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特斯拉的核心竞争力分析:软件定义汽车,颠覆传统汽车时代

发布日期:2020-08-10

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SDV 成为未来趋势,**行变革

数字技术已经渗透到人们生活的各个角落,作为交通工具的汽车,逐渐由机械驱动的机器向软件驱动的电子产品过渡。

在这个趋势下,汽车产品和内部系统的竞争法则将发生改写。整车企业以往的技术工程核心是发动机和变速箱,而展望未来,给汽车配置足够强大的感应器、软件、计算能力以及外部与车辆连接的网络平台,会越来越重要。

汽车行业发展新趋势,SDV 成为必然方向

软件定义汽车(Software Defined Vehicles,SDV)是软件在车辆中扮演的角色逐步放大,纵观汽车发展历史,从*开始的“机械定义汽车”到“电器定义汽车” 再到“电子定义汽车”*后到现在的“软件定义汽车”。

一方面是汽车电子占整车成本逐渐提高,根据摩根斯坦利研究中心的调查结果,到 2020 年,车辆的软件价值占车身本来价格的比例为 40%。

另一方面车联网、自动驾驶技术的发展,以及国家政策的逐渐推进,加速汽车智能化发展。

2017 年 4 月,工信部联合国家发改委、科技部发布的《汽车产业 中长期发划》指出,未来我国汽车强国建设路线上以智能网联汽车为重要突破 口,**整个产业转型升级。

2018 年 1 月国家发改委印发的《智能汽车创新发展战略(征求意见稿)》提出,到 2020年智能汽车新车占比达到 50%。

2019 年 9 月国务院发布《交通强国建设纲要》,指示加强智能网联汽车(智能汽车、 自动驾驶、 车路协同) 研发,形成自主可控完整的产业链。

车辆除了本身的驾驶属性外,服务属性逐渐增加,比如通过车联网实现内容的推送,通过 OTA 实现车辆的个性化定制等。

半导体行业的迅速发展,车载芯片的主频存储空间和算力有预置空间。传统的 MCU(控制器的微处理器)的 ROM 和 Flash 均是按照 K 来计算的,主频一般 处于 4M、8M 较低的水平,而现在半导体行业在摩尔定律的作用下,已经把车载芯片的主频提升到几百兆甚至更高的级别,存储空间问题也已经解决。

因此, 现在的控制器设计基本都会预留一定比例的算力和存储空间供后续升级使用, 为 SDV 提供硬件支持。

移动互联网的发展,提供移动端物质基础,并为消费者教育做好铺垫。在今天, 软件付费已经成为了一种习以为常的事情。移动互联网的普及建设了移动支付渠道、手机的 APP 和云,为 SDV 提供了重要的物质基础。而软件需要付费才能使用的观念的普及,让用户对于知识付费也不再排斥。

新能源汽车的崛起,促使竞争加剧,激发了汽车行业活性。电动车降低了造车 的门槛,使许多互联网行业的从业者涌入到造车领域,一方面加剧了行业生存 资源的争夺,另一方面也使传统的行业有了新的动能。

融入互联网思维的造车新势力给传统造车行业带来了很大冲击。通过软件付费的思想已经被广泛接受, 这让 SDV 的发展有了广泛的群众基础,因此传统的OEM们将软件提升到了战略的高度。

SDV 颠覆传统汽车价值,重塑产品价值链

汽车不断进行智能化、网联化、电动化、自动化的发展,软件、芯片、计算能 力等变得越发重要,其地位有望超越发动机、变速箱、底盘传统三大件。

正在颠覆传统的汽车价值链并影响其所有利益相关者。新科技、软件公司的涌入带动了供应链管理的扁平化、边界模糊化,推动产业竞争要素发生本质变化,带动供应链生态体系变革。

在传统封闭式供应链的汽车制造商在整条供应链中只负责一个环节,主要担任汽车研发制造的角色。

而在新生态体系中各大汽车制造商抓紧打造自己的生态体系,并且从汽车全生命 周期出发,服务覆盖整个产业链条。

产业核心竞争要素发生转变。传统汽车核心竞争要素为四大类:造型与工程设计、动力总成、底盘和电子电器,这些占据了整车绝大部分的成本;

而现在智能电动车核心元素颠覆了传统模式,新的三大核心竞争要素为:硬件、软件和服务。

根据麦肯锡的调查,汽车软件和电气电子元件(E / E)市场预计复合年增长率为 7%,该市场将从如今的 2380 亿美元增长至 2030 年的 4690 亿美元。

软件在 D 级车整车价值中所占的比例有望在 2030 年达到 30%。将成为未来汽车行 业*重要的领域。

新四化浪潮推动汽车软件服务业务快速发展

随着汽车新概念的不断普及,新四化的浪潮推动汽车软件服务业务快速发展。

汽车行业的重点将从依靠硬件驱动的产品逐步进行转移,当下的新产品应当是 由硬件+软件同步驱动的产品。

据麦肯锡预测,全球汽车软件与硬件产品内容结构正发生着重大变化,2016 年软件驱动占比从 2010 年的 7%增长到 10%,预计2030 年软件驱动的占比将达到 30%,届时硬件驱动占比仅为 41%。

性能与功能双预置,实现软件定义汽车

当前车企主要通过对硬件的主要功能进行提前预置,从而实现后续的逐步更新升级。

硬件预置:传统的汽车销售模式是按照硬件配置的有无和性能来决定价格,而 SDV 是通过软件的不同配置来决定车与车之间的差异,每辆车之间的硬件完全 一样,但功能与体验却各有不同。

车企在产品设计之初需提前将软硬件预设计好,在 SOP 的时候把将来用于扩展功能所需硬件预置进去,后续通过软件的升级或者功能开放来收回这部分成本。

比如特斯拉的 AutoPilot,采用的是硬件预 置,后续通过软件开放权限和更新升级来进一步收取相关费用。

性能预置:性能预置分为两个方面,控制器算力预留,为将来提供更多的软件 功能而事先留出空间,可以增加软件功能或算法等。

由于 AI(人工智能)在车 上不断的应用,所需要的算力也大幅度提升,而将来 AI 的算法的不断提升究竟 需要多少算力,没有人能够准确的预估,所以实际情况中会多预留出一些,以免将来需要通过更换硬件来进行升级。

