01智能网联汽车市场分析
全球智能网联汽车发展进入新阶段。智能网联汽车是全球汽车产业转型升级的战略方向,美、德、日等汽车强国纷纷加快战略布局,争取在未来竞争中抢占优势。美国将智能网联汽车作为发展重点,开始关注车路云的协同发展,通过驾驶员、智能网联汽车系统、智能网联道路系统和云平台的多维度信息组合来覆盖更多道路情况形成交通围栏;日本从创新体制机制、加强顶层设计、完善法律法规、设立重大研发专项、支持示范应用等多方面营造良好的发展环境,为全球智能网联汽车产业发展贡献智慧和力量;欧洲通过顶层规划和实践应用持续推进智能网联汽车智能交通发展,依托重大研究项目开展大量测试示范活动,探索融合技术应用,为汽车、交通、出行、城市融合发展提供实现路径。
中国智能网联汽车产业规模继续高速增长。面对科技革命和产业变革机遇,自主高端品牌及造车新势力企业纷纷布局智能网联汽车业务,已在产业链多个环节完成布局,部分车型已全系标配 L2 级智能驾驶辅助功能,智能网联汽车在全国多地实现常态化载人载物的测试和示范应用,产业规模高速增长。如图1所示,2019—2021 年我国智能网联汽车产业规模继续高速增长,2021 年产业规模增长至 4005.3 亿元,同比增长 53.1%。
L1~L2 级辅助驾驶仍是市场主流。根据目前市场情况来看,L2 级辅助驾驶已经开始大规模普及,L3级及以上辅助驾驶落地速度仍然较慢,并且受到政策以及用户信赖等问题影响,智能辅助驾驶系统的发展仍然需要较长的时间。当前已有华为等本土厂商推出智能网联汽车不可或缺的车规级 AI 计算芯片,在芯片算力、能效比等方面,逐步赶超进口芯片产品,并已开始在长城、长安、北汽、理想、上汽等车企多车型上实现搭载应用。如图2 所示,2021 年我国新车辅助驾驶渗透率(L1+L2)约为 39%,L1、L2 级新车占比分别约为 15% 和 24%。
L2 级智能网联汽车渗透率不断升高,智能网联乘用车销量快速增长。2021 年,智能网联乘用车(L2 级)终端总销量为 476.65 万辆,占乘用车总销量的 23.5%。2022 年 1—8 月,L2 级乘用车终端销量累计410.61 万辆,同比增长 49.3%,占乘用车总销量的 33.0%,见图3 和图4。从乘用车类别来看,MPV 类型 L2 级辅助驾驶的渗透率最高,其次为 SUV、轿车。其中 Model Y、卡罗拉、赛那分别为三种类型车辆 L2 级渗透率主要贡献者,
从车辆系别来看,2022 年 1—8 月,自主车型 L2 级销量快速增长,前 8 个月累计销售 160.32 万辆,上险量最高;日系车型搭载 L2 级辅助驾驶功能最多,渗透率为 48.6%,美系车型紧随其后;德系 L2 级渗透率增长最快,主要原因是宝马、奔驰、大众等车企持续加强 L2 级配置,见图5。
02关键技术进展
智能网联汽车技术体系涉及信息通信、智能交通、汽车、地图定位等多个领域,以安全为支撑,对车、路、云端产生的信息流进行融合感知、计算、决策与信息下发,具体技术架构可分为“三横两纵”,见图6。
(1)从车辆关键技术看,激光雷达、控制决策、算法、AI 芯片、智能座舱等关键技术自主研发均取得突破,部分产品已经实现前装量产应用,有力地支撑我国智能网联汽车发展。目前车规级高性能激光雷达形成量产前装,小鹏 P5、北汽极狐阿尔法 S、蔚来 ET7 等新车型明确搭载激光雷达,分别搭载大疆、华为、图达通等国内供应商产品。自主 4D 毫米波雷达即将形成量产,华为已经发布高分辨率 4D 成像毫米波雷达,楚航科技、恒润经纬、华域汽车、森思泰克等自主企业也纷纷开始布局4D 毫米波雷达,预计将在未来几年形成多款自主产品解决方案。我国自动驾驶芯片产业仍处在发展初期,英伟达、Mobileye、高通在自动驾驶 SoC 领域处于领跑的位置。蔚来 ET7、智几 L7 等多款智能车型都搭载了 100TOPS 级别芯片英伟达 Orin X ;国内首款可量产的100TOPS 级大算力 AI 芯片征程 5,与比亚迪、上汽集团、一汽红旗等多家主流车企达成量产合作,2022 年9 月理想汽车推出理想 L8 和理想 L7 两款新车,其中 Pro 版本搭载了地平线征程 5 芯片。国内外主流自动驾驶芯片见表 2。
