預見2022

不知從什么時候開始，時間被我們定義為一種單向流動的變量，我們不能回到過去，也無法跨越未來。但隨著量子力學的不斷發展，科學家們開始對于時間有了新的認識，比如，我們三維世界每一個事件都是由無數個微觀粒子的運動導致，如果我們能夠精確分析每一個粒子的運動軌跡，是否就能預測未來的各種可能性，那么時間就不會是指向一個方向的流淌了。

也許有一天人類可以精確預測未來一段時間內發生的事情，但是作為思想和趨勢的預測，還只能是通過經驗和積累得出，而恰恰這種趨勢的預判會對未來的發展起到更加重要的作用，在技術領域，精準地預測趨勢可以讓社會和產業都少走彎路，提升效率。

10月19日，中國汽車工程學會年會暨展覽會在上海汽車會展中心開幕。會上發布了2022年度中國汽車技術趨勢，涵蓋芯片、動力電池、電驅系統、燃料電池系統、信息安全系統、混動系統等不同領域。圍繞節能與新能源汽車技術路線圖所涉及的“九大領域”，中國汽車工程學會面向企業CTO、專家學者、技術骨干，經過多輪評審，達成共識，最終確定了2022年中國汽車十大技術趨勢。

該報告由來自120多家權威單位的近400位專家參與，針對各方關注的汽車電動化和網聯化等前沿技術發展進行預測分析，涉及國內多家新能源電池和智能網聯芯片產業鏈公司。

本次發布的汽車十大技術趨勢是節能與新能源汽車技術路線圖2021年度評估工作的一項重要研究成果之一。本研究重點圍繞節能與新能源汽車技術路線圖“九大領域”，聚焦2022年度“實現重大突破的技術”、“實現新量產的技術”、“應用規模顯著提升的技術”等三類技術趨勢。

智能化無論在汽車領域還是全社會都是未來發展的重點，依據統計數據，預計到2022年，國內AI賦能實體經濟的市場規模將達到1573億，約是2018年的6.3倍，而在應用增長的背后，是市場對于AI算力需求的增長。此前OpenAI曾發布一份報告，提到自2012年至2018年，AI算力需求在6年期間增長了30萬倍，3.5個月就會翻一倍，遠遠快過摩爾定律“18個月”的周期。

一般智能手機的芯片算力大約在10左右，這樣的水平對于車機來說是遠遠不夠的，通常，L2級駕駛輔助算力需求為10TOPS，L3級自動駕駛算力需求60TOPS，L4級自動駕駛算力需求超過100TOPS。所以未來汽車上搭載的芯片算力會比現在提升很多，以滿足龐大的運算能力，如果說之前企業在技術端競爭的還是渦輪增壓，可變壓縮比，全時四驅等技術，那么今后的核心競爭力將會是芯片的算力，它是實現一切智能化的基礎。

大算力車規級計算芯片是高度自動駕駛汽車“大腦”的核心部件。隨著汽車智能化網聯化水平不斷提高，算力需求日益迫切，智能網聯汽車量產落地亟需“算力”資源;采用自主架構設計方案與自主核心IP的計算芯片，具備可定制化開發、功能場景豐富、符合國家安全要求、服務響應快等優勢。

2022年，自主車規級計算芯片單芯片算力可超過100TOPS，并將在多款車型量產前裝應用。當前，自主車規級芯片已形成面向ADAS/智能座艙等功能域的批量應用，大算力車規級計算芯片（單芯片算力>100TOPS）正在開展測試試驗。

預計到2022年，將形成多款單芯片超過100TOPS產品進入量產前裝應用，進一步為高級別自動駕駛汽車量產落地提供算力基礎。

Tips：

TOPS是什么？

TOPS是TeraOperationsPerSecond的縮寫，就是處理器運算能力單位。1TOPS代表處理器每秒鐘可進行一萬億次操作。

有一個很有意思的現象，目前汽車上的很多電子技術都來自于手機等快消電子產品的探索，比如我們要談到的第三代半導體概念，2021年，小米率先推出了氮化鎵（GaN）快速充電器，就是采用了第三代半導體技術，除了氮化鎵（GaN）之外，第三代半導體的另一個重要產品碳化硅（SiC）在汽車領域有著更為廣闊的應用空間。