性能预留,如加速性能提升,续航里程 提升,图像的清晰度提升,音响效果提升等。

例如 2018 年 6 月,美国权威杂 志《消费者报告》发现, Model3 刹车距离比皮卡福特 F-150 要长。ElonMusk 接受了《消费者报告》的批评并承诺通过 OTA 尽快解决此问题。在不到一周 时间,特斯拉通过一次 OTA 升级解决了该个问题,《消费者报告》重新测试后发现,升级后的 Model3 刹车距离缩短了5.8米。

汽车新四化发展,OTA 应运而生

汽车新四化(电动化、智能化、网联化、共享化)是行业公认的趋势,电子部分和软件的重要性变强,意味着整车的复杂度升高。

和硬件相比,软件是车里迭代*快、*容易个性化的部分,也是亟需进行系统化管理的部分。

车辆无论是遇到软件故障还是更新,线下店维修和召回的模式,从覆盖范围和复杂度上是越来越难管理。

而OTA技术具备减少召回成本、快速响应安全需求、提升用 户体验等多种优势,是未来智能化汽车时代的必然选择。

智能化和网联化发展,OTA 进入汽车领域 OTA 技术的英文全称为 Over the Air Technology 中文翻译是空中下载技术,通过移动通信的空中接口实现对汽车设备及 SIM 卡数据进行远程管理的技术,简单理解就是通过移动通信技术进行无线系统升级。

这项技术*早源于手机,近几年在汽车行业普及开来。

OTA 技术的发展经历了四个阶段:

1)萌芽阶段

2)娱乐系统和网联模块本身更新阶段

3)动力总成和安全系统更新阶段

4)未来可能的更新汽车的核心运算单元(各个区块的域控制器) OTA 系统升级,分为软件升级和硬件升级,即通常所说的 SOTA(Software Over The Air)应用软件升级和 FOTA(Firmware Over The Air)固件版本在线升级。

FOTA 固件空中升级:指通过云端升级技术,为具有连网功能的设备:例如手机、平板电脑、便携式媒体播放器、移动互联网设备等提供固件升级服务。

SOTA 软件空中升级:偏向于应用软件升级。

OTA 架构:包含 OTA 云端、OTA 终端、OTA 升级对象三部分。

OTA 云端为 OEM 专属的云端服务器平台,OTA 终端采用 Tbox,OTA 升级对 象按功能域划分,分为动力系统域、车身系统域、影音系统域、ADAS 主动安 全域,分为四个不同的功能安全等级。

OTA云端:OTA云端也称为OTA云服务平台,包含 OEM支持OTA升级的 ECU 全部的完整的升级包。OTA 云端的设计要求是独立的平台,支持多车型、多型 号规格、多种类型 ECU 软件的升级。

OTA 云端的框架结构主要包括五部分:OTA 管理平台、OTA 升级服务、任务调度、文件服务、任务管理。

OTA 终端:OTA 终端主要包含 OTA 引擎和 OTA 适配器,其中 OTA 引擎是一 个连接 OTA 终端与 OTA 云端的桥梁,实现云端同终端的安全通信,包括升级包下载、升级包解密、差分包重构等功能。

OTA 适配器是为兼容不同的软件或设备的不同更新逻辑或流程,根据统一的接口要求封装的不同实现。

升级适配器由需要 OTA 升级的各个 ECU 软件实现提供。

OTA 升级对象:汽车 OTA 升级对象对象主要包括影音系统,ADAS 软件,以及车内嵌入式 ECU。

嵌入式 ECU 通常采用软件备份功能,即 ECU 内部用于两 片区域,一部分用于存储当前运行的程序,一部分用于存储备份程序。

除第一次安装或者设备下线时,ECU 内部只有一份软件外,之后安装的软件都会与上一份共存。

当前运行的是*新的软件,如果升级过程中发生错误或者刷写的程 序不能运行,ECU 内部自动回滚至上一版程序,保证车辆的可靠性。

远程升级服务,综合提升汽车体验与性能 近几年智能传感器技术、大数据、人工智能、5G 通讯技术等技术快速发展加持 下,汽车也在经历史无前例的变革。

在过去,汽车上的发动机、底盘等硬件是汽车的主体,而未来的汽车,软件的地位和规模将加速上升,占据越来越大的比重。

伴随着软件的发展,软件需要不断的升级。因此,OTA 作为智能网联汽 车必备的基础能力之一,其价值也在行业内达成共识,越来越多的车企将远程 升级纳入智能网联汽车战略规划之中。

汽车 OTA 主要优势:

1)使用 OTA 系统快速修复软件缺陷:可以快速高效修复汽车本身存在的一些 系统性的缺陷。在一般情况下,传统的汽车厂商在发现旗下某款产品存在系统 BUG 的时候会进行统一召回,整个过程非常的繁杂,费时费力。

据统计,2018 年和 2019 年我国国内汽车召回总量分别为 1242 万辆和 641.7 万辆。

有了 OTA 升级以后,无需再去 4S 店,直接在汽车上通过厂商推送的更新包升级即可, 提高了客户体验,也减少了厂商线下维修成本。

2)缩短新产品、功能开发上市周期:车企使用 OTA 的方式向终端客户推送新 产品、新功能,用户在第一时间可以随时随地进行更新使用,极大程度地缩短 了新产品和新功能的开发上市周期。

3)收集用户数据,为大数据布局:通过 OTA 系统手机终端用户实际用车数据, 分析用户车辆及使用情况,针对性修改软件功能和参数,并且为日后大数据的 业务开展做铺垫。

4)提高用户体验,提升用户粘性:进行界面优化更新,提升人机交互体验。汽 车连接互联网,改变了过去销售是研发过程结束的汽车销售模式,使销售成为 厂商与客户互动的开始。

汽车 OTA 应用的意义:

