2022智能汽車科技前瞻：1000+TOPS自動駕駛平臺、SiC碳化硅、800V高壓快充規模化應用...

電動化、智能化的轉型目標，到目前已經初見成績。此前一些還在構想階段的趨勢性技術，如今也已走入量產階段。2021年，激光雷達、1000TOPS+自動駕駛計算平臺、800V高壓平臺等新技術已明確上車規劃。2022年，這些技術則將進入到規模化量產應用、量變引發質變的轉折階段。

從目前的趨勢來看，汽車電動化、智能化技術在接下來很長一段時間內，都將把主要工作放在量產落地上。即使在本是聚焦前沿的年度科技盛會CES 2022，參展車企、Tier 1也都着眼於準量產技術解決方案，不再天馬行空。

這不僅是因為這輪技術軍備競賽正在進入新的階段，由此擴展出的全新市場更是成爲了爭搶熱點。國際知名管理諮詢公司羅蘭貝格預計，到2025年自動駕駛相關的電子元器件增長850美元/車，信息娛樂相關的電子元器件增長140美元/車，新型電子電氣架構相關的電子元器件增長510美元/車，智能網聯相關的電子元器件增長90美元/車。

儘管在整體層面，電動化、智能化轉型還將有較長的一段路要走，但2022年無疑是最能看清未來趨勢的一年，而這也正因為今年是眾多新技術規模量產的一年。

激光雷達上車元年，多車年內大規模交付

當前乘用車的智能駕駛系統，仍然停留在L2級能力水準，除了有政策法規的限制外，另一主要原因是感知能力不夠強。但是，量產需要考慮傳感器的裝車成本，而被大部分企業認為是高階自動駕駛必備傳感器的激光雷達，直到去年成本才降低至可被量產車接受的範圍。

作為參照，百度Robotaxi的64線機械式旋轉激光雷達，其成本曾一度高達8萬美元，谷歌Waymo的激光雷達成本也曾達到7.5萬美元。就連主打低成本的16線Velodyne VLP-16混合固態激光雷達，2017年的造價也有999美元，僅單個激光雷達的硬件就將讓單車成本提高至少5萬余元人民幣，這還是沒考慮開發、自動駕駛芯片等配套成本。

機械式旋轉激光雷達，除了安裝調試複雜帶來的高人工成本之外，掃描系統內的光學模塊也是其昂貴的原因之一。因此，用於量產車的激光雷達改變固態或混合固態結構，不僅可以解決安裝調試難題，還能通過MEMS微振鏡、轉鏡或棱鏡等掃描方式的改變，以少量的光學模塊實現等效掃描效果。

以去年上市的激光雷達車型小鵬P5為例，其搭載的Livox HAP激光雷達採用一邊厚一邊薄的雙楔形棱鏡方案，通過兩個棱鏡轉速的調整，改變激光掃描方向，無需多個模組拼接就能實現更大的FOV。Livox HAP已將激光發射器和接收器縮減至6個，但0.1秒的積分時間下，能在中間ROI區域達到等效144線的水平。

成本大幅降低的固態或混合固態激光雷達，無疑是量產車型的首選。在今年的量產交付的車型里，就將有小鵬P5/G7、蔚來ET5/ET7、沙龍機甲龍等多款增加激光雷達，作為智能駕駛系統傳感器。

自動駕駛計算平臺向1000+TOPS演進

由於智能駕駛系統向L2+、L2++方向擴展應用場景，和軟件定義汽車趨勢下硬件預埋模式的走熱，導致新車智能駕駛傳感器數量大幅提升。目前，不僅傳感器數量從早期總數量在10個以內的攝像頭、毫米波雷達和超聲波雷達，增長至20+甚至30+，800萬像素超高清攝像頭、激光雷達的上車應用，也使得自動駕駛計算平臺負擔呈指數級增長。

