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中国汽车产业2023年重大技术回顾及2024年技术趋势展望
发布时间:2024-02-23 作者:沈毅 王箫音 董恒 梁小翠 信息来源:国新基金 字体:

随着汽车产业变革不断深入,产业链、供应链、价值链加速重构,电动化、智能化相关软硬件价值占比快速提升,车企比以往更需要布局创新技术以抢占市场先机。本文参考中国汽车工程学会国汽战略院《2024年度中国汽车十大技术趋势》的核心观点及其他相关资料,对2023年中国汽车产业的重大技术突破进行回顾,并对2024年技术发展趋势进行展望。

一、2023年重大技术回顾

(一)电动化相关技术

1.混合动力专用发动机最高热效率突破45%

在能源效率提升、碳排放下降等需求推动下,燃油车动力系统向混动化、高效化、零碳化方向发展。东风、红旗等车企通过加强高效燃烧系统、电动化附件、智能控制等技术融合创新提升混动总成热效率,实现1.5T混动专用发动机最高热效率突破45%,达到国际领先水平。目前,东风混动发动机马赫C15TDE已在皓瀚DH-i车型上搭载应用。

2. 360Wh/kg混合固液动力电池实现小规模量产

当前,全固态电池仍面临成本较高、固态电解质与电极介面接触较差等技术挑战,作为过渡方案的混合固液电池在技术可行性、性能表现及成本控制等方面取得重大突破,产业化进程加速。卫蓝新能源360Wh/kg混合固液电池已正式交付蔚来并应用于ET7车型;上汽集团与清陶能源联合开发的368Wh/kg混合固液电池已完成装车试验;国轩高科360Wh/kg混合固液电池也已通过新国标安全测试,有望开始批量交付。中国汽车工程学会预计,2024年混合固液电池出货量将继续增长,促进动力电池整体能量密度和安全性不断提高,并带动正负极材料向高性能方向发展。

3.车桩协同大功率超充技术放量普及

2023年大功率超充技术快速放量,根据平安证券统计,截至2023年底全国超充桩总量已超过17000台。华为、特来电相继发布600kW全液冷超充和智能群充4.0服务,巨湾技研、宁德时代分别发布了支持超充的8C凤凰电池和4C神行电池,小鹏、理想、蔚来、埃安等车企也相继发声加快相应领域布局。为匹配电动车最大充电电流和功率不断提升的行业发展趋势,全国汽车标准化技术委员会修订了相关国家标准。

4.铝合金免热处理一体化压铸技术应用规模快速增长

轻量化有助于提升汽车续航里程、加速和制动性能、操纵稳定性和平顺性,并降低噪声振动水平。纯电车比燃油车平均重100~250kg,且当前尚未达到燃油车普遍可实现的800~1000km续航里程,因此对轻量化需求更高。可有效实现车身减重的一体化压铸技术渗透率从2022年的4%上升至2023年的10%左右,应用范围从后地板拓展到前舱、电池包壳体等,已应用于蔚来、极氪、小鹏、理想、问界等品牌车型,长城、奇瑞、长安、沃尔沃、大众等车企也正在积极布局相关技术。中国汽车工程学会预计,一体化压铸技术将继续向更高集成度方向发展。

(二)智能化相关技术

1.中央计算电子电气架构实现重大技术突破

随着汽车智能化程度不断提升,传统的分布式电子电气架构成本较高、操作冗余、更新换代速度慢等问题逐渐凸显,且导致用户体验不一致,促使汽车电子电气架构向集中式升级。通过搭载高性能计算芯片并实现多核架构区域控制器技术突破,零跑、小鹏等车企成功构建软硬件深度集成的“中央计算+区域控制”电子电气架构并完成搭载上车。红旗、埃安、蔚来等车企也在加快布局该技术。

2.冗余转向系统取得技术突破,满足L3级及以上自动驾驶的控制需求

由于L3级及以上自动驾驶功能对转向技术安全性提出了更高要求,带有安全冗余的转向系统成为高级别自动驾驶落地应用的基础支撑技术之一。豫北、世宝、恒润等企业成功开发了包含冗余电机、冗余传感器、冗余驱动桥、冗余主控芯片等的冗余转向系统,实现10FIT〔1〕的较低硬件失效率。一汽、吉利、理想、比亚迪等车企正积极进行装车验证,推进其在具备L3级自动驾驶功能的车型上部署。

3.高性能无线短距通信技术实现上车搭载应用

汽车智能化对无线短距通信技术的时延、可靠性、同步精度等都提出了更高要求。鹰驾科技研发的星闪无线360环视系统较有线连接具备部署灵活、安装方便等优势,较蓝牙与Wi-Fi具备时延较短、传输速度较高等优势,已成功通过交通部测试,实现全球首款车用无线环视产品搭载应用。车载无线车机、数字车钥匙、车载投屏、座舱主动降噪、氛围灯等其他无线短距通信技术应用也日趋成熟。