1)提高用户体验,延缓汽车产品过时周期。OTA 的意义在于提供不断升级更 新的服务,通过软件的迭代更新,实现更多的可能性,提高用户体验,延缓汽 车过时周期。

2)提高车型研发效率,提高车型迭代质量、改善用户体验。研发人员对客户反 馈响应不及时是导致车型满意度无法快速提升的关键。

某些已售车辆的缺点一 般需要用户通过一线的售前或者售后人员层层反馈到研发部门,研发人员优化 后再将升级代码发回服务站,*后多次交叠才能完成,导致升级的实时性和效 率较低,并且多数用户也只有在购买新车型才能感受到功能的升级,对已售出的车辆无法做到及时更新。

而在智能汽车OTA时代,研发人员更新完软件代码, 能够快速传达到用户,增强驾驶员体验,提高用户满意程度。

3)OTA 成为车企发展新方向。OTA 也是智能汽车技术的一个重要的功能,用 户需求和车企售后维护都需要。

这项技术将随着整车企业对软件能力、网络能 力、产品全生命周期需求的把握,变得越来越重要。

如果汽车厂没有重视 OTA 研发,无法持续更新软件、没有办法做双向的沟通跟交流,没有办法组成有用 的服务跟应用供车主使用,则有可能被边缘化。

汽车网联化和智能化不断提升,OTA 有更大市场需求 汽车网联化和智能化的发展,新车车联网配置占比提升。OTA 的发展与汽车网 联化和智能化的推进息息相关,而近两年,这两方面的发展正在提速。

2017 年 上市的新车中车辆联网配置占比达21%,高于2016 年上市新车配置占比16%。

接下来,随着新车型的推出,车联网装配比例将继续提升,到 2020 年,中国 车联网用户将从现有的 700 万,增长至 2020 年的 4400 万左右,渗透率将达到 18.1%。

对 OTA 产生重大影响的车联网市场当前也正处于成长阶段,其快速的发展有利于 OTA 的加速成长。

在 SOTA 方面,装配量和装配率在迅速提升。据佐思汽 研数据,2018 年中国乘用车 SOTA 装配量为 239 万辆,装配率为 11.8%;2019 年增加至 383.8 万辆,同比增长 60.6%,同时装配率提高至 19%。

咨询机构 ABI Research 在一份报告里预测,到 2022 年将有 2.03 亿辆部汽车能通过 OTA 方式更新软件,其中至少 2200 万辆汽车还能通过 OTA 更新固件。

政策推动行业发展。根据《电动汽车远程服务与管理系统技术规范》规定,从 2017 年 1 月 1 日起,新生产的全部新能源汽车安装车载终端,通过企业监测平 台对整车及动力电池等关键系统运行安全状态进行监测和管理。

公共服务领域车辆相关安全状态信息要上传至地方监测平台。在信息上行监管的同时,电池 (主要指 BMS)、电机、T-box 都会产生 OTA 需求。

特斯拉整车 OTA 标杆,打开汽车智能化大门 业界公认,特斯拉是第一家做到整车 OTA 的车企。

之所以能做到高频的升级, 是因为它遵循了软件定义汽车的模式,从系统架构设计之初便考虑周全。

通过采用集中式的电子电气架构,将传感器、ECU、线束、电子电气分配系统整合, 实现了整体的配置和功能。

特斯拉电动车拥有整车实现空中下载(over-the-air;OTA)软件升级的能力。

不仅可透过 OTA 将软件升级发送到车辆内的车载资通讯(telematics)单元,更新车载信息娱乐系统(IVI)内的地图和应用程序(App)以及其他软件,还可以直接将软件增补程序传送至有关的电子控制单元(ECU),以实现安全、可靠的功能升级。

根据统计,从第一款 ModelS 上市开始,截止到 17 年 3 月份的 5 年时间里, Tesla 总计推送 25 次 OTA 升级(不含小版本)。

涉及各大功能域、至少 22 个 控制器。在这其中:中控屏更新 21 次,更新内容囊括 bug 更新/显示/报警/交 互/控制设置等方面,几乎每次更新都会涉及;

动力及电池系统相关更新11次, 包括能量管理/热管理/性能优化/车载充电等方面;座舱系统相关更新 10 次,包 括雨刮/座椅/PE/门把手/鸥翼门等方面。

传统车企追赶特斯拉在研发 OTA 过程中所面临的困境。

1)任何一项技术的研 发都需投入大量的人力、物力、财力,传统车企重新研发固件的升级,将面临 更多技术难点;

2)与特斯拉直营不同,传统汽车制造商拥有很多经销商合作伙 伴,经销商通过各种增值服务来获取利润,而 OTA 无疑将打破这一关系;

3) 网络连接毕竟是有风险的,防止大规模的黑客行为,车企还需做很多安全工作。特斯拉是造车新势力的标杆,给传统汽车行业带来了****的冲击。有分析师提醒传统汽车应对特斯拉快速的创新步伐保持警惕,因为它可能彻底颠覆传统汽车行业。

事实也如此,特斯拉整车 OTA 的问世,给消费者带来了极大的便 利和****的用车体验。

OTA 系统同行业对比方面,国内当前能够真正意义上进行 FOTA 的车企我们选 取了理想、小鹏和蔚来进行对比。

蔚来汽车在稳定性和功能性两个层面有明显进步。稳定性层面:2018 年蔚来汽 车由于软件问题频频出现在各大网站头条,而 2019 年蔚来汽车销量提高了 2 倍,但是爆出的问题大幅降低。

功能性层面:蔚来汽车已具备 FOTA 能力,可以实现通过 OTA 对车机、辅助驾驶、动力三大块内容都进行了优化和升级。

理想汽车以 OTA 方式对理想 One 的底盘动力系统、信息娱乐系统和电气电控 系统进行升级。

2019 年 12 月至今,理想 One 已推送 6 次 OTA 软件升级,为用户打造持续提升的用车体验。

预计 2020Q3,理想 One 还将推送新一轮 OTA 软件升级,带来 QQ 音乐、微信读书、腾讯新闻等全新应用。

小鹏汽车自 2019 年 1 月的首次 OTA 到 2020 年 6 月 23 日,G3 一共完成 12 次 OTA 升级,新增59 项功能,逾 1912 项功能优化升级,平均一个半月就 有 1 次 OTA 升级。