国内外主流自动驾驶芯片近年来大部分新上市的智能车型中,高算力智能座舱芯片的提供方多来自于高通,包括奔驰、奥迪、本田、吉利、长城、比亚迪、小鹏、理想等在内的国内外主流车企中约 30 款车型均已宣布搭载骁龙汽车数字座舱平台。国内厂商也在不断深入智能座舱领域,华为针对汽车推出的麒麟 990A 芯片采用 A76 核心架构,已搭载于阿尔法 S、问界 M5、阿维塔 11 等车型;芯擎科技、芯驰、四维图新、瑞芯微等相继推出了面向中高端市场的智能座舱芯片,其中吉利旗下芯擎科技发布首款国产车规级 7nm 芯片“龙鹰一号”,即将实现量产,大算力智能座舱硬件将进一步普及。
(2)从信息交互关键技术看,随着汽车与电子、软件、通信、人工智能、大数据等多个产业的跨界融合和协同创新,车路协同辅助驾驶形成技术突破,多家车企实现量产前装推动规模化应用落地。宸芯科技、华为等企业已经研制出车规级 C-V2X 芯片,中信科智联(原大唐高鸿智联)、移远、中兴、华为等企业已提供基于 C-V2X 芯片的模组,中信科智联、华为、希迪智驾、星云互联、东软等厂商已经可以提供面向商用的 C-V2X 车载设备(OBU)和路侧设备(RSU)产品。目前已有一汽、上汽、广汽、长城、比亚迪、蔚来等多家车企发布 C-V2X 前装车型,同时有越来越多的车企正在进行 C-V2X 前装上车预研以及量产研发。经过车企与供应商的不断努力,C-V2X 车载前装已经开始从技术验证走向商业化部署。
(3)从基础支持关键技术看,整车信息安全防护技术实现从边界防御向主动纵深防御体系跃升。随着汽车智能化、网联化程度的不断提升,汽车信息安全面临很多新的问题,纵深防护技术在原有网联防御(仅在外网接口处加入信息安全防护模块)的基础上,形成了网联防御、内网防御、ECU 防御的多层防御体系,在车型正向开发过程中即在各层级功能模块设置安全防护,全方位保护车辆信息安全。当前,一汽、东风、长安、广汽、北汽、蔚来等主机厂商,已经积极构建主动安全纵深防御体系,形成基于车型正向开发的信息安全防护能力。
(4)从整车集成关键技术看,量产车型自动驾驶技术已达到 L2+ 级水平。目前大部分车企的量产车型已实现 L2 级功能,且呈现价格下探、功能增多两大特征。L2 级智能辅助驾驶方面,主要车企已基本做到覆盖大部分场景,自适应巡航、车道保持、自动泊车等功能已经成为众多主流车型的标配。L2+ 级智能辅助驾驶落地,其中领航辅助驾驶功能已被特斯拉、蔚来、小鹏、理想、长城、广汽埃安等企业应用,主要用于高速公路的点到点辅助驾驶。一汽、长城、吉利、小鹏等车企所发布车型功能应用基本均覆盖高速 / 快速路、城市道路、低速封闭环境的停车场(库)三大场景,体验感不断提升,接近L3 级自动驾驶功能。
03典型产品进展
经过多年的发展,我国已形成市场规模为引领、技术水平不断迭代、产品功能不断创新的智能网联汽车发展新业态,整车企业不断加快产品迭代,陆续推出众多智能化、网联化代表车型。典型车企量产的智能网联汽车情况见表3。