4. Flash纯固态激光雷达在补盲领域迎来量产

激光雷达相较超声波和毫米波雷达具有探测距离较远、范围较广、精度较高、抗干扰能力较强等优势,相较摄像头具有受天气和光照条件影响较小、对数据和软件算法要求较低等优势。Flash纯固态激光雷达通过简化系统结构显著降低产品成本,有望加速激光雷达大规模上车应用进程。2023年禾赛科技、速腾聚创、亮道智能等企业发布的纯固态激光雷达产品完成搭载上车,应用于补盲领域,标志着中国企业在激光雷达领域技术水平进一步提升。

5.千兆车载以太网在多车型中实现前装标配

车载以太网可实现音视频流等车内数据可靠、安全、低成本传输,较传统的CAN总线通信技术速度更高、稳定性更好、覆盖设备更广泛。2023年,千兆车载以太网在小鹏、长城、岚图、奇瑞、智己、理想等品牌的10余款车型、超过50万辆车上搭载应用,成为车内传输骨干网,埃安昊铂GT则率先采用万兆以太网进行数据传输。


二、2024年技术趋势展望

(一)电动化相关技术

1.富锂锰基正极材料将进入小规模试制阶段

富锂锰基正极材料具有超过三元正极材料的高理论容量,且生产成本接近磷酸铁锂材料,是最具产业化潜力的下一代锂电池正极材料,但目前仍存在容量和电压衰减严重、结构稳定性差等技术挑战。北京大学研究发现引入孪晶结构构筑三维锂离子扩散通道可提高整体结构稳定性、抑制性能衰减,有望成为解决富锂锰基材料技术瓶颈的关键突破点,北京理工大学、中科院宁波所等科研团队也在加快攻关相关技术。中国汽车工程学会预测,2024年富锂锰基材料有望进入小规模试制验证阶段,未来2~3年内迎来规模化应用。

2.车身多元材料多点式混合一体成形技术将实现突破

多元材料多点式混合一体成形工艺融合热气胀成形、半固态压铸成形和注塑成形工艺,可实现15%~30%的车身减重,简化制造工序,提升制造精度和生产装配效率。目前,热气胀成形、半固态压铸成形和注塑成形工艺国产化水平快速提高,东风、长安、极氪等车企正积极开展车身多元材料多点式混合一体成形工艺研究。中国汽车工程学会预测,2024年国内厂商有望在多元材料混合一体成形工艺装备总体研发设计、异种材料注射与控制、模具系统与温度控制等关键领域实现技术创新,并应用于AB柱、仪表板横梁、前舱边梁、副车架等车身和底盘系统零部件集成。

3.最高转速超20000rpm的高效高密度电驱动总成将迎来量产

电驱动总成转速、效率、功率密度等指标对新能源汽车动力、能耗等关键性能影响较大。得益于我国较完整的新能源汽车产业链,国内电驱动产品开发周期较短,投放市场和更新迭代速度较快,技术基本达到世界先进水平。一汽公告即将于2024年量产最高转速22000rpm的三合一电驱,华为也正在开发最高转速25000rpm的多合一电驱,并计划于2024年量产。中国汽车工程学会预测,随着高电压平台、碳化硅控制器、低损耗硅钢片、多合一深度耦合等技术发展,电驱动总成转速有望持续提高。

4.国产EHB日趋成熟,线控制动技术加快放量

线控制动是线控底盘的核心组成部分之一。液压式线控制动系统(EHB)较传统机械结构响应更加迅速,其中One-box EHB具备集成度高、能量回收效率高、成本低等优势,是现阶段主流线控制动技术。伯特利、弗迪、同驭、拿森等国内厂商推出的EHB在安全性、可靠性等方面快速提升,依靠较低成本逐渐形成竞争优势,2023年已搭载于长安等品牌车型中并实现量产。中国汽车工程学会预测,2024年随着国产EHB产品日趋成熟和更大规模量产交付,线控制动技术渗透率将达到55%以上。

(二)智能化相关技术

1.预期功能安全风险实时认知与防护技术有望取得重大突破

预期功能安全主要用于解决自动驾驶过程中在系统未失效情况下由于功能不足、性能局限或人员使用不当而产生的危险,是L3级及以上自动驾驶系统的刚需,风险认知与防护则是实现预期功能安全的重要技术途径。我国在预期功能安全相关技术研发与应用方面进展迅速。国汽智联、一汽、东风、清华大学等企业和高校正在积极开展风险认知与防护技术研发。截至2023年12月,广汽、华为、地平线等企业已获得ISO 21448预期功能安全流程认证,建立了符合预期功能安全标准的智能驾驶系统开发体系。中国汽车工程学会预计,2024年中国将在风险辨识、防护策略、安全性机器学习成长等关键技术方面取得突破,推动相关风险降低至高级别自动驾驶可接受水平。