通过综合对各品牌 OTA 当前功能的对比,特斯拉 OTA 依然属于行业标杆。

1) 技术全面**,在 FOTA 中更加凸显。能够通过 OTA 对动力系统和底盘系统均 进行有效的功能新增和功能优化。

2)产品具有先发优势。产品对新能源汽车进 行了*先定义,并且在用户体验、系统成熟和稳定性方面均处于行业**地位。

3)新能源汽车玩法创新。特斯拉开创了新能源汽车的玩法,并且目前仍然具备**的能力。

中国车企发展迅速,行业差距不断缩小。特斯拉产品力在当下行业**,但是通过对比发现,中国车企仅短短几年的发展,无论在固件更新还是软件更新方 面均能够实现拓展与优化功能,未来发展可期。

OTA 成为未来发展主旋律,同时也充满挑战

众多新车企OTA 升级方式搭载,节约大量成本。作为装备有自动驾驶功能 的车型,很多车企也会采用 OTA 升级的方式进行搭载。

蔚来是国内比较早应用 OTA 的企业,比亚迪、小鹏和威马在 2018 年底也都先后以不同形式推出了 OTA 功能。

据咨询机构 ABI Research 的一份报告预测,到 2022 年将有 2.03 亿辆汽车能通过 OTA 方式更新软件,其中至少 2200 万辆汽车还能通过 OTA 更新固件。

咨询机构 IHS 预测,汽车制造商从 OTA 软件更新中节省的成本将 从 2015 年的 27 亿美元增长到 2022 年的 350 亿美元。

OTA 的布局亦对车企提出了新的要求和挑战。

安全层面,当汽车通过 OTA 升 级的话等于是全面开放的,一些机密文件很可能会被一些不法分子利用一些手段窃取,因为现在的车电控单元太多,手刹电子的,方向盘电动、ACC 自适应巡航的等等,这些都是可以通过网络可控制修改的,当然更为重要的就是现在很多车渐渐的支持无人驾驶,一旦开放不免对安全造成一定的隐患。

管理层面,以前我们车要升级都要去经销商升级,升级同时会帮你检测车辆然后推 广一些用品和服务,一旦 OTA 全面实行难免会使客户与经销商的接触少了很多, 所以如何管理经销商形成新的营销体系也是非常重要。

OTA 发展需要经历一个逐步增长的过程。OTA 升级的车型出现。从车联网的发展方面来看,相关数据示,目前中国市场在售车型车联网配置装配率较低,仅 有 13%,另有 2%的车型可选配。

尽管根据多方预测,2020 年国车联网市场规 模将达到约 338 亿美元,但不可否认的是,车联网发展并非一蹴而就,中间需要经历一个逐步增长的过程。

而由此也不难得出,OTA 的车内应用同样会经历类似的过程。

软件定义汽车,智能座舱先行

智能汽车的发展伴随着智能化、网联化这两大风口,其重要性日益凸显。在实现自动驾驶之前,汽车座舱正在成为聚拢车载互联网、智能交互、新型材料等技术的阵地,车内空间的形态从*早的出行工具角色转变成一个移动的智能空间。

智能座舱开启乘车新体验

智能座舱是相对传统座舱而言的。传统座舱一般是采用机械式仪表盘和内嵌式 中控液晶屏,各个系统是相互独立的。

智能座舱通过搭载智能化/网联化的车载 设备或服务,主要构成包括车载信息娱乐系统(主要是前座中控屏)、液晶仪表 盘、中控大屏、抬头显示(HUD)、 流媒体后视镜、车联网模块等。智能座舱 中各项功能集成整合为一个系统,在一套芯片和软件驱动下实现全部功能。

得“人-车-路-云”之间的交互内容更加丰富,各系统信息充分融合;可以实现个性化定义,使驾驶人和乘车人有更佳的体验。

智能座舱是实现智能座舱各项子系统及功能的软硬件架构。它包含硬件和软件两大部分:硬件部分主要是指域控制器和各种芯片等组成的硬件平台;

软件部分主要是指由操作系统、Hypervisor、中间件、支撑工具等组成的软件平台。

随着芯片、软件等技术的不断提高,一芯多屏多系统的一体化座舱平台成为下 一代座舱的主流趋势。一方面可以实现系统整合、降低成本;另一方面实现了 传统座舱不能满足的多屏互联、智能交互、智能驾驶等场景化功能需求。

智能座舱是实现汽车智能化的必要条件之一

智能驾驶舱是汽车智能化的综合体现之一,除了改善驾驶/乘车体验之外,更为重要的是与汽车底层硬件甚至是更为根本的技术架构的革命相关。智能驾驶舱的发展是汽车实现智能化的必要条件之一。

1)集成更多信息和功能,提升驾驶/乘车体验。传统驾驶舱中,如摄像头等感 知设备的数量与网络媒体服务的内容均十分有限,座舱内所集成的信息和功能 均显单一;智能驾驶舱中可集成多类传感器所收集的信息,强大的通信功能和 智能化软硬件亦允许融入更为丰富的网络媒体服务,故而可提供更为丰富的信息和功能服务。

传统驾驶舱多是机械工业的产物,外观仍属于大工业时代的旧时风格,而智能 驾驶舱在当前阶段,“中控大屏+数字化仪表”的组合是智能驾驶舱*具代表性 的体现,是近 2-3 年多数车企在座舱设计方面的重要发力点。

智能中控大屏主要由触屏、语音等方式控制,融入更加丰富的显示内容和功能,尤其是安卓系统正在迅速普及,相比于仅支持 CD/DVD、导航、倒车影像等的 Linux 系统,具有更加丰富的应用生态和拓展性;

数字仪表相比传统机械仪表的*大优势则是可以显示内容可灵活切换,从而可以显示更多的车辆状态信息,且可纳入天 气、路况、地图、导航等功能,还可以与手机互联互动,两者的结合无疑会在 很大程度上提升驾车体验。

