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国外智能网联汽车传感器产业发展情况及启示


作者:本站收录 来源:赛迪网 2019-03-28 10:00:04 填写您的邮件地址,订阅我们的精彩内容:

摘要:汽车智能网联技术成为了全球科技创新领域新的焦点,而智能网联汽车是继新能源汽车后汽车产业发展的又一制高点。在这样的背景下,奔驰、宝马、奥迪、比亚迪、上汽等全球知名汽车制造商,以及华为、Intel、百度、中兴、高通等国内外IT产业巨头都将智能网联汽车作为自身发展的一大重点。

关键词:智联网[7篇]  汽车[914篇]  传感器[2841篇]  

  智能网联汽车,是指搭载先进的车载传感器、控制器、执行器等装置,并融合现代通信与网络技术,实现车与X(车、路、人、云等)智能信息交换、共享,具备复杂环境感知、智能决策、协同控制等功能,可实现“安全、高效、舒适、节能”行驶,并最终可实现替代人来操作的新一代汽车。

  汽车智能网联技术成为了全球科技创新领域新的焦点,而智能网联汽车是继新能源汽车后汽车产业发展的又一制高点。在这样的背景下,奔驰、宝马、奥迪、比亚迪、上汽等全球知名汽车制造商,以及华为、Intel、百度、中兴、高通等国内外IT产业巨头都将智能网联汽车作为自身发展的一大重点。

  放眼国内,国家层面给予了高度重视和及时引导,国内长安、一汽、上汽、北汽等大型整车企业都制定了智能网联汽车发展的规划和战略。从智能网联汽车的技术架构来看,环境感知技术是实现车与车、车与路、车与人以及车与云之间信息交换的“五官”,而传感器在其中扮演着信息采集非常重要的角色。为此,本文旨在分析国内外智能网联汽车传感器产业国内外进展,二者的差距,以期从中得出有益的结论,为我国智能网联汽车产业持续健康发展夯实基础献策建议。

  一、各国高度重视智能网联汽车发展

  (一)美国:国家战略和配套政策法规为产业发展保驾护航

  早在2015年,美国交通运输部就发布了《美国智能交通系统(ITS)战略规划(2015-2019年)》,该战略的核心是汽车的智能化与网联化,旨在解决美国交通系统存在的问题。为了自动驾驶技术在制度和政策法规上有据可循,美国交通运输部联合国家公路交通安全管理局于2016年发布了《联邦自动驾驶汽车政策》,对自动驾驶汽车技术必须满足的安全评估作出了明确规定。此后,包括加州、密歇根州、内华达州等多个州以及哥伦比亚特区出台了地方性的无人驾驶法规,各州根据实际情况对自动驾驶技术的研发和测试作了不同规定。

  (二)欧洲:加大资金投入,多国已开展无人驾驶路测

  英国:2014年,英国政府与整车企业共同出资2亿英镑(双方各出资1亿英镑)成立 “智能移动基金”,重点扶持与自动驾驶相关的研发、测试和商业化发展。2017年,为了增强英国汽车行业的网络安全标准,英国政府对5×StarS联盟进行专项资助。此外,英国政府向宝马、福特、路虎等政策企业投资超过1亿英镑,大力推动自动驾驶技术发展。

  法国:2014年,法国发布自动驾驶汽车发展路线图,并宣布投资1亿欧元进行自动驾驶汽车实际道路测试,同时启动道路交通法规修订程序。2016年8月,法国政府进一步放宽了路测准入,允许外国汽车制造商在法国开展路测,这项政策也是法国新工业战略的重要部分。此外,德国、瑞典、挪威等国已在进行或正在推进无人驾驶路测。

  (三)亚洲:智能网联汽车处于高速发展阶段

  日本:日本IT综合战略本部于2016年制定了自动驾驶普及路线图,允许自动驾驶汽车在有司机的情况下可以2020年上高速公路行驶。2017年4月,日本将汽车保险的赔付范围延伸至自动驾驶期间的交通事故;2017年6月,日本允许汽车在驾驶位无人的状态下进行路测。

