获得数据并生成精确的 DEM(数字高程模型)。激光雷达主要由发射系统、接收系统、扫描系统、信息处理四大部分组成,这四个系统相辅相成,形成传感闭环。激光光束可以准确测量视场中物体轮廓边沿与设备间的相对距离,这些轮廓信息组成所谓的点云并绘制出 3D 环境地图,精度可达到厘米级别。

从高级辅助驾驶领域来看,与无人驾驶的激光雷达相比,ADAS 所应用的激光雷达对车规化的批量生产能力、可靠性有更高的要求,对成本也更敏感;从服务型机器人领域来看,服务机器人应用包括无人配送、无人清扫、无人仓储、无人巡检等,利用激光雷达技术实现机器人的定位导航具有稳定、可靠、高性能的优势;从车联网领域来看,基于激光雷达点云数据应用智能算法在复杂场景中可准确识别障碍物并进行追踪,输出障碍物类别、位置、速度、加速度、朝向等关键信息,有利于提升交通效率。

激光雷达行业处于爆发初期,竞争格局尚不稳定。激光雷达广泛的应用前景、高速增长的市场容量以及为社会带来变革的潜在影响吸引了众多的科技型初创公司入局,然而当前激光雷达的技术形态以及参数指标还没有最终定型,行业内竞争激烈,激光雷达技术方案不断迭代,下游市场对激光雷达性能的要求也不断提高,这种发展态势对企业的创新能力以及产品的迭代速度提出了考验,只有持续的技术创新和大量的研发投入才能不被市场淘汰,目前成长型的初创公司暂未形成稳定的竞争优势。总之,激光雷达行业处于爆发初期,发展迅速,前景广阔,竞争格局尚不稳定;中国激光雷达行业尚处于起步阶段,初创公司竞争优势暂未形成,但随着行业应用的兴起以及国家政策的支持,中国有很大机会在国际市场上占有一席之地。

智能座舱快速发展,国内公司竞争力提升

智能座舱平台:软硬件平台同步深入向深度融合方向发展

智能化、电动化加速发展:2022年度汽车技术趋势展望解析(图3)

智能座舱平台是实现智能座舱各项子系统及功能的软硬件架构。它包含硬件和软件两大部分:硬件部分主要是指域控制器和各种芯片等组成的硬件平台;软件部分主要是指由操作系统、Hypervisor、中间件、支撑工具等组成的软件平台。目前硬件层面的域控制器多以平台化方式研发,在不同车型之间存在差异,因此主要通过上层软件定制实现差异化竞争,这也体现了当前“软件定义智能座舱”的特点。未来智能座舱系统将实现以座舱域控制器为中心,在统一的软硬件平台上实现座舱电子系统功能。随着座舱域控制器技术不断发展,未来的智能座舱系统将以座舱域控制器为中心,在统一的软硬件平台上实现座舱电子系统功能,融入交互智能、场景智能、个性化服务的座舱电子系统,将是人车交互、车与外界互联的基础。通过座舱域控制器的打造行业领先的智能座舱解决方案,为座舱域控制器集成化趋势提供了参考方向。

目前已经有多家整车厂开始逐渐配置智能座舱平台,部分车厂已经实现了量产车型的搭载,汽车系统供应商也开始加快在智能座舱平台方面的布局。中伟世通、Aptiv、东软、德赛西威等 Tier1 的智能座舱平台已经实现了量产;而松下、博世、三星、华为等也推出了新一代智能座舱平台。

未来座舱平台领域竞争将进一步加剧,推动智能座舱平台集成。智能座舱平台顺应汽车 E/E 架构,座舱域向深度融合方向发展。目前座舱域已经呈现进一步向域融合演进的发展阶段,多家供应商智能座舱平台在集成仪表中控、后座娱乐、HUD、语音等基本功能基础上,还进一步集成了环视、DMS、IMS 以及部分 ADAS 功能等。

电子电气架构加快集成化变革步伐

众车企纷纷加入 EEA 集成化变革浪潮

继传统 EEA 无法满足功能增长需要,各车企加快布局集成式 EEA。传统的电气架构存在过载的问题无法支持汽车功能复杂性的增长,集成式电子电气架构成为下一个战略高地。为抓住这一机遇,各车企纷纷加快新一代的 EEA 布局,集成式 EEA、开放系统架构(AUTOSAR)、FOTA云更新成为重点方向。众多汽车企业都加入了在这场行业变革,其中特斯拉和大众推进的步伐最快。特斯拉、大众集成式电气架构存在业内领先优势。特斯拉的电气架构具备安全、OTA 便捷更新、线束数量少的多重优势,自研的 FSD 芯片以低成本实现了冗余架构且搭载了两块神经网络加速器,性能卓越。

硬件智能化、软件定义汽车成主流趋势

集成式 EEA 是应对汽车功能和复杂性增加的关键环节,硬件智能化和软件定义汽车将成为两大主流趋势。为适应汽车功能和复杂性的增加,汽车电子电气架构正在发生前所未有的变革,对于车内的计算、网络、电源以及车载软件等系统都会产生深刻影响,并从方方面面影响着电气架构系统辅助驾驶、信息娱乐、电池管理、车身控制等各种功能的实现。集成式 EEA 趋势下,ECU 功能将会更加集中,数量减少;芯片集成化程度也会提高,性能不断提升;车载传感器种类更加丰富、数量增加,以构建冗余传感系统全面收集路况数据;同时,布线方式的优化、铝导线的应用也为自动驾驶铺平了道路。软硬件的分离便于促进软件开发效率的提高、实现汽车的 OTA 升级,软件定义汽车将成为行业新潮流。

