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    深度解讀

    智能電動汽車勢能下的激光雷達技術演進

    激光制造網 來源:汽車之心2022-08-08 我要評論(0 )   

    編者按:「新變量」是汽車之心推出的分享智能汽車一線從業者洞察的專欄。以親歷者的視角,帶你預見智能汽車發展的關鍵變量。世界經濟被疫情攪的陰云密布,但是總有一些...

    特約作者 / 張杰,濱松中國激光雷達項目市場負責人

    編者按:「新變量」是汽車之心推出的分享智能汽車一線從業者洞察的專欄。以親歷者的視角,帶你預見智能汽車發展的關鍵變量。


    世界經濟被疫情攪的陰云密布,但是總有一些新的確定性的未來會爆發出增長和新的活力。

    其中代表性之一,就是目前處在風口浪尖的新能源汽車行業。

    今年 7 月 19 日,工信部總工程師田玉龍在國新辦發布會公布了一組數據:

    「2022 年以來,我國新能源汽車產業克服疫情多點散發等重重困難,實現了平穩快速發展。上半年,新能源汽車產銷分別完成266.1 萬輛和260 萬輛,同比均增長1.2倍,市場滲透率為21.6%。」

    根據中國汽車乘聯會秘書長崔東樹發布的統計數據進一步表明,世界新能源乘用車銷量 1-6 月達到421 萬臺。

    結合上述 2 個數據,可以計算出中國市場在全球新能源市場的比重在 60% 的位置。這個數據還是中國在堅持不動搖執行「動態清零」的總體方針下的結果。

    附加上這個條件,中國的新能源電動車市場已經進入了發展的快車道。

    從微觀層面看,我們在日常生活中也更加高頻的遇到掛著綠色牌照的汽車在路上馳騁。

    與此同時,我們隨著新能源汽車的勢頭,很多新的技術創新取得突破,比如激光雷達賦能,具備算力的「智能」汽車更多的被我們消費者接受,讓我們的出行體驗更加安全高效。


    01新能源汽車在中國的「勢」


    我們先從三個案例(歷史/事實)說起:

    第一,中國汽車的產業升級之路,中國的汽車工業的發展決定了新能源是一個歷史性機遇。

    中國的汽車工業,從新中國建立走來,前后經歷了 3 個階段:

    第一個階段:30 年時間,從無到有;1949 年新中國建立,前后經歷了各種戰亂的中華大地上并沒有完整的工業體系,走在大街上的汽車,也都是「萬國」牌。

    毛澤東主席前往蘇聯參觀斯大林汽車廠,并決定引入中國。先后在蘇聯人幫助下,成立了長春一汽,和湖北十堰二汽,通過這兩個汽車廠,實現了解放牌、東風牌汽車的,卡車貨車等的建造。

    第二個階段,1980 年-2010 年:30 年時間,通過 CKD 模式摸索乘用車自主化之路。

    這個過程中,中國期待用市場換技術,通過廣闊的市場吸引外資的技術,其目標是實現國產化乘用車工業體系,過程中恰逢改革開放、鼓勵個人購車等政策的前后出現,逐步富起來的中國人對汽車的需求旺盛,在一個巨大增量市場下,合資造車的企業也都獲得了不菲的經濟收益,國產化的事兒卻進展緩慢。

    當然這也有汽車部分核心零部件的高技術準入的困難之處。

    繁榮之下,我國汽車工業賺的卻是 CKD 模型的錢,同時民營企業在 1994 年之后在一部分汽車人的奮斗中逐步發展起來,也出現了類似吉利、奇瑞、比亞迪、長城等國產優質品牌在逐步的發力,逐步從數量的角度獲得了一部分的市場份額,但是仍舊難以實現部分核心產品的自主化,同時品牌溢價一直在走量型位置徘徊。

    第三個階段,2000 年-今天,汽車工業封閉的環境逐步被打破,2003 年特斯拉成立正式啟動對燃油車的「革命」,同一年,王傳福收購的西安秦川汽車,正式入局電動汽車。