爲了滿足這類智能駕駛系統的計算需求，以及給軟件迭代的預留算力，高算力自動駕駛計算平臺，已經是今年量產車型的一大趨勢。蔚來Adam超算平臺、智己IPD智能駕駛中心、飛凡R7計算平臺最高算力均超過1000+TOPS，而目前智能駕駛代表車型特斯拉Model 3的HW 3.0雙片算力僅有144TOPS。

高算力芯片是支持自動駕駛計算平臺達到1000+TOPS的基礎，蔚來、智己、飛凡採用的均是英偉達Orin芯片，單片算力可達到254TOPS，性能幾乎是上一代Xavier芯片的7倍。英偉達Orin芯片最早規劃的量產時間是2023年，但其CEO黃仁勛后來親自拍板宣佈提前一年。

蔚來Adam超算平臺搭載了4個英偉達Orin芯片，總體算力達到1016TOPS。這4個芯片中，有2個主控芯片用於日常駕駛計算，可利用算力為508 TOPS，1個是備份用的冗余芯片，1個是用於自動駕駛算法訓練的芯片。

除了英偉達Orin芯片外，其它芯片製造商也在努力推出高算力自動駕駛芯片。比如，安霸在CES 2022發佈了AI域控制器芯片CV3，單片的等效算力達到500 eTOPS；Mobileye也在CES 2022推出EyeQ Ultra，單片算力達到176 TOPS，但它們的量產時間都要比英偉達Orin芯片更晚。

域控制器，域功能集中向跨域融合過渡

隨着單車智能升級的加速，傳統分佈式電子電氣架構不僅線束、ECU數量越來越多，孤島式的模塊分佈特性，也不適用於智能功能的開發及升級需求。通過相似功能模塊深度集成，將數十個EUC替換為高性能域控制器，實現硬件資源與應用的全部打通，已經成為行業的迫切需求。

「域」就是將汽車電子電氣架構，根據功能劃分爲若干個功能塊，每個功能塊內部的系統架構由域控制器為主導搭建。目前，業內的典型方法是分成動力總成、底盤控制、車身控制、智能駕駛、座艙娛樂5個主要的域。

域控制器不僅是當前車企競相角逐的制高點，也是汽車智能化、FOTA、自動駕駛、V2X的必要路徑。通過域控制器，可以讓傳感器與ECU不再是一一對應的關係，實現系統層面的功能升級，而域控制器接下來還將向集中式電子電氣架構進行演進，僅剩下一個主要的中央控制單元。

但集中式電子電氣架構在目前來説還比較遙遠，單域跨域融合過渡的解決方案，將是未來還長一段時間的主流。長城汽車計劃在今年推出的GEEP 4.0，就將從GEEP 3.0的4域架構，過渡到2域+中央計算的架構。

此外，其它車企和Tier 1也都在積極推進域控制器的應用。例如，比亞迪已經基於e平臺3.0擴展出緊湊型A級平臺、中型B級平臺、大型C級平臺，覆蓋多個類別的車型，這些平臺都將繼承e平臺3.0的域控制器方案；博世、安波福、採埃孚等Tier1也推出了多個域控制器。

智能座艙：高算力、新玩法

目前，造車新勢力和傳統車企都着眼於通過汽車智能座艙，優化消費者用車體驗。不僅大屏化、多屏化逐漸成為新車趨勢，以人機交互、應用軟件為代表的軟件技術也同步進步，汽車座艙已經進入智能化發展的快速階段。

2021年，智能座艙的應用功能已經在向手機看齊，8155等高算力座艙芯片的上車應用，已經可以實現多屏驅動的同時，保證主流應用並行使用。奔馳、理想、高合等車企的最新車型還在利用多屏擴展應用場景，比如副駕、后排位置的專屬多媒體屏幕，可用藍牙耳機獨立觀看音視頻欄目。

從軟件的角度看，智能座艙已經融入了多模態交互、個性化服務及智能場景，而且現階段正在從將傳統座艙功能智能化，開始向更便捷和智能的用車體驗去發展。最有代表性的是Harmony OS智能座艙，首款應用車型AITO問界M5已在去年上市，預計在今年銷售30萬輛。

