傳統車企真的不在乎新能源車企嗎(二)自動駕駛「超車」

傳統車企真的不在乎新能源車企嗎(二)自動駕駛「超車」

身處2020年,還會有人認為純電動車不如傳統燃油車嗎?眼看著新能源車企加速崛起,傳統品牌怎能不緊張。這個系列裡,我們將從續航里程、自動化、智能化、商業模式等方面,全面分析傳統車企與新能源車企當下的發展局面。

回顧:

第一章:傳統車企真的不在乎新能源車企嗎(一)消滅續航焦慮

第二章 自動駕駛「超車」

汽車,作為一款我們在日常生活中能用到的複雜度最高、產業鏈最長的工業品,正在以它誕生百年來從未有過的速度進化著,電動車與傳統能源車之爭持續到現在,如果非要說孰優孰劣,我認為可以這樣來概括:傳統能源車擁有現在,而電動車擁有未來。

汽車"新四化",即自動駕駛Automated、互聯Connected、電動Electric、共享/服務Shared,不管寫成ACES還是CASE,這四個大趨勢已是業界共識,而電動就是其中重要的一項。

不止於此,在ACES的另外兩項,自動駕駛A和互聯C上,電動車相比於傳統能源車,也有著很多不可比擬的優勢,且聽我慢慢道來。

自動駕駛控制上,電動車更具優勢

先放一張大佬照片鎮樓:

傳統車企真的不在乎新能源車企嗎(二)自動駕駛「超車」

2018年10月18日,科技部部長萬鋼在世界智能網聯汽車大會現場做主旨演講時說:”

電動汽車是自動駕駛的最佳載體。”

自動駕駛系統,從架構來說,可以分為:感知層Perception規劃層Planning決策層Decision控制層Control

不同廠商、研究者採用的叫法和分法可能略有不同,比如下面系統的模型框圖裡,總體分了三層,它是把Planning和Decision合在一起都叫Planning。

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-感知Perception,顧名思義,是自動駕駛的"感官",也就是通過LIDAR/Radar、 攝像頭和傳感器來感知車輛周邊的環境,包括其他車輛、行人、障礙物、道路和標誌等等。

以目前中國品牌電動車最高代表的蔚來ES8為例,NIO Pilot系統的傳感器部分採用了:

三目前向攝像頭,用於車道保持、車道偏離預警、標誌識別、前向碰撞預警、制動等功能;

4個環視攝像頭,用於生成環視圖像;

5個毫米波雷達,用於盲點監控、車道變換、前後來車、開門預警;

12個超聲波傳感器,用於泊車和窄路輔助;

1個駕駛狀態檢測攝像頭,用於判斷駕駛員的視線和注意力。

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-規劃Planning和決策Decision,是指基於感知的信息以及車輛的目標(比如從A地到B地),形成有目的的決策的過程。這部分可以認為是自動駕駛的大腦,是整個自動駕駛系統的核心。

還看蔚來的例子,ES8/ES6上安裝的“大腦”是Mobileye EyeQ4芯片,這也是這款芯片的全球首裝。

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Mobileye自不必多說,是自動駕駛和ADAS領域最知名的供應商,長期跟Tesla、GM、Audi、BMW等廠商合作。而EyeQ4這款芯片也很有來頭,它可以支持L3級自動駕駛,算力達到2.5TOPS (TOPS是算力單位,1 TOPS代表處理器每秒鐘可進行一萬億次操作),是上一代產品EyeQ3的8倍,而EyeQ3曾廣泛應用於配備Autopilot Hardware 1 的Tesla Model S和Model X。

-控制Control就是指控制執行器,執行前面決策的過程,這也是傳統能源車和電動車的自動駕駛系統區別最大的地方。

其實無論傳統能源車還是電動車,駕駛員開也好,自動駕駛也罷,"控制"的都是這幾件事:油門、剎車、方向盤,也就是動力系統、制動系統和轉向系統,說的學術一點叫車的縱向控制和橫向控制。