2)与底层芯片升级紧密相关。从底层芯片模组的角度来看,在传统驾驶舱之中, 中控台、仪表盘等均是分离式的系统,由独立的芯片模组提供驱动支持。

而在智能驾驶舱时代,随着芯片技术的发展以及算力的提升,“一芯多屏多系统”正 在迅速成为趋势——即由同一芯片模组同时支持中控大屏、数字仪表、后座娱乐屏等多类舱内智能设备和服务。

在“一芯多屏多系统”的基础上,软件在汽车座舱内的重要性日益加强,其复杂度和开发难度也一并上升。

除了芯片模组之上更为复杂的驱动程序与部署于 各类屏之上的操作系统,用以支持多屏多设备之间互动的中间件以及如语音、 视觉、情感识别等智能算法愈发的重要;而且,随着空调、座椅等车内设施趋 于智能化,软件对车内硬件的控制范围也进一步扩大。

3)是软件定义汽车的重要构成。从更为根本的产业技术趋势来看,汽车的功能定位将从传统的移动出行工具逐步进化为一个融合娱乐、办公、生活等多类属 性为一身的移动智能空间——即智能汽车。

相比于传统“功能汽车”以动力传动和底盘系统为核心,智能汽车的功能更加多元化,其核心能力由灵活的软件定义,并借助丰富的网络资源获得额外的赋能。

结合电动化、智能网联化、自动驾驶化的长期趋势和现阶段发展方向来看,下一阶段的汽车 EEA 至少应会形成动力总成、智能驾驶舱、智能驾驶三个DCU。

另根据 NVIDIA 的展望,在未来的智能汽车中,智能驾驶舱芯片、自动驾驶芯 片将成为*为重要的两类车载芯片,且两类芯片近年的市场空间体量也大致相当。

相应的,无论是用于驱动座舱的操作系统及智能算法,还是用以控制车身的自动驾驶实时操作系统,均将是下一发展阶段汽车中*为重要的软件构成。

综上,在软件定义汽车的大趋势下,智能驾驶舱是汽车基础架构革命的一部分。

全球智能座舱市场快速增长,中国市场增速抢眼 2015 年后,随着人工智能技术的兴起,大批风险资本开始关注人工智能在交通出行方向的应用。

在自动驾驶技术快速发展的同时,消费者在汽车中有了更大的自由度,所以提高整个乘坐品质和行驶体验的智能座舱产品逐步走进大众的视野,相关市场也得到较快发展。

全球智能座舱行业市场保持快速增长,中国市场增速抢眼。根据 ICVTank 公布 的数据显示,2019 年全球智能座舱行业市场规模达 364 亿美元,同比增长10.3%,随着人们乘车体验要求的提高,智能座舱将加速普及,全球智能座舱行业市场规模将保持快速增长,预计到 2022 年,全球智能座舱行业市场规模有望达 461 亿美元,年均复合增长率达 8%。

中国作为全球汽车行业发展潜力*大的市场,2019 年中国智能座舱行业市场规模达 441.1 亿元,随着中国市场消费升级,智能座舱加速应用,中国智能座舱行业的市场规模将保持高速增长,预计到 2025 年市场规模将达到 1030 亿元, 年均复合增速达 13%,高于全球增速。

硬件设备渗透率将不断提高。智能座舱的硬件主要分为4 大部分:中控大屏(包 括车载信息娱乐系统)、流媒体中央后视镜、抬头显示系统 HUD、全液晶仪表。

中控屏是智能座舱的主要硬件之一,目前汽车中控屏在新车中的渗透率已经达 到 80%,是智能座舱硬件设备中渗透率*高的设备,预计到 2025 年其渗透率 将达到 100%。

流媒体中央后视镜、抬头显示系统的渗透率分别为 7%和 10%, 预计到 2025 年两者的渗透率均会提升至 30%;全液晶仪表目前渗透率为 30%, 预计到 2025 年其渗透率将提升至 70%。

语音控制将逐渐成为标配。2019 年国内汽车智能语音市场规模为 14.8 亿元, 其新车渗透率到 2019 年底已达到 53%,目前科大讯飞以市占率 55%占据国内第一,其 2019 年汽车智能语音出货量 600 万套,收入3.7亿元。

未来,语音控制渗透率有望逐步提升,预计 2020 年语音控制新车渗透率将达到 60%,语音控制将逐渐成为智能座舱的标配。

中科创达推出 E-Cockpit 智能互联驾驶仓 4.0,7 年先发优势突出

中科创达早在 2013 年就前瞻性布局新一代智能网联汽车业务。近年来,国内外知名车企纷纷与公司签订长期合作协议。

2016 年,公司通过收购专业车载系统厂商北京爱普新思电子技术有限公司和北京慧驰科技有限公司,以及芬兰 Rightware 公司 100%股权,外延补充公司汽车业务的技术短板。

集成软件平台、操作系统、Kanzi、机器视觉形成的完整智能驾驶舱解决方案。这也是中科创达现阶段主要商业化落地的产品。

内生外延相结合,中科创达打造全球**的智能驾驶舱软件解决方案。公司从 2014 年开始正式进军汽车行业,经过 5 年的努力和沉淀,内生外延并举打造了基于多操作系统(Android、 Linux、QNX、T-KERNEL 等)、多平台(高通, TI,NXP,瑞萨,英特尔等)面向智能驾驶舱的中控娱乐信息系统、数字仪表、 高级辅助驾驶等软件平台解决方案,核心产品和技术包括 UI/UE 工具、Kanzi 人机交互引擎、车内互联方案、Kanzi Connect、FOTA、自动化测试、嵌入式人工智能引擎和智能视觉等,从而帮助 Tier1、OEM 客户在早期开发和验证应 用以及 UI/UE,提升多方协同开发的效率,缩短研发周期。

围绕“Kanzi ”,打造智能汽车生态。结合自身的智能终端操作系统技术 +Righware Kanzi 3D 开发技术+智能视觉技术,公司形成了完整的智能驾驶舱生态平台。