Harmony OS智能座艙採用的分佈式技術，能夠與人、手機、智能家居、智能手錶等進行無縫流轉，實現車聯萬物的便捷，同時還搭載了滿足金融級安全要求的數字鑰匙。舉個例子，Harmony OS的使用者在乘坐不同交通工具時，其內置應用可以在車機、手機、智能手錶自動切換，上車時手機導航、手機音樂自動下發車機，下車時再下發至手機或手錶。

此外，智能座艙多媒體系統的玩法也在增加。蔚來今年9月交付的ET5，首次將AR/VR設備引入車載。據蔚來方面介紹，ET5從硬件、軟件到內容，都為車內AR/VR體驗進行原生設計，還可以通過持續的軟件研發和內容拓展，搭配車內256色數字光幕氛圍燈和7.1.4杜比全景聲音響系統，給用户提供全感官的沉浸式體驗。

300Wh/kg+高能比電池包量產應用

當前，電動車續航焦慮仍然存在，想要解除焦慮有兩個主流途徑：電池容量增加到對續航無感，做到和油車一樣的便捷補能。就目前的情況而言，后者受多方面因素影響，而前者相對來説解決途徑更加明顯，研發高能比電池包。

不過，裝載於車底的電池包尺寸普遍固定，想要提高容量更好的方式是在電池材料方面下手，當前的三元材料電池已經開始進入瓶頸期。鋰電材料全產業鏈龍頭杉杉股份副總裁孫曉東曾表示：「從技術角度講，在鎳鈷錳的比例為8:1:1時，電池300 Wh/kg的能量密度已經達到天花板，這個天花板可能未來10年都無法突破。」

這種背景下，大眾、寶馬、福特、通用等企業已投入到全固態電池的研究中，但想要量產還有比較遠的距離。按照Solid Power CEO Doug Campbell的説法，他們的固態電池將在2026年實現商業化。

半固態電池將是很可能是全固態電池技術突破前，一個過渡性的電池技術。蔚來已在去年發佈的150kWh半固態電池包，能量密度可以達到360Wh/kg，當時宣稱預計在今年第四季度正式推出。有消息稱，蔚來的半固態電池技術來自Solid State Lion，也就是北京衞藍新能源公司。

這款電池是氧化物固液混合電池，通過將隔膜更換為柔性固態電解質，依舊以鎳、鈷、錳三元為正極，負極摻硅，傳統的電解液依舊存在。這種設計可以增加能量密度的同時，控制成本。相較於常規的三元鋰電池，其能量密度可提升50%左右，達到360Wh/kg。

SiC第三代電機控制器規模量產

最近，第三代半導體也成爲了市場聚焦的新賽道。隨着5G、新能源汽車技術的迭代，硅基半導體的性能已無法完全滿足需求，SiC、GaN的優勢被放大。另外，製備技術進步也使得SiC與GaN器件成本不斷下降，引發了車企的重視和佈局。

第三代半導體是以SiC、GaN為代表的寬禁帶半導體材料，具有耐高温、耐高壓、高頻率、大功率等特點，在提高能效、系統小型化、提高耐壓等方面具有優勢。其中，新能源汽車正是SiC最重要的下游市場，包括主驅逆變器、DC/DC轉換器、充電系統中的車載充電機和充電樁等。

在新能源汽車產業，第三代半導體SiC電機控制器目前最受關注。相關測試結果顯示，採用SiC材料的控制器組件與Si基器件相比，控制器體積可以減少1/5，重量減輕35%，電力損耗從20%降低到5%，效率達到99%以上，整車續航里程提升5%以上。

第三代半導體SiC電機控制器是保障電驅系統，實現高效化、高速化、高密度化的關鍵部件。中國汽車工程學會預測，2022年將多家整車企業將量產應用第三代半導體電機控制器，規模將達到60萬台。