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轉向系統和制動系統有自身的技術沿革,比如轉向分傳統的液壓助力,主流的電動助力EPS和小眾一點的線控轉向Steering By Wire;制動有主流的真空助力式(真空源可以是發動機的真空度、機械/電動真空泵),前沿的電動助力式(


Integrated/Electro-hydraulic Brake)。在自動駕駛中,這兩大系統的控制在傳統能源車和電動車上並沒有本質的區別。(電動車上的反拖/制動能量回收算一個不大不小的區別吧)

在自動駕駛控制中,傳統能源車與電動車最大的區別體現在動力系統的控制。傳統能源車的動力總成,是內燃機+變速箱,而電動車的動力總成,是電動機+減速箱。

如果從底層看,內燃機的控制邏輯顯然要比電動機複雜得多,對於內燃機,我們需要控制進氣、噴油、點火(下圖是典型的汽油機發動機控制模塊的框圖)。

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而對電動機而言,需要控制的變量只有電壓和電流,兩者複雜度的差別是數量級的差別。

也許你會說,沒關係,這些底層的控制都由供應商搞定了,我們只需要管扭矩、轉速這些就好了。即便這樣,由於變速箱的存在,傳統能源車依然比電動車多了檔位這樣一個變量,多了一些複雜度。

電動機的控制簡單直接,反映到響應速度上,可以達到毫秒級別,而內燃機由於其特性,響應速度跟電動機比也有著數量級的差別,控制精度自然也有差距。

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這些方面的差距,在越高級的自動駕駛系統中,也越“拖後腿”。

再引用一句萬鋼大佬的話:

現代汽車上的探測器越來越多,有毫米波雷達、攝像頭,有對外通信系統,有定位技術。與之相應的,剎車、油門、電子穩定系統、電助力轉向等也在發展。而電動汽車,則是自動駕駛的最佳載體。因為電動汽車從電機、電池、電控開始,就是通透的動力驅動系統網絡。

OTA+高潛力的電子電氣架構, 助力新勢力電動車"原生"互聯

下面再來說說互聯Connected。

我用了"新勢力"這個詞,是為了區別於傳統的、基於原有平臺,僅適配了電動動力總成的電動車,典型的新勢力如特斯拉(新勢力中的老勢力)、蔚來等。

汽車歷經百年,發展到今天的樣子,是錯綜複雜的技術、專利、基礎設施、環境、行業規範、政策法規等綜合作用的結果。傳統廠商的技術積累、技術壁壘同時也是一個包袱,讓這個行業的主要參與者們不能完全放開手腳、基於對未來的想象和預期去設計當前的產品。

近些年以智能手機為代表的移動互聯行業飛速發展,被智能手機和移動互聯服務"慣壞了"的用戶們對汽車的預期正在悄悄發生著變化,加上車用動力電池技術不斷成熟,造車新勢力們應運而生。

OTA黑科技

如果選一項最能體現新勢力電動車特點的關鍵功能,我認為非OTA莫屬。

OTA,即Over The Air,其實是一個來自於手機行業的詞,是指從空中下載軟件進行升級、更新,看似一項很小的功能,卻為汽車打開了"自我進化"的大門。

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不帶OTA功能的傳統車輛就像手機裡的功能機,我們購買的是它的"功能",購買時有什麼功能用到報廢也還是這些功能;而帶OTA功能的車輛更像智能手機,我們購買的是一個平臺,後續不斷迭代更新的固件、軟件帶來非常多的可能性,它可以:

  1. 在硬件支持的情況下,通過軟件升級提供給客戶新的重要功能,典型的例子是特斯拉的Autopilot,蔚來NIO Pilot

  2. 更新人機交互界面和運行其上的應用程序,滿足客戶的不同需要

  3. 快速改進、升級現有的功能,修復原有軟件中的bug

也許你會說,傳統車的軟件不是也可以升級嗎?的確,目前主流車輛基本都可以在經銷店車間中連接專用工具進行控制模塊固件的升級,但這種升級一般是以解決bug為目的進行的,限於其線下的形式,更新的頻率不可能太高;另外一些傳統車輛也配備了OTA功能,但受限於車輛本身的電子電氣架構和設計理念,這些車上的OTA功能往往仍以修復bug為主,客戶體驗、功能方面的更新升級很有限,且多侷限於娛樂系統。