  新加坡:2014年8月,新加坡成立自动驾驶汽车动议委员会,从2015年1月开放近5公里的特定路段供无人驾驶汽车测试。2017年底,开通一条路测专线,允许自动驾驶汽车在许可范围内进行公共道路测试。近年来,新加坡无人驾驶的政策环境和研发路测环境都在不断完善,极大地促进了智能网联汽车产业的发展。

  二、全球汽车传感器产业呈现新的发展趋势

  (一)传感器市场需求空间进一步加大

  智能驾驶的发展将大幅提升对传感器的需求量。传感器在智能汽车领域起着重要作用,担任着智能驾驶汽车的感知系统,比如ADAS的感知层中需要用到大量的摄像头、超声波雷达、毫米波雷达、激光雷达、夜视仪等传感器。随着ADAS系统逐渐成熟,汽车传感器的需求量将会大幅攀升。随着汽车电子化、智能化和网联化,传感器在汽车上的应用越来越广泛,2000 年汽车上装配的传感器只有 10 个左右,到今天中高端的车上传感器已经增长到 100 多个,未来随着智能网联的进一步深化,汽车配备的各类传感器仍将有 4 倍的增长空间。权威部门预测,2016年到2025年全球车用传感器市场规模将从82亿美元增长至290亿美元,年复合增长率(CAGR)达到15 %。

  (二)传感器智能化、微型化趋势愈加明显

  传感器智能化是指传感器除了实现传感的基本功能之外,还具备自我校准、自我标定等功能,更重要的是能够基于自身逻辑判断和信息处理能力,对采集的信号进行智能处理。在实际应用中,相较于一般的传感器,智能传感器在测量精度、信噪比、远程可维护性、稳定性和可靠性等方面都更胜一筹,非常适合智能网联汽车的需求。而对于微型化,主要是利用基于半导体集成电路技术发展的MEMS技术,在一块芯片上将敏感器件、DSP、数据处理装置集成封装,能够有效降低传感器成本、提升传感器集成度、缩小传感器体积并提高系统的测试精度。目前,基于MEMS技术的传感器已经在汽车领域广泛应用,取代传统传感器趋势明显。随着电子制造工艺的不断迭代,微型传感器将进一步向纳米传感器演进,更加适合智能网联汽车的发展。

  (三)自动驾驶安全性保障需要多传感器的融合应用

  一方面,不同类型的传感器适应的最优应用场景存在差异性,智能网联汽车实际行驶环境复杂,现有单一传感器并不能满足复杂路况下的所有需求。以摄像头和激光雷达为例,摄像头成本低、应用广泛,但算法识别率有待进一步提高;而激光雷达虽然识别率更高,但成本偏高且环境适应能力较差。采用多传感器协同工作,可优势互补,进而提高驾驶安全性。另一方面,为了保证自动驾驶的行驶安全性,智能网联汽车感知方案必须要具备安全冗余性。在此前提下,多传感器协同工作,以及协同工作下产生的信息冗余就显得非常有必要。目前来看,毫米波雷达、激光雷达及摄像头等传感器多路融合是自动驾驶传感器方案的主流发展趋势。

  三、我国智能网联汽车传感器发展存在的问题

  (一)核心专利被国外企业垄断

  国内汽车传感器市场的需求量巨大,每年进口额都超过千亿人民币,这主要是国内汽车传感器芯片、传感器关键技术和传感器产业结构与国外存在较大差距,导致国内汽车传感器在高端市场竞争中缺位或者是竞争力不足。比如国内企业多数只能做一些水温和压力传感器等技术含量不高、附加值低的产品,而针对国五、国六排放阶段在尾气处理上必须要用到的氮氧化物传感器等一些高技术含量产品,国内目前还是完全依赖进口。目前,国内汽车传感器市场绝大部分被西门子、博世、霍尼韦尔等国际零部件巨头占据,90%传感器依赖国外。国内在汽车传感器新原理、新器件和新材料等方面的研发和产业化能力较弱,汽车传感器核心专利大部分被外资厂商垄断,严重阻碍了中国自主传感器产品的发展。