1. 小鹏汽车小鹏汽车具有全栈自研能力,目前推出了高速自主导航驾驶(NGP)、车道居中控制(LCC)、自适应巡航控制(ACC)、智能辅助变道(ALC)、自动泊车辅助(APA)和记忆泊车(VPA)等产品功能,技术实力主要体现在自动驾驶和智能座舱上,分别对应其开发的 XPILOT 与 Xmart OS 两套系统。2022 年推出的XPILOT 4.0 系统,搭载两颗算力高达 508TOPS 的英伟达 Orin 芯片,依托强大的芯片和算法,实现全场景辅助驾驶。Xmart OS 3.0 系统搭载了高通骁龙 SA8155P 芯片,车机系统实现了流畅顺滑的操作体验。2022 年 9 月小鹏 G9 正式上市,搭载 2 颗英伟达 DRIVE Orin 芯片和 7nm 制程的 8 核高通骁龙 SA8155P芯片,共 31 个感知元器件,包括 2 个激光雷达、12 个摄像头、5 个毫米波雷达、12 个超声波传感器,能够实现从起点停车位到终点停车位的全场景辅助驾驶。
2. 蔚来汽车蔚来智能驾驶采用平台化方式更新迭代,软件从合作走向自研。智驾技术平台升级换代到 NT2.0,具备自动驾驶系统量产能力。基于新的平台,蔚来建立了包含感知算法、地图定位、控制策略和底层系统在内的全栈自动驾驶技术能力。目前蔚来的二代平台新品 ET7、ES7、ET5 已全系标配了 Aquila 蔚来超感系统和 Adam 蔚来超算平台。Aquila 蔚来超感系统配备 33 个高性能感知硬件,其中包括 1 个超远距高精度激光雷达、7 个 800 万像素高清摄像头、4 个 300 万像素高感光环视专用摄像头等;Adam 蔚来超算平台是目前量产车上综合算力最高的计算平台,搭载了 4 颗英伟达 Orin X 芯片,拥有 48 个 CPU 内核、256 个矩阵运算单元,总算力高达 1016 TOPS,ISP 每秒可处理 64 亿像素,还拥有每秒 32GB 的超高带宽数据网络以及独立完整的冗余备份芯片。
3. 理想汽车目前理想汽车在售所有车型均为增程式电动汽车,搭载理想 AD 智能辅助驾驶系统。2022 年理想汽车分别发布了全自研的智能驾驶系统理想 AD Max 和理想 AD Pro,理想 AD Max 搭载双英伟达 Orin X 芯片,总算力达到 508TOPS,并配备激光雷达,可实现全场景的智能辅助驾驶功能。而理想 AD Pro 采用 1 颗地平线征程 5 芯片,算力 128TOPS,采用纯视觉方案,感知、决策、控制和算法全部自主研发,支持高速 NOA导航辅助驾驶功能。2022 年理想发布三款新车 L9、L8 和 L7,新车型将过去理想 ONE 的四屏二维交互升级到了当前的五屏三维交互,并实现了语音 + 手势的多模态交互方式。同时新车标配了自研的 L4 级自动驾驶兼容的必要硬件,并规划 2023 年通过 OTA 实现理想 L9 城市 NGP 功能。4. 长安汽车 / 赛力斯汽车2021 年长安汽车联合华为、宁德时代三方打造高端智能电动品牌阿维塔,其开创的全新一代智能电动汽车技术平台 CHN 采用六层架构分布,分别是机械层、能源层、电子电气架构层、整车操作系统层、整车功能应用层、云端大数据层。2022 年推出阿维塔 11,在业内率先应用 750V 高压充电系统,搭载 34 颗智驾传感器,包括 3 颗激光雷达、6 颗毫米波雷达、12 颗超声波传感器、13 颗摄像头;搭载了华为 MDC 计算平台,算力达到 400TOPS,可实现面向城区复杂路况的高阶智能驾驶。2022 年赛力斯汽车与华为合力打造的问界 M5 和 M7 上市,车型搭载原生鸿蒙 Harmony OS 车机,依托 Harmony OS 全场景、分布式的特点,能够实现和手机、其他 IoT 设备的多端互联。硬件方面,搭载华为自研的麒麟 990A,具有 3.5TOPS 算力。2023 年第一季度华为将向问界全系车型推送 Harmony OS 3.0 版本,新版本将在设备数量、智联便捷性、流畅性、隐私安全等方面进行多项提升。从产品自主研发角度来看,国内新势力逐步针对核心硬件和软件开始自研。