電驅動系統可以說是新能源汽車的“心臟”。碳化硅功率半導體屬于第三代寬禁帶半導體的一種，碳化硅器件具備的耐高溫、高效、高頻特性，正是推動電機控制器功率密度和效率進一步提升的關鍵要素。

功率半導體在新能源汽車中的應用十分廣泛，應用領域包括車載充電機、空調、逆變器、直流直流轉換器及附屬電氣設備等。相比硅基IGBT（絕緣柵雙極型晶體管）功率半導體，第三代半導體碳化硅具有耐高溫、低功耗及耐高壓等特點。采用碳化硅技術后，電機逆變器效率能夠提升約4%，整車續航里程將增加約7%。

第三代半導體的電機控制器是保障電驅系統實現高效化、高速化、高密度化的關鍵部件。SiC材料與常用的Si相比，具有寬禁帶、高擊穿場強、高熱導率、強抗輻射等明顯優勢。從Si基器件切換到SiC基，可實現控制器體積和重量大幅減小，體積功率密度可達到40kW/L以上，峰值效率可達到99%以上。2022年，多家整車企業將量產應用第三代半導體電機控制器，規模預計達到60萬臺。

我們都知道目前困擾新能源汽車發展的瓶頸就是單體電池密度，雖然現在越來越多的新能源汽車的續航里程達到了600公里甚至更高，但不可否認的是，很多產品只是靠電池的堆砌達到高續航里程，不僅增加了汽車本身的重量，對于電池的安全性也有不小隱患，那么在保證安全的前提下，提升電池的能量密度是無法回避的問題。

《節能與新能源汽車技術路線圖2.0》中也明確規定了到2035年汽車動力電池的比能量要求提高為300Wh/kg以上，電池成本降低至0.3元/Wh，當前電動汽車的“里程焦慮”依然沒有消除，發展高能量密度的動力電池仍然是動力電池技術提升的重要工程。自2018年以來，力神電池、寧德時代、遠景AESC、盟固利、國軒高科等多家企業在300Wh/kg高能量密度單體動力電池技術研發上接連取得突破，這也為動力電池單體能量密度邁入300Wh/kg門檻提供了信心。

高比能動力電池是提升電動汽車續航里程的重要技術手段，動力電池系統安全技術是高比能動力電池裝車應用的前提。高比能動力電池采用高鎳正極材料、硅碳負極材料，在裝車應用方面主要面臨動力電池安全和循環耐久等關鍵問題

2022年，隨著動力電池系統安全技術的提升，300Wh/kg動力電池將率先在高端車型配套裝載。300Wh/kg電池及系統產品已完成技術開發，隨著主被動一體化的熱安全防護、熱失控早期火災探測預警裝置及抑制、滅火裝置等技術的開發與應用，300Wh/kg動力電池將在2022年實現裝車應用。

雖然新能源汽車一直被冠以環保，高效，安全的光環，但是目前我國的工業用電70%還是來自于火電，同時鋰電池的生產和報廢都是一個重污染的產業，無法做到真正的環保，而最近幾年開始蓬勃發展的燃料電池很好地解決了這個問題。

燃料電池是一種把燃料所具有的化學能直接轉換成電能的化學裝置，又稱電化學發電器。它是繼水力發電、熱能發電和原子能發電之后的第四種發電技術。從節約能源和保護生態環境的角度來看，燃料電池是最有發展前途的發電技術。

但是燃料電池也不是完美的，燃料電池的壽命目前也是一大問題，從公布的數據來看，即便是本田新一代燃料電池系統的壽命也僅有5000小時，換算下來差不多也就是200余天。而采用國內技術生產的氫燃料電池壽命普遍只有約2000小時，短壽命的燃料電池根本無法實現長期的使用，而且高頻率的更換燃料電池對于用戶來說也增加費用。所以未來燃料電池的技術突破將會重點集中在提升使用壽命方面。