    直到后來寧德時代,比亞迪 2 家成為電池技術的主導者,中國新能源電動車政策準入補貼、互聯網基因創業者紛至沓來,整個汽車大環境下出現了新路徑。

    同時,日本在 2000 年鋰電達到了市場的頂峰之后,日本政府基于自身的優劣勢開始布局下一步的氫能方案。從市場端和政策端都給中國鋰電池和基于鋰電池的電動車新的空間和助力。

    從上圖看,豐臺代表日本汽車工業,大眾代表德國汽車工業,福特代表美國汽車工業。

    從圖例中里程碑事件看,中國從無到有的階段,三國汽車工業基本成型,且進入了規模化制造。

    從時間上看,在機械工業方面,中國落后至少 30 年,如果從乘用小汽車角度,還要再加 20 年,這 50 年的光景基本上是一代人所積累的技術,專利等無形的壁壘,斷然不是短期內可以通過「集中力量辦大事」就能突破的。

    汽車工業不僅僅要技術突破,還要產品可靠,更要求成本最優。

    而從新能源角度看,雖然起步時間歐美很早,但是并沒有形成規模,同時電池技術得發展也相對緩慢,這就一定程度上可以追趕甚至超越。

    隨著宏觀引導和微觀的創新,可以說目前的中國市場,是極少有的,把資本、團隊(人才)、供應商體系(電池等)、國家政策(有興趣的讀者可閱讀國務院印發的《新能源汽車產業發展規劃(2021—2035 年)》)都匯集齊了的一個統一的超級勢能。

    第二,是轟動一時得特斯拉上海超級工廠落地和高國產化率的產品交付。

    特斯拉進入中國之后,大家感受到了成本隨著時間的下降,這背后一方面是特斯拉的營銷策略。

    另外則是國產化率和規模生產造就的奇跡,特斯拉從入駐上海建立超級工廠之后,利用 3 年時間,實現了95%的國產化率的供應鏈打造,同時在 2021 年更是交付了超過 50%,全球特斯拉的產能。不可謂不是「Made in China」的制造創舉。

    第三,新能源的品牌占有率歷史性走在了前列。

    基于 2021 年各個廠家發布公開數據統計

    根據互聯網公開數據顯示,剛過去的 2021 年,排名考前的品牌除卻特斯拉,大眾,全部是中國自主品牌。

    按照市場營銷的規律,品牌的形成需要產品力(客戶需求得到滿足),廣告推廣和品牌定位,以及口碑,而口碑的形成存在慣性和時間。

    而新能源市場上,無疑給了國產品牌突破品牌溢價并拿到中高端產品的定價和定義的一個機會。

    這三個案例代表了我們從歷史和現實得角度,如何觀察中國市場的一個維度。

    三個案例從時代機遇期(機會),供應鏈成熟度(能力),和品牌接受度(市場)三個維度證明了中國品牌在中國新能源市場的潛力是巨大的。

    基于我們的觀察,中國新能源市場未來發展還會出現如下 6 個趨勢:

    第一個趨勢,市場增速會持續性增加,體量會逐步擴大;

    基于中國汽車工業協會的官網數據,我們統計了過去 24 個月=2 年的一個銷售走勢,發現除了春節(傳統節日和休假)和今年 4 月份的疫情管控,從趨勢上一直是走強的。

    同時產量和銷量保持的出奇的一直,證明新能源電動車的發展是隨產能逐步提高,而逐步銷售落地的一個市場。

    隨著未來中國制造產能的提高,趨勢大概率會保持,據官媒預測, 2022 年全年實現550 萬量車是大概率事件。

    第二個趨勢,是自主品牌的影響力擴大,市占率提高。

    在燃油車時代,我們喜聞樂見的 BBA 占據了高端品牌的頂峰,國產車在國內占據中低端走量的市場份額,在海外以特種車輛和發展中國家的市場為主力。

    反觀現在新能源汽車時代,比亞迪汽車近期已經走出海外進入日本、歐洲市場,比亞迪漢的售價已經無疑是拿到了高端品牌定價權的入場卷。連續多次蟬聯中大型汽車銷量排行榜前端。