E-Cockpit 智能驾驶舱 4.0、Kanzi 和 Kanzi Connect 是公司目前 *主要智能网联车产品。

1)E-Cockpit 智能互联驾驶舱 4.0:这套驾驶舱解决方案包括一块全液晶仪表、 一块中控大屏和一块副驾驶屏幕。

其特点优势在于:基于硬件虚拟化 (Hypervisor)技术实现了一芯片双操作系统环境,让全液晶数字仪表端运行 在安全的操作环境上,而中控和副驾娱乐运行在 Android P 系统;进行了系统 性能的深度优化,使得整个智能驾驶舱系统启动时间大大缩短;

实现了包括 Cluster、IVI、PSE、HVAC 以及智能终端的多屏互联软件方案;融合了 Face ID 人脸识别技术,可自动识别驾驶员身份,DMS 驾驶员状态监测可以识别驾驶者 闭眼、低头、转头等影响驾驶安全的行为状态,并通过语音报警进行提醒。

2) Kanzi:一款为智能驾驶舱量身打造的 HMI 开发工具,Kanzi UI 是其核心工具。

Kanzi UI 将仪表盘从以往的机械式、单色液晶屏式升级为数字仪表盘, 使其拥有动态 3D 图像显示和多种人机交互功能。

3) Kanzi Connect:是一个完整的跨平台的 UI 解决方案,能够帮助实现多屏互动功能,甚至个人移动设备(如智能手机、平板电脑)在汽车仪表盘的 IVI 控 制台上展示。

公司曾于 2017 年 12 月发布全球首款基于 Qualcomm Snapdragan 820A 平QNX Hypervisor2.0 智能驾驶舱解决方案。

其中,数字仪表盘和 IVI 以 Rightware 的 Kanzi3D 开发工具作为引擎创建的,具有丰富功能和炫酷视觉 体验的人机界面;

利用 Kanzi Connect 实现全数字仪表盘、IVI、手机互联等 多屏联动;并通过 QNX Hypervisor 2.0 操作系统虚拟化技术实现将数字液晶 仪表、IVI 信息娱乐系统、信息化高级驾驶员辅助系统等多个操作系统合并到单一的高通 820 芯片系统(SoC)上,大大缩短了系统设计成本、尺寸、重量和 功率;同时实时和安全管理应用并分离关键应用和普通应用。

发布智能驾驶舱解决方案之后,公司持续产品迭代,截止 2020 年 1 月,公司智能驾驶舱解决方案已经升级到 4.0 版本。

从智能座舱到第三生活空间,逐步转变升

随着汽车行业高速发展的主要驱动力已经由过去供给端的产品和技术驱动逐步 转换为不断提高的客户需求驱动。

消费者对汽车的认知也逐渐从“单一的交通 工具”向“第三空间”转变,而座舱则是实现空间塑造的核心载体。

同时,5G、 AI、大数据、人机交互(HMI)、汽车芯片与操作系统技术的进步将推动智能座舱未来的发展,甚至引发变革。

智能座舱系统的开发也并非一蹴而就,它是经过一整套研发测试流程,循序渐进、不断完善的。

展望未来,智能座舱将会有三大趋势:

多模化人机交互。除了传统的触觉外,还包括国内视觉、语音识别、增强/虚拟 现实等多种感知手段,并且在底层将各类信息充分融合,在安全的前提下,将*有效的信息呈现,打造*舒适的座舱氛围。贯通式应用场景。随着物联网的深入发展,智能座舱将与智能家居,智能办公, 智能娱乐等场景打通,让用户真正体验到万物互联。管家式个性服务。大数据时代到来,通过对用户数据的不断获取和分析,智能 座舱对用户提供更具针对性、更具个性化的“私人管家式”服务将成为趋势。市场政策双驱动,ADAS 获井喷发展

感知、决策和执行,ADAS 三大工作原理 先进驾驶辅助系统(Advanced Driver Assistance System),简称 ADAS,是利用安装于车上的各式各样的传感器, 在第一时间收集车内外的环境数据, 进行静、动态物体的辨识、侦测与追踪等技术上的处理, 从而能够让驾驶者在* 快的时间察觉可能发生的危险,以引起注意和提高安全性的主动安全技术。

ADAS 采用的传感器主要有摄像头、雷达、激光和超声波等,可以探测光、热、 压力或其它用于监测汽车状态的变量, 通常位于车辆的前后保险杠、侧视镜、 驾驶杆内部或者挡风玻璃上。早期的 ADAS 技术主要以被动式报警为主,当车 辆检测到潜在危险时, 会发出警报提醒驾车者注意异常的车辆或道路情况。对于*新的 ADAS 技术来说,主动式干预也很常见。

ADAS 主要由三大系统构成:

1)负责环境识别的环境感知系统:其中负责感 应的传感器主要包括摄像头、毫米波雷达、超声波雷达、夜视仪等;2)负责计 算分析的中央决策系统:负责分析的主要是芯片和算法,算法是由 ADAS 向 无人驾驶进步的突破口,核心是基于视觉的计算机图形识别技术。3)负责执行 控制的底层控制系统:执行主要是由制动、转向等功能的硬件负责。按照系统功能可以将 ADAS 分为主动安全系统和被动安全系统,被动安全系 统又可以分为监测系统和预警系统。在 SAE 的阶段划分中,L0 发挥作用的主 要为被动安全系统,它可以辅助或提前警告驾驶员完成操作任务,如夜视辅助 (Night Vision)和车道偏离预警(Lane Departure Warning),但是无法取 代驾驶员进行操作;

从 L1 开始,主动安全系统介入并直接作用于制动或转向 系统, 分担驾驶员的工作,如自动紧急制动(Automatic Emergency Braking) 和自适应巡航(Adaptive Cruise Control)。

在 L2 主动安全系统和被动安全系统 相互协作,一起参与控制,驾驶员的工作变为监控周围环境。

感知、决策和执行,ADAS 三大工作原理。ADAS 工作原理模仿人体的生理机制,主要分为感应、决策和执行三个方面。

汽车的各类传感器(五官)收集关 于周围环境不同种类的数据,如图像、距离等,进行标志、行人的辨识、侦测与追踪,并将信息传输到中央处理芯片(大脑),再结合导航仪地图数据,利用相关算法进行计算(思考),根据计算结果做出反馈,通过汽车部件(肢体)执行,完成汽车的驱动、制动或转向等功能。