壽命是燃料電池系統實現長途重載領域應用的基本要求。燃料電池更適合應用于中長途、中重型商用車，對使用壽命要求高，1萬小時使用壽命可保障30-40萬公里的里程要求。

2022年，在燃料電池示范政策推動下，壽命超過10000小時的燃料電池系統將在物流、長途運輸、碼頭、礦山、長途客運等長途重載領域的多場景應用。

目前，億華通、未勢能源、上海重塑、捷氫科技、濰柴動力等多家企業研發的燃料電池系統壽命指標已達到10000小時。

嚴格地說這不是一個純粹的技術趨勢，但是市場的變化往往是因為技術的更新和迭代造成的，幾年前，電動車剛剛開始進入市場，誰也不知道能做到多大的規模，所以很多廠家采用了燃油的平臺，去掉傳統的內燃機，裝上了三電系統。從目前的角度看，這種簡單的嫁接造成了很多安全隱患，平臺的不同讓很多技術不能充分應用到產品上。

此后隨著電動車市場的飛速發展，電動車的專用平臺已經成為每個企業研發的重點，模塊化和滑板式的設計不僅降低了研發成本，也大大提升了新產品的研發進程，所以如果真正能達到市場占有率超過65%，需要有更多電動車專用平臺，今年純電動汽車專用平臺占比已經達到了46%，按照這樣的趨勢，2022年65%的目標可期。

純電動專用平臺采用“滑板式”設計有利于動力電池、車身、底盤一體化集成設計。圍繞動力電池布置空間和人員舒適性最大化，采用平整地板和模塊化動力總成，有利于優化動力電池布置空間，有利于前后軸集成電驅動系統的懸架系統。

2022年，自主品牌將廣泛采用純電動專用平臺，在乘用車市場占有率將超過65%。

為什么汽車上的電壓要越來越高？還記得幾十年前，即使是北京也會經常遭遇停電，但現在北京的人口增長和好幾倍，用電量更是大幅激增，但幾乎沒有停電的現象了，就是因為國家電網采用了超高壓，特高壓傳輸設備，回歸到電動車本身，自從汽車有蓄電池開始，電壓只有6V，到了50年代，隨著汽車電器的增加提升至12V，后來由于混動系統的介入，電壓達到了48V，目前量產的電動車普遍電壓為400V。電動車上的高壓平臺技術同樣是通過提升電壓的方式，為電能的大功率傳輸打好基礎。

高電壓平臺將會極大縮短電動車的充電時間，在我國超級充電樁國標落地后，充電樁的最大充電功率有望達到600kW以上，“充電五分鐘、續航200公里”也將從一句玩笑變成現實。與此同時，在用電功率相同的前提下，電壓等級的提高還將減小高壓線束上傳輸的電流，這將縮減高壓線束的截面積，達到降低線束重量、節省安裝空間的效果。

核心電動化部件突破800V高壓化，可提升整車效率，配合大功率充電技術可實現極速充電。電動汽車電氣架構主要涉及動力電池、高壓配電系統、電驅系統、電動壓縮機總成、DCDC、OBC等。高壓電氣架構無中間電壓轉化效率損失，驅動系統采用寬禁帶半導體，提高驅動系統效率。2022年，比亞迪、長安、東風嵐圖、廣汽埃安等企業有望推出800V高壓平臺高性能量產車型。

新能源汽車與傳統汽車的主要區別不僅在于“三電”，還體現在重要性大幅度提升的熱管理系統。現在越來越多新能源汽車在低溫環境下出現了不同程度的電量衰減，成為影響新能源汽車發展的主要問題之一。傳統汽車的熱管理系統主要為發動機、變速器的散熱系統和汽車空調，而新能源車的熱管理系統涵蓋了新能源汽車幾乎所有的組成部分，主要范圍包括動力電池、驅動電機、整車電控等等，復雜程度更高，因此成為車企開發的重點。

熱管理方面比較明顯的是空調耗電，普遍認為空調會占到燃油車能耗的10-20%，而在新能源車上這個比例會更高。而在空調制熱系統方面，傳統汽車與新能源汽車差異較大，新能源汽車無法利用發動機余熱，一般使用PTC加熱器或熱泵系統進行制熱。但常用的PTC加熱器耗電量較大，導致汽車的行駛里程大幅下降，因此制熱效率較高的熱泵系統將成為新能源汽車空調的發展方向。

智能熱管理是新能源汽車突破低溫環境下使用的關鍵技術。提升新能源汽車低溫適應性需要突破動力電池低溫快速加熱技術、整車一體化熱管理技術、低溫充電技術等智能熱管理技術。2022年，智能熱管理技術將支撐新能源汽車-30℃環境下的應用。