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作為對比,蔚來的FOTA(Firmware Over The Air)功能支持包括動力、底盤、車身、娛樂、自動駕駛、智能網聯等各大系統控制模塊的固件升級。例如,在ES8 1.1.0版FOTA軟件升級中,提供了包括360全景影像、遠近光自動控制、前碰撞預警、車道偏離預警、尾門腳踢感應開啟等多項涵蓋不同系統的重要功能;而最近一次全新ES8甚至可以通過FOTA升級底盤和多種駕駛模式。

說到這兒,就要引出新勢力電動車的另一項優勢:

高潛力的電子電氣架構

不論是OTA還是自動駕駛,都涉及車輛上大量的數據計算和傳輸,這需要性能強大的控制模塊和高速穩定的車載電子網絡作為支撐。

2017年博世公佈其在整車電子電氣架構方面的戰略圖,博世將整車電子電氣架構的發展分為三大類,分別是模塊化和集成化架構方案(分佈式)、集中式域融合架構方案和車載電腦雲計算架構方案。目前市面上大多數傳統車型的架構方案都屬於模塊化和集成化架構方案,如下示意:

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在這種形式的架構下,主要按功能劃分模塊,各模塊通過各種總線連接起來,這種網絡架構是長期進化的結果,所以在一輛車上我們可以看到速度不一的、眾多形式的總線類型,速度從慢到快,有
LIN/CAN/Flexray/MOST/Ethernet等,分別用於不同的系統。

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而新勢力玩家則少了很多歷史包袱,在進行架構規劃時更像是在進行基因工程,可以更純粹地著眼於未來的需求,剔除壞的/留下好的,採用最優的選擇。

Tesla是這方面的優秀代表,從Model S到Model 3,線束長度減半(3千米->1.5千米),再到Model Y,線束長度目標減到驚人的100米。Model Y的電子架構就採用了集中式域融合架構方案,重新劃分了“域”的概念,打破了功能與功能之間的壁壘劃分和傳統整車架構設計的思維,跨入了車載電腦和區域導向架構。

蔚來對車身電子網絡架構的規劃同樣採取了集中式域融合架構,採用了以太網作為主幹網絡,為更級別自動駕駛和FOTA儲備了堅實的硬件基礎。

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新勢力電動車的另一個重要優勢是車載電氣系統的容量。

自動駕駛系統是用電大戶,同時,更多舒適性、娛樂性功能、甚至OTA功能都對車輛電氣系統提出了更多挑戰。

我們知道,傳統能源車的電能來自於由發動機帶動的發電機,發出的電能一部分直接供給車輛用電器,另一部分則存入12V蓄電池中。有經驗的司機都知道如果需要長時間坐在車裡等人,同時開著車燈、聽聽音樂什麼的,那最好要麼保持發動機運行,要麼儘可能關閉不需要的功能,這就是因為12V蓄電池的容量有限,車上很多系統耗電量都不小,而停車熄火狀態下,蓄電池只放電而無法充電,很容易造成深度放電,影響下次車輛起動。

OTA軟件升級的工況跟上面的情況很類似,也是在車輛停止、發動機關閉的情況下進行,因而在軟件升級開始前,系統需要判斷12V蓄電池的SOC (充電狀態)是否足以支持升級期間的車輛供電,這個條件比較苛刻,否則如果車輛升級期間供電出現問題,就會造成拋錨。

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而對電動車來說,保證停車時的供電就要容易很多,因為高壓電池是一個巨大的能量來源,只要高壓電池電量夠,停車期間,它就可以通過DC/DC轉換器源源不斷地給12V蓄電池充電,保證停車期間的用電需求,包括OTA的需求。

綜上所述,電動車,特別是新勢力電動車,相比於傳統燃油車,在自動駕駛和互聯等方面有著諸多不可比擬的優勢。若要問孰優孰劣,還是那句話:傳統能源車擁有現在,而電動車擁有未來。

本文首發於知乎

圖 | 來源於網絡

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