    這為中國電動汽車走出海外,國家化的品牌的戰略提供了技術和產品的可能性和基礎。

    第三個趨勢,消費者的接受度逐步提高,市場潛力逐步擴大。

    隨著 80 后、90 后成為目前主力消費人群,他們的消費喜好和偏好決定了市場的熱度和潛力。基于第三方德勤的調查報告,中國,韓國,德國對新能源汽車的接受度最高。

    從微觀上,也不難發現,我們的繁華的購物中心,市場可見年輕人在「蔚小理」等汽車體驗店絡繹不絕。

    第四個趨勢,政府政策導向和配套支持。

    隨著中國 GDP 的下降和經濟增速三駕馬車都遇到一定程度上的壓抑,經濟急需在體量大,受眾多,民生關聯度廣的行業盤活。

    而衣食住行用中的出行,無疑會成為一個備受矚目的市場。隨著新能源汽車的普及,配套設備的需求會出現一定的差距,同時近期隨著原材料上漲帶來的負面影響,也會一定程度上壓抑部分市場需求的釋放。

    這就決定了接下來國家一定會在汽車市場上發力,從政策端和配套端提供新的或者維持既有的政策,保證市場需求得以順利轉換。包括補貼、流通交易、配套設施,配置指標等。

    第五個趨勢,通過電池技術和充電技術,破除里程焦慮。

    從新能源汽車開始出現,被「嫌棄」最多的莫過于行駛里程了,去哪兒都要查詢充電樁是配置,否則開過去回不來的焦慮感就油然而生了。

    由于中國形成了基于政府引導下的,「生產-渠道-用戶-生產」的閉環,企業在技術積累的動力和研發的資源集中度提高。

    在明年即將以「寧王」的CTP3.0 麒麟電池技術和小鵬SiC 平臺 800V充電平臺為代表的續航技術和充電技術的解決方案,讓電動車被詬病最多的里程焦慮,得到了 2 個方向的優化、向著解決邁進一大步。

    第六個趨勢,造車模式的新模式,優勢共創。

    新能源汽車從驅動上,代表的是電動化,電動化從環保、能源角度自然是一個很好的解決思路,但是產品和功能維度上,我們會發現在新能源汽車上,常見的宣傳落點都在汽車的智能輔助駕駛,更聰明更好開。

    所以智能化方向,是新能源汽車發展的加速器和核心的發力點,也是中國企業為什么可以在新能源汽車占據較大市場份額和底氣,從這個角度還會引申出來「軟件定義汽車」的說法。

    在智能的電動車的造車大軍中,我們看到了雙方甚至三方和合作,逐步成為品牌共創和推出的一個趨勢,這里面包括我們常見的華為、阿里、百度等。

    互聯網思維正式接入汽車制造,智能化汽車才會更快的走到大眾的面前。

    基于以上六大觀察得到的趨勢,我們可以得到三個大方向下的中國新能源汽車未來發展的確定性:

    就是未來 5 年-10 年,中國新能源汽車市場會有長周期的勢能。

    所有在這個產業鏈上的硬件、軟件、數據相關的從業者都會迎來一個很好的發展機遇期。


    02未來汽車市場發力點——智能化


    現階段的智能化,翻譯過來更多是高級別的輔助駕駛功能,車輛再特定的情況下可以幫助駕駛員/車主實現更智能和安全的駕駛體驗。

    那么,智能化是如何被實現的?

    我們從市場上的產品來審視一下,通過對近期發售的產品看出,目前的智能化是通過強化汽車的感知能力和計算能力,加上 AI 實現條件下自主決策的能力。

    其中很明顯的看出,這類汽車有兩大特點:

    一是傳感器的融合做到高冗余安全;