低溫環境下動力電池系統加熱溫升速率達到5℃/min，-30℃加熱到0℃加熱能量消耗≤6%

上個世紀80年代，隨著IT技術的起步和興起，當時由機械主導的汽車行業掀起了一場電子電氣化革命。在汽車電子電氣不斷發展的同時，汽車通信總線不斷增長、控制器數量呈現了井噴式上升，這不僅讓制造成本大大增加，而且還讓相應的控制工作變得更加復雜和難以把控。新一輪科技革命推動汽車產業不斷顛覆，整車電子電氣架構正逐步向平臺化、智能化、互聯化方向不斷發展，而電子元件也朝著高集成度方向不斷進化，車輛控制系統運轉效率呈指數型增長。基于此，在汽車產品上開啟“域控制器”的應用成為大勢所趨。

域控制器的原理主要體現在車內所有控制的高度有機的整體、車外與云端連接的流暢、云化研究的架構、大數據匯集的自如、AI智能算法的開發部署迭代、國家智能汽車整個網絡安全監管等各方面有機的統一。看似簡單的域控制器、鏈接的是無限的、承載的責任是巨大的，所以智能汽車產業生態，得域控制器者得天下。

域控制器是實現整車智能化網聯化的核心載體。當前正處于從分布式電子電氣架構向域集中電子電氣架構過渡的階段，中央域控制器+車云協同計算將成為整車電子電氣架構的長期發展方向。2022年，域控制器產品將由單域控制向跨域融合形態過渡，進一步降低硬件-軟件-功能之間的耦合度和車內電子電氣架構（連接結構）復雜度，加速構建智能網聯汽車產業鏈生態。

在智聯網迅速發展的背景下，汽車信息化架構逐漸轉向了集中化、簡單化發展模式，在汽車自動駕駛功能不斷完善下，汽車電動化、智能化的普及率也越來越高。5G的推廣和提出使得汽車汽車和物聯網的結合程度逐漸加深，對于未來汽車行業的發展，智能網聯汽車是大勢。

在大家深刻感受到人工智能帶來便利的同時，信息安全問題變得日益嚴峻，從2016年-2019年，智能網聯汽車安全事件發生率提升了7倍，2019年較2018年增長99%。2019年，有82%的安全事件源于遠程攻擊。

汽車上有大量的外部接口，通過這些接口，汽車與外界進行著更頻繁而復雜的信息交互。在此過程中，黑客可植入惡意病毒或遠程木馬，破壞汽車的電控系統，導致嚴重事故發生。如何保護和提升整車的信息技術安全，目前業內有很多種解決方案，從邊界防御向主動安全縱深防御體系躍升成為一種技術上的共識。

整車信息安全技術關乎個人、社會與國家安全，部署整車信息安全防護技術是構建汽車安全免疫能力必由之路。2022年，整車信息安全防護技術將從邊界防御向主動安全縱深防御體系躍升，實現威脅提前感知，動態實時響應，實現更高效安全的整車防護。

主動防護技術基于大數據與人工智能，通過對車輛進行全面、實時的安全威脅監測、預警與分析，實現更高效安全的整車防護。

如果說2021年是汽車領域的“混動年”應該不為過，無論是自主品牌還是合資，進口品牌，都紛紛推出自己的混動技術和產品，一時間曾經被遺忘的混動技術有迎來的新的發展機遇。在電動車飛速發展的今天，一直有一種說法，很快電動車將會完全取代傳統內燃機車型。事實上這是不現實的論調，從國家戰略到企業發展看，內燃機將會很長時間內繼續出現在市場上，只不過會有一種更環保的形式，那就是混動。

關于混動的種類就不贅述了，混動技術的進步，極大程度上緩解了內燃機的碳排放壓力，同時它也有比肩電動車的純電行駛功能，內燃機一定程度上只負責發電，緩解了里程焦慮，同時還可以最大限度地提升發動機的燃燒效率，降低油耗，可以說是近乎完美的動力解決方案，未來中國市場上的混動車型將會越來越多。

DHT混動技術可應用于HEV和PHEV，是乘用車實現節油降碳的重要技術路徑。通過高效混動專用發動機和電機混聯配合，實現超高效率和超低油耗平衡，節油率超過35%，同時提升了平順性、NVH等性能。

2022年，多車企DHT混動系統研發成果落地應用，更多混動車型上市銷售，DHT混動系統有望達到150萬套搭載應用。