汽车智能技术发展现状及趋势(汽车电子技术与维修技术专升本就业方向)

　　1变革：当下是汽车智能化变革大时代

　　1.1复盘：汽车产品的变革本质上是追求“人的解放”

　　智能驾驶与智能座舱/车联网，本是两条完全独立的技术路线，经过了近百年的技术发展后，终于在21世纪初叶融合到了一起，共同成就了一台智能汽车。当下正是智能网联汽车发展的关键窗口期已经成为了行业共识，智能网联汽车的发展至未来，硬件会逐步趋同，汽车也会由软件来定义，数据也会成为主要的驱动力。智能汽车领域具有很大的机遇！

　　1.1.1智能驾驶：自动驾驶技术持续迭代，智能化变革大幕已开

　　20世纪：视觉设备取代无线电设施，公路智能化转向车辆智能化。早期的无人车辆主要通过无线电技术实现，早在1910年代便出现了利用电子回路和光感性硒光电管的自动引导小车，1920年代出现了无线电控制汽车。1930年代世界博览会上，通用汽车公司提出了“电子化高速公路”的自动驾驶畅想方案，此后一直在公众观念里流行，并于1958年第一次在改造后的高速公路上实现了前后车距保持以及自动转向功能。1970年代受制于成本因素，电子化高速公路逐渐被汽车厂商放弃，转向使用视觉设备进行无人驾驶尝试，为车辆装配传感器、计算系统和控制系统等，赋予车辆“视觉”、智能和自动化的能力，使车辆能够在结构化道路上实现自动驾驶，无人驾驶技术的发展方向从最初的公路智能化转向车辆智能化，由此翻开了无人驾驶的新篇章。1980、90年代，军方、大学和汽车公司开始在无人驾驶技术上展开合作研究，其中典型的有自动驾驶汽车ALVINN、NavLab5项目、无人驾驶原型车ARGO等。

　　21世纪：技术竞赛推动智能化变革，自动驾驶技术迭代出新。21世纪以来，在DARPA挑战赛的推动下，全球ICT公司和硅谷创业公司加入到智能汽车的研发中，传统汽车产业“智能化”的变革由此展开。2007年DARPA城市挑战赛第一名车辆——Boss，集成了一种商用线控驱动系统，通过计算机控制，借助电动马达实现自动转向、刹车和换挡。Boss配备了包括激光雷达、摄像头和雷达等在内十几个传感器，同时配备了由感知子系统、运动规划子系统、路径规划、行为规划系统组成的软件系统，已经形成了当今自动驾驶汽车的雏形。2018年谷歌Waymo自动驾驶打车服务产品Waymo One上线，正式开始商业化自动驾驶出行服务。2019年，Tesla发布搭载自研自动驾驶芯片的自动驾驶计算平台，自动驾驶技术不断发展。

　　中国智能驾驶发展：20世纪80年代起步，L2+及L3级已量产落地，特定场景可实现L4级。20世纪80年代，中国无人驾驶的技术研发正式启动。八五期间研制成功中国第一辆能够自主行驶的测试样车——ATB-1无人车，行驶速度可达21公里/小时。目前我国自动驾驶汽车量产正处在L2到L2+阶段，L3级别产品也开始出现，并且深圳、上海等城市也逐步放开了对L3上路的法规要求，同时部分企业在矿山、港口、泊车等特定场景下可以实现L4级。随着通信技术、算法、算力、传感器的进步和基础设施建设、监管法规的逐步完善，中国自动驾驶市场的渗透率将不断提升，推动更高级别的自动驾驶汽车进入市场。

　　1.1.2汽车定位转向“第三生活空间”，智能座舱将成核心载体

　　自动驾驶、智能座舱共同发力，促使传统汽车完成智能化革新，改变原本单一交通工具定位。智能化时代带来了娱乐方式和用户体验的升级，使汽车由单纯的交通工具向生活伙伴转变，进一步解放生产力。未来是数据驱动的时代，信息处理能力也将成为汽车的核心能力。智能汽车将持续改变用户原有的用车习惯，增强使用者的驾驶体验和内容体验。L3级及以上自动驾驶的逐步导入，逐渐解放驾驶员双手；车载声学、天幕、氛围灯、HUD、智能座椅、大屏多屏等智能座舱配置持续增配，使车辆由单纯驾驶空间向户外办公/会议空间、个人休闲娱乐空间、会客社交空间拓展，打造家庭、公司之外的第三空间。