    二是不惜算力實現短時間高數據量的解算。

    通過這些配置,配合算法可以實現,目前最集中的駕駛場景下的痛點,泊車、城市道路、高速道路的智能化駕駛。

    具體可以參考小鵬 P5 激光雷達版的自主泊車演示,或者華為極狐 HI 版的城市道路的自主駕駛和無保護的轉彎。

    我們統計了主流品牌的產品發布計劃,可以明顯的看出,2022 年和 2023 年這兩年是明顯的集中爆發的時間周期,似乎意味著 2022 年和 2023 年是智能化首批次技術轉化的爆發期,這對所有的新的初創品牌,在找個階段發布產品和規劃,都顯得格外重要。

    圍繞車的智能化的道路,從遠期看,還有一個容易被忽略的新的點,近期魅族品牌手機被吉利旗下「收購」了,宣告了「魅族」手機變身成為了「吉利」手機,手機的戰略將要圍繞汽車品牌的發展布局。

    吉利集團的掌舵人李書福在戰略投資會議上發表了一段話:

    「消費電子行業和汽車行業的技術創新和生態融合勢在必行,未來智能汽車和智能手機賽道不在各行其道,面向共同用戶,多終端,全場景,沉浸式體驗的融合方向發展,...... 未來手機和車機技術的緊密互動共享, 跨界打造生態鏈,實現超級協同」。

    我認為,這段話也恰如其分的解釋了小米汽車雷軍創業進入汽車行業的最大的底氣之一。

    同時如果我們把華為余承東在發布問界 M7 時說的一段話考慮進來:

    「我們今天帶來了超級桌面應用,可以讓手機的幾十萬應用全部進入車機,全世界沒有任何一家公司可以做得到。離開之后也不用擔心個人隱私安全。」

    另外,蔚來汽車在布局自己的手機系統和業務,并已于 8 月 4 日,正式注冊「蔚來移動科技有限公司」,注冊資本1 億美元,法定代表人為蔚來汽車聯合創始人秦力洪。

    蔚來汽車李斌也曾公開表示,蔚來要為用戶造一部好用的手機,每年就開發一款,像蘋果一樣,和蔚來汽車完美匹配。

    與此同時,8 月 2 日合眾新能源(哪吒汽車母公司)與黑莓(BB.US)宣布達成合作,加快智能技術在汽車駕駛、汽車座艙場景的應用。

    作為雙方合作的第一個落地項目,哪吒 S 將搭載黑莓QNX 系統。

    在智能化硬件圍繞汽車本身布局的階段逐步落地之后,下一個更長遠和確定性的趨勢就是生態互聯,將產品的開發思維從單純的強化產品單體,轉移到以用戶為中心,基于云技術,5G 通信基站,手機車機互聯的體系化發展路徑。

    同時,從經濟利益角度,真正的智能化是基于數據的智能化,數據的傳遞單純從車機考慮,又是一大筆費用,而基于手機歸家之后的 WiFi 信道的傳遞是一個經濟效益大而其沒有體驗損失的方案。

    汽車的智能化無疑是一個確定性發展方向,各家從業者也都在整合梳理自己的供應鏈條逐步落地各自的設想,當然這個過程中也會遇到各種各樣的問題:

    我舉 5 個例子:

    第一,智能化是軟硬件結合,為服務體驗而生。

    目前第一個生態標準還未完全建立,每一家廠家有自己的產品定義和思考,對智能化的規劃也都不盡相同,那么這會造成從軟件開發和服務端口很難針對汽車車機提供統一的產品,內容和衍生服務。這段時間需要通過市場的淘汰和規模效應逐步的蓋上。

    第二,基于場景的功能屬性和體驗。

    目前各大主機廠(品牌方)公布的新的汽車都以類似預埋的方式裝上了激光雷達,和高算力的芯片。

    未來 2 年內持續的升級特定的功能和軟件,提供給用戶「系統升級-新功能體驗」的用戶交互和體驗成為了更加重要的一項工作,避免出現之前何小鵬直播過程中直呼受不了的尷尬場景。

    第三,生產制造能力。這里面包括工廠的自動化能力以及供應鏈的安全和預判能力。

    在汽車半導體的生態里面,很多汽車都會使用大量的域控器和關聯芯片,目前仍舊以高通、英偉達等巨頭把控,未來供應鏈的任性可以保證有貨可以用,同時制造工廠的裝配效率也制約尤其是最具備智能化天生基因的,新勢力品牌的發展。