当前自动驾驶芯片市场中,面向 L4 级别的车型大多采用的是英伟达、高通等国外芯片,随着业内对“高算力”“计算效率”的关注度日益提升,国内自动驾驶芯片商开始异军突围,更多的车企选择华为、地平线等国内自动驾驶芯片。在激光雷达领域,以速腾聚创、禾赛科技等企业为代表的国产企业,在国内自动驾驶领域市场份额持续增加,同时大疆、华为等大型 IT 公司也加入战局。作为汽车新晋供应商,华为通过聚焦 ICT,定位智能汽车增量零部件供应商,布局了包括电池管理系统、电机、电控、智能座舱、智能驾驶系统以及各种智能驾驶零部件。典型车企关键软硬件合作情况见表4。
04应用示范进展
目前,全国已建设 17 个国家级智能网联汽车测试示范区,地方性的测试场有 20 多个;已批复建设江苏无锡、天津西青、湖南长沙和重庆两江四个国家级车联网先导区,基本覆盖全部的一线和中东部二线城市。全国开放各级测试公路超过 5000km,公开报道的自动驾驶车辆道路测试里程累积超过千万千米,自动驾驶出租车、无人巴士、自主代客泊车、干线物流以及无人配送等多场景示范应用有序开展,各地政府和企业正合力助推智能网联汽车产业进入快车道。
(1)全国首个智能网联汽车创新应用示范区。在 2022 年互联网岳麓峰会上,《湖南湘江新区智能网联汽车创新应用示范区行动方案(2022—2025)》(以下简称《行动方案》)正式发布,长沙以湖南湘江新区为核心,构建国内首个智能网联汽车创新应用示范区。目前,湖南湘江新区已开放 317km 测试道路,后续根据应用场景需求,逐步拓展至新区全域 1200km2、1712km 道路里程,届时长沙将成为全国测试道路里程最长、区域最大的城市,同时也将打造国内运营范围最广、应用场景最丰富的功能型无人车应用示范城市。智能驾驶测试路段见图7。在鼓励智能网联汽车规模化应用及商业运营方面,《行动方案》明确提出,支持全无人自动驾驶出租车商业运营,鼓励在园区、景区、商区、机场、高铁站、地铁站等特定区域开展点对点的商业运营服务,打造国内规模最大的全无人、全天候示范应用和商业化运营城市。同时,新区将持续开展智慧公交智能网联基础设施建设,打造全国最大规模智能网联公交车路云一体化应用场景。推动智慧公交落地,完成公交车智能网联化升级 2072 台,在主动安全、准点率、驾驶员监管、交通信号优先等方面创新应用,行程时间平均缩短13.3%,高峰准点率达 80%,巴士运营效率提高 25%。场景展示见图8。
(2)全国首个智能网联汽车全域测试示范城市。2022 年 9 月,无锡市政府发布新版《无锡市智能网联汽车道路测试与示范应用管理实施细则》(以下简称《实施细则》),配备驾驶员的智能网联汽车道路测试、示范应用、示范运营的范围扩大到全市;不配备驾驶员的智能网联汽车,在特定的区域开展道路测试、示范应用和示范运营活动,覆盖无锡市的锡山、惠山、滨湖、新吴、经开等重点板块,以及综合保税区等特色场景,9。无锡市作为全国首个国家级车联网先导区和首批智慧城市基础设施与智能网联汽车协同发展“双智”试点城市,近年来在车联网发展上做了许多积极探索。自试行《实施细则》以来,无锡市智能网联汽车道路测试与示范应用有序开展,已累计开放 177km 公共测试道路,车联网基础设施已覆盖 450km2、856 个点段。新版《实施细则》秉持创新与规范、开放与合作、发展与安全“三并重”原则,在智能网联汽车道路测试与示范应用前中后三个阶段做出具体规范。《实施细则》明确了智能网联汽车道路测试、示范应用、示范运营的管理机制;明确了开展智能网联汽车测试与示范的主体、驾驶员及车辆需要具备的条件;明确了智能网联汽车申请道路测试、示范应用、示范运营的条件和流程;延续了车路协同测试无锡特色;明确了测试与示范过程中的相关交通违法和事故处理方法。