2.主动悬架线控技术有望实现进一步国产突破

主动悬架线控技术利用智能传感器实时观测前方道路状态信息,通过电控自主调节悬架高度、阻尼、刚度和主动力,可适应更复杂用车场景需求,使车辆兼顾舒适性、稳定性和安全性。近年来,随着我国主动悬架市场快速增长,弗迪科技、中鼎股份、保隆科技、孔辉科技、拓普集团等厂商积极研发并推进该技术在高端车型上搭载应用,目前空气弹簧、空气压缩机等上游零部件已经初步实现国产化。中国汽车工程学会预计,2024年国内厂商将在预瞄系统、电控减振器、高集成动作模块、空气弹簧等核心硬件技术方面取得进一步突破。

3.跨域融合智能芯片将迎来小规模产业化应用

跨域融合控制系统可有效实现车辆软硬件“分层解耦、跨域共用”,充分利用软硬件性能支持智能驾驶域、智能座舱域等多场景任务。跨域融合芯片可以有效降低BOM成本、缩短通讯时延、提升OTA升级空间,从底层硬件层面为多个功能域融合提供基础支撑,具备高性价比等优势。2023年,英伟达、高通、黑芝麻、芯驰等国内外厂商陆续发布支持跨域计算的车载智能芯片。中国汽车工程学会预计,2024年跨域融合智能芯片将实现小规模量产应用,市场规模将迎来快速增长。

4. L3级自动驾驶有望迎来小规模量产应用

L3级自动驾驶标志着驾驶权正式从人移交到自动驾驶系统,被视为汽车智能驾驶能力发展的分水岭。受益于中央电子电气架构、自动驾驶模型、大算力计算芯片、汽车传感器、智能底盘、跨域融合控制器等汽车智能化相关软硬件技术成熟度不断提高,以及5G+V2X车联网支持的C-ADAS、云端数据闭环等网联通信技术的不断完善,小鹏、理想、蔚来、问界、阿维塔、长城、飞凡等品牌均已具备L3级自动驾驶整车量产能力。2023年11月17日,工信部等四部委发布《关于开展智能网联汽车准入和上路通行试点工作的通知》,开始L3/L4级自动驾驶汽车上路通行试点。中国汽车工程学会预测,2024年L3级自动驾驶前装整车将小规模量产上市。

5.城市领航辅助驾驶(NOA)模式趋于成熟,将实现全国重点城市广泛覆盖

城市NOA可在复杂城市道路场景实现点到点的智能辅助驾驶,被视为汽车自动驾驶从L2级迈向L3级的关键过渡阶段。受益于大算力计算平台发展、智能驾驶算法泛化性提升以及激光雷达等高性能传感器量产上车,“BEV(Bird’s Eye View,鸟瞰图)+Transformer+Occupancy(占据网络)”算法架构叠加多传感器融合的协同部署已成为较成熟的城市NOA应用模式。小鹏、理想、智己、长城、蔚来、比亚迪、飞凡等品牌在2023年实现了全国50个城市的NOA布局,计划在2024年扩大布局范围至上百个城市。根据中国汽车工程学会预计及预测,2023年具备城市NOA功能的车型销量达55万辆,较2022年增长150%,2024年销量有望增长至150万辆。

6. AI大模型蓬勃发展,赋能智能座舱多模态交互

多模态交互指采用两种或两种以上信息传递通道,如眼动、语音、体感等进行人机交互,为汽车智能座舱领域的关键技术。以ChatGPT为代表的AI大模型凭借强大学习和泛化能力,在处理自然语言、视觉信息等多个领域具有显著优势。2023年,百度、华为、腾讯、科大讯飞、商汤科技等公司陆续发布大语言模型,整车企业通过自研或合作方式积极加快AI大模型在智能座舱中的部署应用。中国汽车工程学会预计,2024年问界、极越、理想、蔚来、长安、长城、奇瑞等品牌都将打造多模态大模型智能座舱,百余款搭载多模态大模型智能座舱的新车将上市。


三、相关建议

(一)动力电池电极材料与车身成形工艺技术突破

建议关注在富锂锰基等动力电池电极材料领域取得技术突破的高校和科研院所的科研成果转化项目,以及在车身材料成形方面拥有自主核心技术的头部企业。

(二)动力总成及线控制动技术规模化应用进程

建议关注国产高效高密度电驱动总成和EHB量产和规模化应用进程,同时关注更高转速的电驱动总成研发进展及相应领域投资机遇。

(三)预期功能安全和主动悬架领域技术突破

建议持续跟踪预期功能安全风险实时认知与防护技术和主动悬架线控技术研发进展,重点关注取得核心技术突破的高校和行业头部企业。

(四)智能驾驶、智能座舱相关技术规模化应用进程

建议关注跨域融合智能芯片和L3级自动驾驶的落地应用进展,NOA、智能座舱多模态交互的推广应用情况,以及相应领域投资机遇。

(国新基金)


注释

〔1〕 FIT,代表Failures In Time,表示单个器件或系统在109小时内出现故障次数的预期值,10 FIT即表示平均预期可安全工作108小时。


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