　　智能座舱正从被动执行向主动服务进化，未来将演变为“第三生活空间”的核心载体。纵观汽车座舱的发展历史，汽车座舱的发展趋势可划分为3个阶段（被动执行、主动服务、生活空间），5个大类（机械时代、电子座舱、智能助理、人机共驾、第三生活空间）。而不同阶段之间的演进，意味着对全新硬件的需求变化，以及对商业模式的变革与颠覆。

　　机械时代：汽车座舱设计仅围绕汽车作为单一出行工具展开。这一阶段座舱产品主要包括机械式仪表盘及简单的音频播放设备，功能结构单一，仅提供车速、发动机转速、水温、油耗等基本信息，且基本为物理按键形式，需要车主低头操作，驾驶途中易形成安全隐患。电子座舱：车载电子产品逐渐增多，人机交互系统亟待整合，由此催生电子座舱域。互联网和电子产业的繁荣，使交互体验蔓延至汽车座舱，中控屏、HUD、液晶仪表盘等产品应运而生。传统座舱域的每个系统犹如孤岛一般分散，无法支撑多屏联动等复杂功能，电子座舱域由此产生，2018年伟世通和安波福先后向市场推出两款电子座舱域控制器方案。

　　智能助理：多模态交互技术逐步落地，“车对人”主动交互降低车主交互负担。计算机视觉、语音交互等技术的发展，融合视觉、语音等多种模态的多模交互技术在座舱内逐渐落地。大量的传感器在车上得到部署，更好地实现对人的感知和理解，做到“车对人”的主动交互，降低车主驾驶过程中“人对车”的交互负担，提升交互体验。人机共驾：可通过座舱域控制器直接调用自动驾驶服务。随着座舱域、动力域和底盘域相互融合，座舱域控制器可以参与到动力域和底盘域的控制，由此可以直接调用自动驾驶的驾驶服务，对车辆进行驾驶控制，形成人机共驾。第三生活空间：汽车应用场景更加丰富，智能座舱是实现“第三生活空间”的核心载体。与其他空间不同，汽车的优势在于可移动属性，在拥挤的城市里，移动空间极具价值。2020年CES上，汽车作为“移动智能空间”的理念大行其道，汽车制造商与零部件厂商都基于此提出对未来产品的设想，将汽车定义为未来“第三生活空间“，而智能座舱则是实现“第三生活空间”的核心载体。

　　1.2为什么要选择汽车智能化的赛道

　　1.2.1国家战略支持+法规不断完善，智能汽车市场空间愈发明晰

　　国家政策频出，支持智能汽车发展。为减少碳排放和环境污染，提高国内能源安全，振兴汽车产业，国家已经出台多项政策促进智能网联汽车的发展。2015年工信部发布的《中国制造2025》首次在政策层面涉及智能网联汽车，并制定了明确的发展路线。自此以后，国家颁布了一系列政策与措施来支持智能汽车发展，覆盖生产规范、信息安全、功能模块等多方面。2020年发布的《智能汽车创新发展战略》明确提出了到2025年L3-L4级别自动驾驶汽车的规模化应用目标。法规不断完善，为智能汽车商业化落地提供法律支撑。在中国市场，部分车型在技术层面已经达到L3级水平，但出于法规及责任归属的考虑，仍以L2+级辅助驾驶宣传。2022年6月，深圳市发布《深圳经济特区智能网联汽车管理条例》，是全国首个对L3及以上自动驾驶权责、定义等重要议题进行详细划分的法案，为全国其他地方的L3级自动驾驶准入政策，提供了标准和模板，将推动国内高级别自动驾驶的落地，市场空间更加明晰。

　　1.2.2消费端：关注度不断提升，消费市场具有广阔发展空间

　　消费市场对汽车定位正发生改变，终端消费者不再只将汽车视为运载工具，汽车成为了提高生活品质的载体和空间。行业需要进一步提高汽车舒适性和驾驶质量，为消费者提供更愉悦的用车体验。而智能化的本质就是为了安全舒适，解放人的自由。消费者对驾驶安全性和舒适性的日益重视，使得智能驾驶和智能座舱关注度不断提升，在消费市场具有广阔的发展空间。