多家車企進入800V高壓時代

電池包容量的持續提升，以及長期存在的續航焦慮問題，導致消費者對於充電速度持續關注，高壓平臺也因此變成重點研發方向。保時捷Taycan 800V高壓系統的成功量產，更是將熱度推向頂峰。

2021年，比亞迪、吉利、長城、小鵬、零跑等車企，已經相繼發佈了800V高壓技術的規劃，理想、蔚來也在積極籌備佈局。從量產時間看，這些車企基於800V高壓技術方案的新車，普遍將在今年陸續上市。

效率是800V高壓平臺最直觀的優勢。從理論上看，電壓提高一倍，可將充電時間縮短一倍，這無疑是解決充電焦慮的直接手段。但作為走向商業的技術，最終結果還是要考慮到技術、推廣和消費需求。

首先要考慮通過800V高壓平臺，是否會將里程焦慮會轉嫁到高容量的電池安全和成本焦慮，如何解決高壓充電下的副產物、電池材料和壽命問題。同時，系統部件的耐壓等級也需要提高到800V以上，電池包、電驅動、PTC、空調、車載充電機等都需重新選型。

其次，想要發揮高壓平臺的充電效率優勢，車企在當前的情況下必須要自建超充站，而且考慮到電網容量裕度上限和增容難度，超充站配套儲能設施也幾乎是必要前提，這對於企業成本和推廣速度也將是一個挑戰。

但可以確認的是，800V高壓平臺的趨勢已經基本確定。今年，基於800V高壓技術平臺的車型將要逐步量產，超級充電樁的部署也在有序推進。車企方面，除了積極自建充電網之外，還在與運營商合作部署充電網絡，加強補能網絡佈局。

換電市場規模加速

2021年，《政府工作報告》將「建設充電樁」擴展為「增加充電樁、換電站等設施」，這一舉動，已經被業界解讀為政策風向的轉向。去年下半年，中國汽車工業協會還發布了《電動乘用車共享換電站建設規範》團體標準徵求意見，希望更好地推動電動汽車行業的發展，實現換電平臺乃至換電裝置的共享、初步的數據接入與互聯互通。

今年，商用和民用的換電市場預計都將進入加速期。商用市場受到《關於啟動新能源汽車換電模式應用試點工作的通知》推動，已經啟動新能源汽車換電模式應用試點工作，首批試點包括綜合應用類城市8個，重卡特色類城市3個。

其中，重卡特色類城市唐山，到去年12月已累計建成7座換電站。根據原有規劃，唐山市計劃在試點期內，落地運營換電重卡2600台，建成投運換電站不少於60座，成立電池資產管理公司2家，換電運營示範企業5家，屆時可節約柴油消耗18億升，減排二氧化碳473萬噸。

在另一個綜合應用類城市南京，也規劃有近100座主要服務於市政工程用渣土車的換電站，並在項目初期明確了電池包規格、換電連接器、通信協議等標準，解決了本市渣土車的電池包通用性難題。

進入2022年后，乘用車換電市場也迎來更多入局者。1月18日，寧德時代全資子公司時代電服在線上舉行首場發佈會，發佈換電服務品牌EVOGO及組合換電整體解決方案。據時代電服總經理陳偉峰介紹，他們接下來將在10個城市率先啟動EVOGO換電服務。

此外，吉利旗下換電出行合資公司——重慶睿藍汽車科技有限公司，也在今年1月24日完成工商註冊登記手續。睿藍汽車是吉利汽車和力帆科技共同組建的擁有獨立生產資質的汽車公司，擁有完整的研、產、供、銷體系，定位於新一代換電出行新勢能。

2021年，激光雷達、SiC碳化硅、800V高壓平臺等前沿技術的突破，已讓未來從憧憬逐漸變為現實。這一年，智能電動汽車競賽如火如荼的展開，成為各界矚目的焦點。2022年，則將是這些技術規模化、量變引發質變一年，儘管到終點還有很長一段距離，但仍是非常重要的轉折階段。