(3)全国首个智能网联汽车预期功能安全测试基地。2022 年 7 月,全国首个智能网联汽车预期功能安全测试基地在位于湖南湘江新区的国家智能网联汽车(长沙)测试区正式启用。预期功能安全可在运营场景中解决系统非故障原因造成的危害,是目前智能汽车研发与商业化面临的最大难题。新测试场景构建了具备雨、雾、光、尘等可满足毫米波雷达、激光雷达等传感器可复现的复合式测试场景,搭建了国内唯一可实现全天候柔性搭建的雨中泊车场景。目前,新测试场景不仅构建了完善的智能网联汽车虚拟仿真、封闭场地和开放道路测试能力,搭建了面向高级别自动驾驶的预期功能安全和信息安全验证能力,还构建了包括整车图像在环实验室、智能汽车虚拟仿真实验室、DMS 疲劳驾驶监测实验室在内的 8 个智能网联汽车实验室,可为企业提供智能网联汽车全领域研
(4)国内首条中心城区自动驾驶开放测试道路。2022 年 8 月 31 日,金桥智能网联汽车测试示范区正式启动。测试示范区第一批开放测试道路 12 条共计 29.3km,有 57 个信控路口,是国内首条中心城区自动驾驶开放测试道路,也是目前上海风险等级最高的开放测试道路(总体被评为 3 级,最高 4 级)。今后,测试示范区将发挥浦东新区引领区智能网联汽车立法优势,全力推进更大区域开放测试道路、地下空间自动驾驶微循环路线、园区无人配送以及地面道路与地下车库联动的自主泊车等高级别自动驾驶应用场景发展,推动无人驾驶商业模式落地,先行先试。同时,发挥国内首个特大型城市中心城区的场景优势,着力建设面向未来城市立体空间的自动驾驶云控平台;发挥雄厚的汽车制造及信息通信产业优势,倾力培育未来车全新的产业生态体系。
(5)自动驾驶商用车市场规模不断扩大。由慧拓打造的云锡集团华联锌铟矿区项目是在滇南地区夏季多雨、道路泥泞,冬季多雾气候条件下实现的安全员下车的完全无人化重载拉运测试,通过有色金属行业高海拔地区潮湿雨雪复杂环境下的无人示范,成为世界范围内有色行业首个实现矿卡全无人编组运行的项目。项目自 2020 年 9 月启动建设以来,完成多项里程碑建设,实现无人驾驶技术和线控技术的全覆盖。2020 年 11月,项目完成两台 TR50 和一台挖机的线控改造工作;2021 年 1 月,进入试运行阶段;2021 年 7 月,实现安全员下车的全无人空载测试;2022 年 1 月,实现安全员下车的全无人重载作业;同月,实现安全员下车的完全无人化重载拉运测试。云锡集团华联锌铟无人驾驶矿卡见图12。2022 年 1 月,全国首个传统码头全流程智能化改造项目迎来试投产。厦门港海润码头因智能化改造需要,应用自动驾驶水平运输设备(Intelligent Guided Vehicle,IGV)对海润码头所有桥吊、轮胎式龙门吊进行智能化改造升级,实现了船舶装卸智能化、堆场作业自动化,构建新一代堆场平行布局、轮胎龙门吊侧边装卸的集装箱码头全智能化作业工艺。其中,IGV 可通过 5G 网络通信定位,实时接收并精准执行运输指令,同时根据周边环境自动做出微调、避让等动作,安全穿行于码头堆场之中。厦门港海润集装箱码头现场见图13。图13 厦门港海润集装箱码头现场本文摘选自《中国智能网联汽车产业发展年鉴2022》一书。《中国智能网联汽车产业发展年鉴2022》从科学角度,对我国智能网联汽车产业发展情况进行了全面系统的梳理和分析,作为产业的观察者持续紧跟产业发展节奏,密切关注产业发展态势,既从受众的角度让广大读者了解中国智能网联汽车产业发展的现况和趋势,又从专业角度客观评价智能网联汽车创新技术和产品。该书有助于地方政府、汽车行业相关企业、研究机构、社会公众等了解中国智能网联汽车产业发展的最新动态,意在为政府部门出台智能网联汽车产业相关政策法规和企业制定相关战略规划提供必要的借鉴和参考。