首先是环境感知:不同的系统需要使用不同类型的车用传感器,包含摄像头、 毫米波雷达、超声波雷达、红外传感器、CCD/CMOS 影像传感器及轮速传感器 等,来收集整车的工作状态及其参数变化情形,并将不断变化的机械运动变成 电子参数(电压、电阻及电流)。

这下传感器数据作为下一步运算分析和预警及控 制的依据。

举例来说,车道偏离警告系统使用 CMOS 影像传感器、夜视系统则使用红外线传感器、适应性定速控制通常使用雷达、停车辅助系统则会使用超声波等。

其次是运算分析与指令下达:电子控制单元或域控制器会在针对传感器所收集 到的信息进行运算分析处理,然后再向控制的执行装置下达动作指令。

*后则是执行动作:包含油门、刹车、灯光、声响等系统都是属于执行器的范畴内,会依据控制器输出的讯号,来执行各种反应动作,让汽车安全行驶于道路上。

有效降低交通事故率,ADAS 为旅程保驾护航 2019 年全国交通事故统计死亡人数 200113 人。

中国只拥有全世界 1.9%的汽 车,引发的交通死亡事故却占了全球的 15%。

事实上交通事故发生,很多都无法详细记载。因交通事故死亡人数所占总死亡人数的百分比为 1.5%,但国外特 别是发达国家的交通事故致死率却大大低于我国。

究其原因:

1)我国的交通状况比其他国家复杂,突发的交通情况较多。2)是 我国目前的交通法律法规还需继续完善。3)是我们广大驾驶人的各种不良驾驶 习惯造成的。按发生事故原因分析,驾驶员违章占70%—80%,机动车机械故障原因小于5%, 道路及相关设施占 1%,行人违章占 15%。绝大多数的交通事故发生,和驾驶 人的不良驾驶习惯有非常大的关系。

目前,无人驾驶还处在初级阶段,ADAS 作为一种安全辅助驾驶系统,对于提升行车安全的重要性不言而喻。

1)提高安全性:主动和被式安全系统有助于降低骂驶风睑,并*终实现事故零 死亡的目标。2)校正驾驶员不良驾驶习惯:校正驾驶员变道时不提前开启转向灯的不良习惯, 变减少因无故变道,让后方车辆误判而发生事故。3)保持安全行车距离:驾车时应该随巷一些外界环境的改变来调整安全距离, 比如天气变化,上下坡,弯道视野不濟的路口,路边的停车等,任何时候一旦 觉得有潜在危险,这个提醒的意义重大,谁也不能保证驾车过程精神高度集中。4)记录行车过程:提供声音和图像同步记录,为事故取证提供参考依据。新车装配率不断提升,市场渗透率也将看齐欧美,空间巨大在国内 2017 年的销售汽车中,就有 2869361 辆入市的新车安装有 ADAS 的主要功能,涉及到的车型高达 728 款,在所有车辆中的装配率为 13%,与 2017 年相比,到 2018 年又有大幅度增长,仅在 2018 年上半年中就有 1808483 辆 入市的新车装配上 ADAS 的主要功能,共涉及到 889 款车型,这个数已经超过 了 2017 年全年的量,在装配率上也比 2017 年进一步提升到了 16.42%。

还有欧美市场 ADAS 高级驾驶辅助系统参透率目前是 10%-15%,每年增长率 为 30%左右,中汽协预计国内将于 2020 年达到欧美水平,所以说国内 ADAS车主仅有两年的窗口期。

国内营运客车已提前一步进入 ADAS 阶段,下一阶段就是货运物流、乘用车及私家小汽车也将带来更多的机遇。

相关政策推动 ADAS 发展美国:自 2011 年起美国高速公路安全管理局 NHTSA 就宣布将汽车前撞预警 FCW 纳入车辆安全评分,并规定自 2018 年开始五星安全标准车辆必须配备自 动紧急制动 AEB 和碰撞预警系统。

欧洲:欧洲新车碰撞测试项目 NCAP 同样在汽车安全评分中列入了自动紧急制 动 AEB、自适应巡航 ACC 、车道偏离预警 LDW 等。

中国:中国虽然在 ADAS 相关标准立法比较滞后,但在中国智能网联汽车快速 发展的推动下,其相关安全法规也在日趋完善。

2017 年 3 月 发布的《营运客 车安全技术条件》中,明确提出 9 米以上的营运客车需要加装 LDW 和 FCW, 而符合规范要求的营运客车在2019年4月1日需要强制安装AEB系统。

所以, 部分 ADAS 功能的普及,背后其实是法规在推动。

据中国产业调研网估计,2025 年全球 ADAS 市场规模将达 275 亿欧元,2015~2025 年均复合增长率高达 17%。

市场对 ADAS 的需求还在持续增长,不但是因为用户对安全驾驶和安全出行越来越重视,也是因为监管机构要求的逐步收紧。

中国持续高增速的汽车销售量以及较低的 ADAS 渗透水平为 ADAS 提供了广阔的蓝海市场, 据预测,2020 年中国 ADAS 市场规模将达到 963 亿元, 平均年复合增长率达到 52%,远超国际市场增速。

现阶段,ADAS 系统主要还是被 ABCD 四大厂商(Autoliv,博世(Bosch),大 陆(Continetal),德尔福(Dephi))以及 Mobileye 把控,国内市场由于汽车工业起步晚,起点低,对于代表先进汽车技术的驾驶辅助系统开发力度不足,目前国家尚未出台推动驾驶辅助系统技术发展的相关计划。

而国内汽车生产厂家 受资金与研发实力的限制,在先进驾驶辅助系统研发方面的投入较少。政策方 面,目前中国也没有出台先进驾驶辅助系统相关技术的强制性安装法规,但针对在国内市场安装的日间行车灯和胎压监测系统,国家已经出台了强制性技术法规,并予以实施。

持续精进的行业龙头——特斯拉 Autopilot 细分领域龙头,无死角的辅助驾驶系统。特斯拉作为 ADAS 领域标杆,是各大 新势力造车甚至传统车企在 ADAS 领域发展过程中几乎都会对标的品牌和系统。

