无限商机都在这了,汽车智能化发展分析报告

国泰君安证券 综合报道

汽车智能化,是汽车产业演进过程中的一个阶段,是汽车电气化/电子化和自动驾驶/无人汽车中的过渡,会延续很长时间。从汽车加入电子控制模块开始,到最终实现无人驾驶结束,持续时间可能达百年。

智能汽车的概念涵盖汽车电子和车联网。汽车智能化,本质上是要满足消费者用车过程中安全、舒适、节能和互联的核心需求;我们认为安全、舒适、节能涉及到对车辆的控制(包括整车和车身),因此多与汽车电子相关;而互联则可以完全通过智能手机实现,只有当网络信息与汽车本身紧密联系后,车联网才有其实际意义。

无限商机都在这了,汽车智能化发展分析报告

智能化需要汽车电子的应用来实现

汽车智能化的范畴主要分为三类:整车控制、车身控制与车载信息,实际上也是汽车电子化的三个领域;在交通工具从马车进化到汽车,再到新能源汽车的进程中,实际上是汽车电气化的升级:汽车已不仅是机械+液压的结合,而是增加了大量的电子部件,成为机电一体化的综合体。汽车电子的核心在于电控系统,通过拟人过程实现智能化。

汽车电子核心技术包括:

1、线控系统(信号传输的途径,由此延伸出各类总线结构);

2、通信协议(强调确定性、稳定性,通过若干网络节点实现);

3、数据通信(符合统一协议的数据在线控系统中传输);

4、高压电源(用电元件增加,整体驱动电压升高,动力驱动、制动、转向成为可能);

5、具有容错空间的电子电气架构。

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宝马认为,在未来的汽车工业发展中,90%的创新来源于电子和软件,未来电子化的程度是衡量现代汽车水平的重要标志,也是开发新车型、改进汽车性能的最重要措施。我国汽车电子市场规模快速增长,赛迪统计,从2007年的 1216亿元增长到2012年的 2672亿元,全球占比约 24%;预计到 2015 年,中国汽车电子市场规模将突破 4000 亿,三年复合增速15%。另外,深圳航盛认为,如实现国产化,有望降低成本 30%,将推动汽车整体成本降低8%。

智能化需要软硬结合、同步开发

汽车智能化,就是要实现拟人的动作执行,其前提是获取信息、处理信息,使得汽车拥有对客观事物进行感知、分析、判断并有效地进行处理和执行的综合能力。

ECU、线束和总线的紧密融合

对应到硬件,就是汽车传感器控制器执行器的逻辑架构,这三部分在汽车中通常被称为电子控制单元(ECU,Electronic Control Unit),其核心处理器通常使用单片机(单片微型计算机),再配以输入/输出接口、模数/数模转换器、存储器,构成了完整的信号处理模块;目前多数汽车上的ECU达 70-80个,高端豪车则数量上百(以实现更多的智能化功能)。前端处理器+ECU+后端执行器形成了一套完整的自控系统;再加上将其连接到一起的总线及线束,构成了汽车电子的完整架构。根据德尔福数据,高级车的线束总长度达2km,重量近 30kg,轻量化、集约型线束设计和制造也是汽车电子发展的重要方向之一。

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汽车执行器也是电子化的重要领域;执行器是直接驱动受控对象的部件,传统上以液压或气动元件为主,现在越来越多的使用电磁元件(电磁阀、电动机等),因为后者响应快,控制精准,可以有效达到安全、节能的目的。

百个ECU通过线束连上总线实现通讯

车内众多ECU传统上是各自独立工作,需要给予电力、信号供应,由于多由不同供应商提供,以及系统复杂度不高,因此彼此分割和独立;在ECU 增多、高低压并行的背景下,为了减少电磁辐射和资源冗余,高速总线结构应用增多,使得以分布制控制系统为基础构造汽车车载电子网络成为可能。实现最大程度的优化配臵,减少线束长度和重量,提高可靠性,并可能减少部分 ECU 的重复应用。

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为实现大量数据的快速交换,高可靠性和性价比,通常车内总线也会分为多种形态:LIN、CAN、MOST等。

从整体控制模式来看,总线有两种类型:

一是车体控制,非安全性的,数据传输速度比较低,如车身控制的LIN和多媒体控制的MOST;

二是整体控制,涉及到车辆的驾驶数据需要高速传输,基于安全性的考虑,多采用 CAN,也有基于时间触发的通信协议,强调信息的确定性与可靠性。

值得一提的是,Tesla 采用了计算机局域网广泛应用的 LAN总线架构,加上操作系统(在仪表盘、中控台和BMS中),以及应用层/传输层的协议,是一台完整智能终端的架构,可以方便的和外部网络对接,与封闭的传统汽车总线差异巨大。从主机厂的布局看,目前用于娱乐信息系统的 MOST 总线最可能被 LAN 替代,与高清摄像头相连的区域也可采用 LAN 总线,因该场景的数据流量大,对带宽要求高,同时信息需要与互联网对接。

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