  (二)企业研发投入资金来源有限

  汽车传感器的研发投入动辄上千万甚至上亿元,一般民营企业凭借自身实力有限,并且融资渠道也同样缺乏。汽车传感器产业链上的很多企业在不断加大投资之后,往往会面临“后继乏力”的困境。其主要原因是汽车传感器产业大投入、长周期、高风险等因素,使常规的市场渠道难以支撑行业的持续巨额资金投入。以传感器芯片为例,新产品一般要过2至4年才可以进入市场,5至6年开始实现销售,8至9年才可能达到收支平衡,10年才可能达到盈利,期间每年又需投入数亿美元,一般的投资很难连续支撑。由于短期内难以获利,银行等金融机构对于该行业缺乏足够的投资兴趣,导致汽车传感器产业的投融资渠道更加不顺畅。

  (三)汽车传感器缺乏配套试验和应用环境

  汽车是由多达几千个电子零部件组成的复杂产品,特别是随着汽车产业的发展,控制电子部分、多媒体电子部分、导航及车载通信等等越来越多,使车辆复杂程度不断加大。而这些电子零部件产品可靠性十分重要,直接决定了整车的安全及运行可靠性。特别是严苛的环境(运输过程、存放、工作中、气候等因素),都在考验着汽车电子产品的可靠性。汽车传感器作为汽车电子产品中最典型代表在应用时要和发动机以及整个调校系统进行匹配试验,但国内在这个环节上的配套环境不成熟,现有的系统和设备严重落后。这就导致企业无法真正了解产品后续的匹配性和可靠性以及所需的改进方案,有直接影响了下游企业对使用国产传感器的信心。

  四、对策建议

  (一)加强智能网联汽车传感器核心技术攻关

  一是依托现有基础,提高自主创新能力。利用较为成熟的转速传感器、压力传感器、温度传感器技术,加大车用传感器研发投入,推进传感器企业与国际知名汽车零部件企业及国内整车企业、科研院所等单位的交流合作,协同开发新型车载传感器技术与产品。二是聚焦重点,推动产业高质量升级。重点围绕激光雷达、毫米波雷达、超声波传感等智能网联汽车亟需的传感器产品,突破激光二极管、雪崩二极管、高端 CMOS 图像传感芯片、DSP 芯片、77GHz 雷达等核心部件,以及自动化设计、试验仿真、软件算法等关键配套技术。推动MEMS技术逐步取代传统机电技术生产传感器,提高车用传感器总体设计水平、技术水平和产品可靠性。

  (二)完善智能网联汽车传感器产业链布局

  一是联合攻关,提高竞争实力。支持国内汽车传感器企业开展器件设计、制造封装工艺、系统集成等联合攻关,提升产品性能,提高产业整体竞争实力。二是产业链上下游联动,缩短产品市场化周期。瞄准汽车电力驱动系统、电源系统、无人驾驶系统、安全系统、导航系统和辅助系统,大力推动新型车用传感器自主研发。加大智能网联汽车传感器配套政策引导,鼓励国内整车厂商与国内传感器制造企业加强技术交流与合作,共同推进国内汽车传感器产品在新能源汽车和智能汽车上的市场准入,并在这一过程中形成产业集聚发展态势。三是把握时间窗口,加大示范应用力度。把握智能网联汽车快速发展的契机,以下游整车企业需求为牵引,实施智能网卡汽车传感器重大示范应用工程,积极提升国产化汽车传感器的实际应用水平,带动国产化汽车传感器的市场占有量,降低产品成本,推进我国智能网联汽车传感器产业各环节协同发展。

  (三)加大资金和人才保障力度

  资金方面,不仅要研究利用现有财政资金渠道,优化资源配置,加大对智能网联汽车传感器产业扶持力度,更要进一步研究PPP、产业投资基金、科技投资保险、金融租赁等投融资新模式,吸纳社会资本,建立公平的投资环境,优化投融资环境。建立国家智能网联汽车传感器专项资金,采取委托贷款、股权投资等方式,引导和撬动更多的社会和金融资本,投向智能网联汽车传感器领域。人才方面,鼓励高等院校、科研机构根据需求和自身特色,联合公共服务平台和企业,建设跨学科的智能网联汽车传感器综合人才培养基地,为企业输送高层次工艺人才和技术创新人才。积极引进海外领军人才和髙端技术人才,持续优化人才环境,支持相关院士工作站、博士后工作站、技术中心、孵化创业中心等建设,为高端人才集聚提供载体。

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