　　1.2.3企业端：车企+科技公司共同发力，中国汽车产业有望弯道超车

　　车企、科技公司加码布局智能汽车赛道。近几年新势力、传统车企纷纷加码智能化布局，部分智能电动车型已经实现量产，华为、百度、小米等科技互联网公司亦加速入局智能电动汽车赛道，车企和科技公司共同发力，促进汽车智能化升级。电动化加速渗透背景下，智能化成为车企比拼的核心要素之一，自主品牌有望借智能化东风迎来弯道超车良机。在传统燃油车领域，海外车企凭借百年的技术积累和产品迭代，形成较强的产品力和品牌力，市场格局的相对稳固，自主品牌难以在短时间内实现追赶、超越。而新能源汽车、智能汽车尚处于技术研发阶段，仍有很大的技术演变空间，众多车企为塑造产品品牌力、打造产品差异化，持续开启智能化竞赛。吉利、长城、长安、比亚迪等头部自主品牌以及蔚小理等造车新势力，在21-22年期间新品层出不穷，产品价格已经不再局限在10万元以内区间，在10-30万这一传统合资品牌强势领域站稳脚跟，并继续上攻高端市场，2022年6月新能源汽车领域自主品牌市占率已经提升至61.1%左右。同时，特斯拉、头部自主、造车新势力等部分新能源车型，已经率先实现L2.5及L2.9级自动驾驶落地。自主品牌若抓住智能化东风，持续提升制造力和电动智能化水平，有望迎来弯道超车良机，中国汽车产业将实现新的跨越式发展。

　　1.2.4汽车电动化超预期发展，带动汽车智能化加速落地

　　汽车智能化在新能源汽车上的应用领先于传统汽车，新能源汽车渗透率提升超预期。近年来消费者对于新能源汽车接受度逐步提高，叠加多项政策激励，中国新能源市场低中高端的真实需求全面觉醒；同时强势自主品牌以及造车新势力经过多年技术积累，优质供给不断推出。根据中汽协数据，2022年1-6月我国新能源乘用车销量渗透率达到23.9%，较2021年全年15.5%的渗透率水平提升8.5个百分点，其中2022年6月渗透率达到了25.6%。根据上险数据，新能源销量中插混和增程式超预期，插混和增程式渗透率由21年的2.6%提升至22年1-7月的5.4%，22年7月达到6.0%，随着比亚迪、理想、岚图、赛力斯等优质车型的推出，该市场将处于一个高速增长的阶段。我国新能源汽车消费已从政策驱动转向消费驱动，我们预计整体渗透率水平有望持续提升，预计2022年全年新能源车渗透率将达到27%，2025年渗透率达47%。

　　政策指引给出自动驾驶渗透率目标，目前L2级（含L2+）渗透率正快速提升。据中国汽车工程学会发布的《节能与新能源汽车技术路线图2.0》，要求到2025年我国PA、CA级（即L2+L3）渗透率达到50%，HA级（L4）自动驾驶开始进入市场；到2030年PA+CA级（即L2+L3）渗透率进一步提升至70%，HA级（L4）渗透率达到20%。当下L2级（含L2+）渗透率快速提升，22Q2渗透率已接近30%。根据高工智能汽车的数据，2022年1-6月中国市场（不含进出口）乘用车搭载前向ADAS（L0-L2）上险量为416.69万辆，搭载率为46.84%，L2级（含L2+）搭载率为26.64%，22Q2期间L2级（含L2+）搭载率达到29.2%的新高，而2020年渗透率仅为12.0%，同时22Q2期间L0+L1渗透率约为20.5%。

　　电动化加速渗透带动智能化加速，自动驾驶渗透率有望先于政策指引达到。我们预计智能汽车在未来3-5年时间内继续保持高速增长态势，尤其是新能源汽车更积极采用L2及以上的智能驾驶，以及更倾向应用智能座舱新功能，而传统燃油车也将随着全新电子电器架构的升级，呈现出智能化水平稳步提高的趋势。我们预计自动驾驶渗透率有望先于政策指引达到，2025年L2级别达到55%，L3达到15%。我们预计未来2-3年间，L2（含L2+）依旧是主流，L2级别渗透率在2025年达到55%，预计2023年至2024年L3进入量产的关键窗口期，2025年L3渗透率达到15%，搭载量将突破400万辆规模。