    第四,基礎建設和配套能力。

    在智能汽車的功能屬性中,有一個詞經常出現,就是在限定區域或者說是特定場景下的高度自動駕駛能力。比如我們之前提到的汽車停車場,就是限定的場景,記憶停車也是基于最少一次的經驗學習過的情況。

    未來針對高速公路,城市道路,停車場、充電設施等基礎配置的改造,升級的進度一定程度上會從環境的角度制約。

    同時,路端的硬件設備和車路協同系統的技術也會促進或者延后一些功能的實現,曾經 CCTV13 的節目中出現了物流公司自動化的場景。

    第五,內耗問題。

    造車勢力中,所有存在 2 家或 3 家進行強強聯合的品牌,在合作落地過程中就,如何就合作方自己的權責分配,在各自角色認同中的定位達成共識,避免就決策鏈條中基于各自企業文化特點下的工作風格的不同,所帶來的內耗。尤其是強強聯合這樣子的環境下就主導權的爭奪。


    03激光雷達系統迭代路徑和現狀


    我們將視角拉回到當下汽車智能化中的傳感器智能化,目前話題最有熱度的莫過于激光雷達前裝上車——用光學方法測距將物理的信息數字化。

    在 8 月 4 日央視財經《財訪》——《電動車和手機,智能產業鏈投資有何異同》視頻直播中,方正證券研究所所長助理,陳杭總結談到:激光雷達技術是業內較為受到關注的方向。

    從百度輸入激光雷達,按照資訊維度得到的結果如下,可見從關注度和信息公開程度而言,激光雷達已然走入的投資、產業、消費者的視野之中。

    濱松集團一直致力于以光子技術解決人類生活中問題為己任,不斷地通過技術創新和產品迭代滿足市場和客戶對我們的需求。目前在濱松的產品在汽車激光雷達,消費電子測距雷達,以及科研類大氣雷達都有所使用。

    濱松以「In-House」的技術模式,生產的激光器、探測器在不同應用場景和技術方案下都有較為廣泛的應用。如下圖所示:

    從新能源汽車+激光雷達的市場角度而言,從行業起步到目前,已經出現了幾個較為明確的趨勢:

    第一,激光雷達上車時間大幅度提前,市場潛力逐步顯現。

    據不完全統計,僅 2022 年上半年,已經有十多家車企,密集推出了近20 款搭載激光雷達的新車型,包括小鵬、蔚來、理想、集度、極狐、高合、路特斯、智己等多個品牌。

    同時,比亞迪、一汽、廣汽等汽車集團也密集的發布了未來的產品規劃,都包含激光雷達。根據現有情況來看,激光雷達正逐漸成為自動駕駛核心環境感知傳感器之一,激光雷達的市場認知和應用正呈現出爆發性的增長。

    第二,中國自主品牌激光雷達強勢崛起,中國國內的激光雷達系統方案從業者增速逐步趕上,超過美國。

    在智能化趨勢下的新能源汽車,從應用角度不斷反饋迭代的模式下,大有引領激光雷達技術前行的趨勢,且成為標準的牽頭者和制定者。

    距離最近一次的廣州車展上,大部分新發布的汽車激光雷達供應商幾乎都是國內的產品。

    第三,激光雷達開始作為「智能」功能載體,出現了大眾的視野前。

    目前激光雷達賦能的自動駕駛出租車在北京亦莊,廣州黃埔等區域走入百姓的視野。央視也不止一次的在新聞節目中播報激光雷達技術所帶來的功能。

    第四,技術方案發展并未出現統一「解」。

    這里面「統一解」包含 2 個層面:

    第一個層面是汽車品牌商對激光雷達的安裝位置不統一。

    具體可以參考「汽車之心」之前的發布的內容《汽車圈最強產品經理交鋒:激光雷達裝在哪里最合理?》,里面詳細列舉了圈內大佬的觀點和看法。

    第二個層面是各激光雷達公司團隊對技術路線的理解和思路并不是完全一致。

    目前能夠達成的共識也是基于汽車本身的安全性、低成本可靠、以及基于高速城市 NGP 應用的底層需求反推回來的參數性訴求。但是實現的路徑并不統一。

    比如前向測遠的激光雷達,目前從波段上存在905nm和1550nm之分,從光學上存在機械轉鏡和MEMS-MIRROR之分。

    從探測器角度也存在Line-Array和Area-Array之分。

    當然我自己的觀點是,技術迭代是持續的,在理論上的最優解需要逐步通過「技術可達,成本預期可控,可以規模量產」幾個「考官」的盤問,才可真正投入使用并解決當下用戶的需求。

    所以,路徑區分要分理論值和時間范圍內的實際值兩個角度去看。

    第五,市場尚未進入規模化,但是頭部先發品牌優勢已經凸顯。

    以速騰聚創科技和禾賽科技兩家為主的產品,基于公開數據,都獲得了較多的新能源汽車的定點項目,從產能規劃上,兩家均對媒體表示過,2023 年要形成100 萬臺以上的激光雷達的規模產能。是車載激光雷達前裝量產雙雄。

    按照部分投資人的說法,兩家公司的估值保守超過100 億人民幣,目前中性樂觀角度看在 150 億-180 億元左右。

    這是什么概念呢?

    通過對比美國上市的激光雷達公司,速騰聚創和禾賽科技和目前市值最高的 Luminar(7 月份)相當。

    當然由于這兩家公司還未 IPO,所以只能作為一個輔助的角度去看中國的頭部激光雷達公司和在國際上處于一個什么樣的相對位置。

    我們拿這兩家公司公布的上車產品來看,做了一個公開的對比參數:試圖找到接下來多款汽車前裝的激光雷達的共性參數和要求。

    基于公開報道,及速騰、禾賽公司官網數據總結

    基于以上表單,我們可以看出,現階段被車企廣泛接受的激光雷達的畫像,在三種約束下的測距能力、分辨能力、尺寸、FOV。

    現階段的前裝雷達的參數如果定義為圖中的要素的話,下一步的發展方向又是什么?

    從濱松的視角結合科技發展可能性,我們大體上能總結出如下的一個發展脈絡。

    目前行業所在的第二個的階段,正在向著第三階段過渡。

    接下來,行業內大概率會出現技術交鋒的焦點在第二階段發布的產品的成熟度和可靠性規模交付上,同時啟動補盲雷達技術的產品化。

    從器件的底層技術而言,就落到高功率 Vcsel 發光芯片和高分辨 SPAD 探測器技術。

    作為代表案例,剛過去的 8 月 5 號,常州縱慧科技(Vcsel 供應商)發布公告,收到了禾賽科技、速騰聚創等 LiDAR 企業的增資。

    同時圖像傳感巨頭日本索尼 2022 年 3 月發布 IMX-459 系列車規級 SPAD-2D 芯片并同時發布了 DEMO 模組,高調宣布進軍車載激光雷達芯片領域。

    激光雷達技術的發展日新月異,她所代表的感知技術供應鏈上下游的每一次技術升級和產品更新,每一次更好的適配汽車行業,都會給新能源汽車智能化方向帶來新的機會激發新的活力。

    我相信,未來產品技術還會持續升級,功能屬性仍有很大的想象空間。期待我們每個身處在這個智能化變革出浪潮中,充分發揮自己所在價值鏈上的功能和價值,不負使命,無愧自我。

    部分參考資料:

    http://www.gov.cn/shuju/2022-07/19/content_5701717.htm

    https://finance.sina.com.cn/china/2022-07-31/doc-imizmscv4250411.shtml?r=0&tr=174

    https://www.hesaitech.com/zh/AT128 

    https://www.robosense.cn/rslidar/RS-LiDAR-M1

    https://new.qq.com/omn/20220627/20220627A01MJ200.html

    https://new.qq.com/omn/20210818/20210818A06HY900.html

    https://www.sony-semicon.com/ja/news/2021/2021090601.html

    https://www.tianyancha.com/intelligence/3185868054P329e


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