特斯拉目前在 Model S 和 Model X 上面采用的自动辅助驾驶系统集成了超声波传感器、前置摄像头、前置雷达和卫星高精密地图,用来侦测周围环境。

交付过程中,OTA 成为了关键。Tesla 虽然在所有车上面内置了自动辅助驾驶的硬件,但是真正把完整的自动辅助驾驶交给用户其实是一个不短的过程,而这其中促成这一切的关键是 OTA 空中更新——*初的 Tesla 只是拥有道路辅助警告,依靠每一辆 Tesla 都拥有免费的无线 3G/4G LTE 网络,通过 OTA 来获取*新的软件和功能进一步扩展辅助驾驶的潜力。

包括 Model 3 在内的所有 Tesla 车辆都具有实现完全自动驾驶功能所需的硬件。

特斯拉汽车通过空中软件更新不断改进,引入了新功能并改善了现有功能,使 汽车变得更安全、更强大。

ADAS 产品力特斯拉****:

据“42 号车库”公众号测试,测试车型为特斯拉 Model 3 HW3.0 / 宝马 X5 / 蔚来 ES6 / 理想 ONE,以下直接以车厂名称简称:

过弯能力测试:通过直道入弯的项目,检测车辆居中能力。通过测试结果来看, Model 3 可以保持 60km/h 的速度稳定入弯,而蔚来ES6 在 40km/h 的速度下才能准确入弯,该项测试结果:特斯拉>理想>宝马>蔚来

拥堵性能测试:分为四个项目:*低开启速度、*长启停时间、刹停相隔距离、 跟车响应速度。

这些项目能够测试出汽车在拥堵环境下的使用方便程度,以及是否容易被加塞。

通过测试来看 Model 3 出刹停相隔距离较弱,其他各项均* 接近人类驾驶,该项测试结果:特斯拉>理想>宝马>蔚来

自动辅助变道测试:此项目不是 L2 自动辅助驾驶的标配,但是直接影响了驾车体验。

宝马 X5 未配置该项功能未参与测试,特斯拉通过 6.2s 内*快完成变道 动作,并且可以识别道路虚实线位居第一,该项测试结果:特斯拉>理想>蔚来

特殊场景稳定性测试:特殊场景会对自动辅助驾驶的稳定性产生一定影响。

在雨天的状况下,Model 3、X5 和 One 均表现良好,但是 ES6 频繁需要驾驶员 介入,该项测试结果:特斯拉>理想>宝马>蔚来。

特斯拉成为 ADAS 领域龙头,中国车企具有较大发展空间

特斯拉硬件性能强大、实际产品力出众。特斯拉搭在了当前*强大的全自动驾驶硬件 Hardware 3.0,芯片算力达到 144Tops,远远超过竞争品牌。

并且在现阶段车型的车辆实际的测评当中,也是以各项结果冠军的成绩,毋容置疑地成为了 ADAS 领域标杆。

优秀的算法技术,充足的行驶数据。截止 2020 年 2 月自动驾驶日上,特斯拉 AI 总监透露,特斯拉已经累积了超过30 亿英里 Autopilot 行驶的数据,对于车企而言,足够大的数据量可以帮助企业非常高效地优化算法,目前特斯拉积累的路况数据是所有企业都无法企及的,所以在自动驾驶视觉识别算法上,特斯拉也拥有**的优势。

深耕本土特色化研发,成为国产车企的突破口。交通环境中交通法规和当地人 民的驾驶习惯都是**地方特色的,特斯拉作为一家美国车企,简单粗暴地把美式 Autopilot 的工作逻辑搬到中国肯定是有所不适的。

中国车企虽然在硬件和算法上有一定落后,但是也有时间空窗期,抓住地方特色为突破口,成为未 来发展方向。

智能汽车发展日趋完善,促进 ADAS 应用普及为了保障驾驶安全,减少交通事故:交通运输部和工信部先后发文公布 9 米以 上营运车 ADAS 强制安装规定和 ADAS 国家标准研究制定推进工作”,吹响国内 ADAS 高级驾驶辅助系统普及号角。

1)在所有在售车中,360 度全景影像、自动紧急刹车 AEB/前向碰撞预警 FCW 搭载率*高;5-10 万元低端车型也有相应 ADAS 配置。2)预计 2019 年 L2 级 ADAS 的搭载量将突破 80 万辆。2020 年起,ADAS 市 场将迎来爆发增长。3)政策硬性要求、主机厂打造产品差异化和消费者对新技术青睐是助推 ADAS 市场发展的三大决定性因素。4)ADAS 技术已由高端向中低端市场不断渗透,新能源汽车更具搭载 ADAS 的价值。此外,本土供应商崛起将是 ADAS 爆发增长期的一大看点。

建议关注终端软件解决方案供应商

随着软硬件和新技术的共同发展,汽车行业由*初的“机械定义汽车”逐步转 变为“软件定义汽车”,SDV 已成为未来行业发展趋势。

在软件定义汽车时代, 产品价值链被重塑,传统汽车核心竞争要素将会被硬件、软件和服务所取代, 供应链生态也将变革,汽车行业的重点将从依靠硬件驱动的产品逐步进行转移, 当下的新产品应当是由硬件+软件同步驱动的产品 汽车新四化的发展,OTA 市场增速迅猛,中国智能座舱作为**核心应用市场 潜力巨大,预计 2025 年规模破千亿,市场政策双驱动,ADAS 获井喷发展。

据中国产业调研网估计,2025 年全球 ADAS 市场规模将达 275 亿欧元, 2015~2025 年均复合增长率高达 17%。

终端软件解决方案提供商的盈利模式也有望发生转变。大部分传统汽车厂商缺少软件基因,在软件定义汽车领域需要寻求外部供应商的合作。

供应商多以项目开发的形式开展业务,目前正逐步增加 Royalty 收费(按销售量和单价的一 定比例分成)、升级服务费等盈利模式,市场量、价空间逐步打开,空间巨大。


来源:国信证券



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