零部件:补库存有望带来业绩弹性,发展大有可为

芯片供应逐步恢复,迎来补库存风口

前三季度,受疫情冲击、芯片、运费等各类因素作用,我国汽车零部件行业一直表现欠佳。步入第四季度,随着全球芯片供给有望得到逐步缓解和原材料成本、海运费用稳中趋降,行业随之进入补库周期,零部件板块受需求拉动预计将迎来利好风口。

原材料和海运费上涨趋缓,盈利空间逐步扩大

除了芯片供应外,大宗商品价格持续走高和海运费用暴涨等因素更加剧了零件行业成本端的压力,行业营收水平和盈 利能力承压。汽车零部件的主要原材料有铝,钢材等大宗商品,受国家供给侧结构性改革自年初开始,钢、铝、塑料粒子等大宗商 品原材料价格均涨幅较大,呈现持续上升趋势。如铝、钢材的价格相较年初上涨了分别高达 48.9%和 26.7%。而零 部件企业的生产成本中原材料占比很大,大宗商品的价格上涨直接导致了行业成本上涨,利润空间受到压缩,盈利能 力和营收水平显著下滑。

进入第四季度,原材料预计涨速趋缓,未来有下降趋势。从铝、钢材等价格走势可以观察出,虽然本年度以来原材料 的价格一直呈现出较为明显的上升趋势,但是进入到 9、10 月份后,价格上升已经到达了峰值阶段,速度大幅降低。此外,全国各地也纷纷启动了价格管控措施,原材料上涨得到了初步遏制,有望趋向稳定并逐步向稳中有降方向发展。可以预见到,从本年度第四季度开始,原材料的价格将不会再产生大幅度连续性的上涨。另一方面,随着疫情的控制,全球许多海关港口逐步恢复周转,海运压力得到缓解。海运的供给随疫情好转而稳步恢 复,再加之在前三个季度,各零部件厂商通过下游调价等多种措施应对高昂的大宗商品价格和运费,发展到如今已基 本可有效地应对稳定的相对高价,进入第四季度,零部件企业的营收水平和盈利能力也将会随着费用价格的稳定与之 得到提升。

海外供给趋紧,国产替代零部件突出重围

新冠疫情的冲击,令此前发达国家稳固的供应体系发生新的变化,给中国零部件企业带来国际化拓展机遇。再加之近年来,汽车行业智能化、自动化和新能源化成了市场大势所趋,我国的零部件企业不断加大自身投入,在生 产规模、研发能力方面都有了显著进步,有望占领国内零部件市场供应,进一步成为具有全球竞争力的企业。

但我国汽车零部件产业链仍存在关键技术缺乏、抗风险能力不足等多重问题,解决这些问题需要各企业做好战略市场 布局,加强自身核心竞争力和加大研发力度,在海外零部件供应紧缩的背景下,把握住国产替代的风口,提升国内自 主品牌的影响力和覆盖率,只有这样未来在面对类似的全球性危机时才能大大减少零部件行业所遭遇到的冲击,给市 场提供充足的产品供应、维系基本的盈利水平。国际市场上缺芯也加速了国产芯片的替代和国内自主品牌汽车芯片产能提升。

高端化、模块化、国际化是未来方向

高端化:技术升级带来企业红利

技术升级可以帮助企业提升单品价格,成为企业产品价值升级最关键、稳定可靠的一环。通过技术升级,企业可以借助价格的提升,实现长久稳定的收入增长,也可以避免陷入低价竞争的恶性循环中。要想提升产品单价,从而占据同行业中的竞争优势地位,零部件企业必须做到:一、明确了自身的技术升级路线;二、具备领先的自主创新能力,不断加大研发投入。只有这样才可以在行业竞争中脱颖而出,占据技术红利。

模块化:平台化标准化成必然趋势

产品标准化、产业模块化可以降低生产周期和成本,提升生产效率,是规模经济和汽车行业的必由之路。整车企业的平台化需求向上推动零部件企业的小总成化,零部件企业生产产品由单车定制转变为平台标准化,整车企业采购方式由单个零部件采购转变为整个模块采购。整车平台化成必然趋势。汽车平台化是指一个平台同时承载不同车型的开发生产。平台里共用着汽车基础的部分如底盘、车身结构等等,也有个性化的部分比如内饰、轴距等等,以此调整“模板”研发打造出不同车型。具有零部件生产标准化、技术共享、成本低等优势。如大众 MBQ、MEB 平台就是整车平台化的典型代表。

疫情加速全球产业链重构,中国零部件站在全球化风口。新冠疫情给全球市场带来更大的成本压力,对海外供应格局产生强烈冲击,传统封闭的汽车产业配套关系正在被打破。早期,日美德系主机厂原有的零部件配套较为固定,大部分的核心零部件由整车厂自主生产,外包生产的零部件采购体系也较为封闭。德系主机厂主要供应商为博世、大陆、采埃孚,美系主机厂主要供应商为李尔、江森、德尔福,日系主机厂主要供应商为电装、日立、爱信,三系主机厂配套体系固定,所需零部件大多由主机厂所在国家的零部件生产巨头供应。而在疫情冲击下,原本稳定的供应链条逐渐瓦解,许多主要供应厂商出现供需窘境被动成本提升,中国作为疫情中率先稳定的地区之一,生产恢复迅速,又凭借成本优势、响应速度、品质提升等优势逐步在全球产业中占据前茅。


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