　　1.2.5智能化带动单车硬件成本增加，贡献汽车行业产值新增量

　　纵观整个智能汽车的发展史，我们更进一步深信中国智造的崛起，我们预计汽车电子将会承载较大产业链增量价值，中国企业在智能汽车领域具有较多突破机会的子领域。传统车时代：在中国市场，以均价15万的传统车为例，其整车制造部分年产值约1.8万亿元，研发服务/销售服务/金融服务/后市场分别为1500/1000/1400/400亿元。合计中国传统车年均总产值2.23万亿元。智能电动车时代：智能化/电动化带来单车硬件成本增加分别约为0.9/4.3万元，单车增幅超过50%。综合考虑传统车被对冲的传统动力部分的产值，中国智能电动车产业年均总产值约为3.2万亿，增加产值近1万亿，增幅为43%，智能化是重要的增量部分。

　　2进化：汽车架构走向域集中，软件转向面向服务

　　智能网联和自动驾驶新机遇下，国内自主零部件有弯道超车的机遇。相较于传统汽车，智能汽车的价值产业链更长，赛道细分板块更多，市场空间发掘潜力更大。智能汽车将依托于全新的电气架构、动力总成以及全面的软件能力而持续进化。智能电动车要求产业链不仅有新的硬件技术，更需要在软件、算法、系统层面做出创新，智能电动车按照功能领域可分为智能驾驶、智能座舱、电气化三大领域，智能化主要分为智能驾驶和智能座舱领域，并且智能化与电动化相辅相成。配套零部件和软件解决方案供应商受益于智能化浪潮，迎来新的产业链机会，其产品需求将进一步得到释放和增长。伴随着下游自主车企崛起，中游自主供应链也将实现加速成长。汽车电子电器架构向域集中式演进与软件架构向SOA演变是汽车实现智能化升级所必由的路径，也是当下汽车智能化发展中最关键的、最主流的两大趋势。目前来看，各大整车厂和国内外Tier1厂商都在顺应两大趋势积极布局业务以推进汽车智能化发展，但距离实现完全的域集中式架构与SOA架构的技术成熟落地尚需一段时间，因此我们重点关注当下在向域集中式与SOA演变过程中正在落地的技术产品及催生出的技术趋势。

　　2.1电子电器架构：从分布式架构向集中式架构演变

　　在智能化趋势下，汽车传统电子电器（E/E）架构已无法胜任。传统汽车电子电气架构（E/E架构）以分布式为主，车辆各功能受不同且单一的电子控制单元（ECU）控制。随着汽车功能的不断增加，分布式架构存在以下几个问题：①ECU的数量剧增，增加系统复杂度。高端车型里的ECU平均达到50-70个，个别车型ECU数量超过100，使得车辆的电子系统复杂度超出极限；②ECU之间算力隔离，整体效率低。单个ECU仅对汽车局部功能进行控制，各控制模块间算力隔离，运算资源复用性低；③软硬件强耦合。基础硬件与嵌入式软件呈现强耦合关系，底层软件与上层应用“高度捆绑”；④无法实现更高级的功能。车企在工程实践中也意识到，智能化的要求下，在没有统一的集成环境下某些功能是无法实现的，例如采用的传统E/E架构不能实现整车OTA，在智能化网联化功能软件出现BUG时，只能通过召回的方式才能最终解决难题，极大地影响了客户体验。⑤由于ECU数量的激增，对汽车线束长度、传输速度等方面都有更高的要求，而传统ECU也面临算力束缚、通讯效率较低、成本不受控等缺陷，为汽车的研发、生产、安全等多方面带来挑战。

　　在智能化的趋势下，汽车E/E架构的升级路径将体现为：分布式（模块化→集成化）、域集中（域控制集中→跨域融合）、中央集中式（车载电脑→汽车→云计算）。为了解决分布式架构的痛点，企业构想出一个中央电脑可以实现所有的功能，上下连接采集端和执行端，即所谓的“中央集中式”架构，甚至可以做到车云协同的方式。但是落地阶段受限于原有的供应链体系、系统定义矛盾、原有的软件生态固化等问题，目前只能做到域集中的架构。即首先分布式ECU（每个功能对应一个ECU）演变成为域控制式（博世提出的五域架构包括动力域、底盘域、车身域、座舱域和ADAS域），域控制的核心是域控制器（DCU，Domain Control Unit），然后部分域开始跨域融合发展，最后整合发展成为中央计算平台（车载电脑）。

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