深度 | 「被时代遗弃」的燃油车,还有多少智能化余地?

2022 年 7 月 3 日 机器之心
作者 /  Carlos
智能化时代开启以来,燃油车与电动车似乎逐渐成为两个对立的阵营。智能化与电动车牢牢绑定,变为「淘汰」燃油车的法宝。
在此背景下,余承东不久前将燃油车定义为「淘汰品」:「现在还买燃油车的话,就像智能手机时代去买功能机。」而同样掀起波澜的言论还有李斌的「完全不明白现在大家为什么还买油车」。
在一些观点中,智能化是在电动化趋势下,被抹平动力、操控的差异化后,探索出的全新护城河。但不可否认的是,汽车智能化功能已成为衡量产品价值、品牌价值的重要参数,也是绕不开、不可逆的必要趋势。在这样的背景下,燃油车会否因为「先天的」技术障碍,在能源之外的维度上,被时代遗弃呢?
如何定义「智能汽车硬指标」?
这里首先需明确智能汽车的硬性指标。民生证券在一份长达117的研究报告里,详细分析了汽车智能化的趋势,认为未来将是「以智能化为名,拥抱『座舱、自驾』硬核时代」,这里的核心是硬件和软件结合,但 与传统汽车的差异,主要将通过智能座舱和自动驾驶来体现。
其中,智能座舱的趋势是向第三空间延展,通过融合及处理语音、视觉等感知数据,赋予车辆智能互动、实时监控、应用联动等能力;智能驾驶将从高定制走向标准化,最终解放双手。
此外,汽车还将围绕着移动终端进行角色转换,需要通过OTA持续保持竞争力, 提升设计研发、后市场服务等环节的软件价值,电子电气构也需要向集中式推进,推动「从硬到软」的重塑。
英伟达创始人兼首席执行官黄仁勋也曾预测:「到2025年,许多汽车企业很有可能以接近成本的价格销售汽车,主要通过软件服务获取利润。」
但在目前,智能汽车还在相对初期的发展阶段, 市场上对于智能化的定义,普遍的观点是要有L2级驾驶辅助、智能座舱,并支持一定程度的OTA。 而在具体的产品之中,电动车相对于来说,在智能化上普遍要有不少优势。
燃油车智能化的尴尬与现状
事实上,智能化被提出的早期阶段,燃油车在这方面的能力,并不输给电动车。比如,上汽荣威、名爵在2016年初次搭载的斑马智行系统,语音识别能力和系统逻辑,甚至还要优于特斯拉;奥迪、沃尔沃等车企早期的驾驶辅助系统,声量也要明显高于造车新势力。
至于燃油车智能化为何后继乏力,除了有部分架构上的差异因素外,一位资深的主机厂电子电气架构工程师还向Auto Byte透露了另一层面的信息: 燃油车智能化做的不好,有一部分原因是对成本非常敏感。燃油车的车型项目总监会更在意经济有效性,而新能源汽车的车型项目总监更愿意去尝试新的技术。
对此,宏景智驾的技术人员也向Auto Byte表达了类似观点:「 燃油车智能化要改变原来的架构,分布去设计新的功能,会增加很多成本,这是很多车企短时间内解决不了的痛点。 新能源则没有这方面的障碍,在软硬解耦方面也更顺畅。」
从近些年智能化的进展中,可以看出二者对于成本的不同态度:燃油车不管增加多少智能功能,可能都会受制于原有的老款、或同级别车型定下的锚点,售价基本没有发生变化,很难扭转品牌定位。而新能源汽车则通过智能化程度的不断提升,逐步向上突破天花板,站稳高端定位。
直到近两年,燃油车智能化才真正开始发力。首先是这一代奔驰S级全面颠覆形象的转身,之后宝马iX系列、长城第三代电子电气架构、智能吉利2025等布局的陆续出现,全面开启了燃油车智能化进程。
可以看到的是,最新一批燃油车的智能化程度已大幅提高。
比如,奔驰S级在今年5月17日起允许选装DrivePilot系统,该系统有L3级自动驾驶能力,可在德国全境13191公里的高速公路上启用,由奔驰承担交通事故在内的法律责任,驾驶员可在低于60km/h时脱手;
魏牌摩卡DHT-PHEV搭载的毫末智行NOH系统,可以在高速公路高精地图覆盖的范围内,提供基于用户设定的导航路线,从A点到B点的领航辅助驾驶能力;
名爵ONE首发的采用了斑马智行首款异构融合式车机系统——洛神OS,配备了当前量产车中算力最高的8155芯片,支持手势、触控、语音、视觉操作。同时,通过达摩引擎驱动的AI语义,接入了阿里智能家庭设备语义库,做到7天一次升级……
但也可以 看见的是,燃油车智能化普遍倾向于某一核心能力,而电动车则打破了传统的场景限制,有更多的灵活功能,这里与后面讨论 的技术差异有关。
不可忽略的市场主力
尽管智能化更与电动车契合,但是燃油车作为当前绝对的市场主力,车企无论如何都不能忽视这部分消费者的需求。根据乘联会公布的数据显示,2021年燃油车销量达到了1715.69万辆,而新能源汽车销量是298.89万辆,只有燃油车的17.4%左右。
但遗憾的是,从严格意义上来讲,目前几乎没有任何一个燃油车品牌能完成彻底的智能化过渡,也就是在旗下主力燃油车系中,真正推广开L2级驾驶辅助系统、智能座舱和OTA功能。
毕竟牵一发而动全身,成本提升会给传统燃油车企带来营收压力,需要循序渐进,不能一蹴而就。
那么,技术难点在哪?
智能化改变用车场景
智能化道路上,燃油车被电动车拉开距离,最主要的原因还是两者不同的技术特点。比起燃油车,电动车确实是更好的智能化载体。
这里先要提到汽车智能化首要面对的供电难题: 需要承受越来越大的暗电流 (点火开关在OFF位置,仍然在流动的电流); 静态和动态两大场景下,可以长时间、完整地使用智能功能。
(1)暗电流
关于第一点,智能汽车暗电流的大幅增加,实际与更多智能化待机功能的出现直接相关,它们都有比较大的负载。
比如,智能汽车增加了可以自动监测和记录周边风险的哨兵模式,意味着传感器、芯片等都要一直通电;远程控制功能也更加丰富,从原来要先通过打开APP唤醒车辆,再查看数据和操作车内系统(如国内某燃油车远程功能的暗电流计算条件是,每7天唤醒一次、每次5分钟),变成了实时同步的方式,还增加了调取当前摄像头画面等新功能。
有车主实测特斯拉哨兵模式发现, 车辆10小时消耗了约3kWh的电。该功能被触发的次数越多,耗电量也就越大,最多一次达到了8kWh左右。如果关闭哨兵模式,车辆的自然耗电量也接近1kWh。
即使只将后面的1kWh放在燃油车上,也是一个难以承受的量。一款60Ah容量14V电压的车用铅酸蓄电池,满电情况下也只有0.84kWh的电量,可能还不够一晚消耗。
而且,燃油车还需要考虑车辆起动时的起动机、点火系统等设备的供电需求,这也进一步缩小了可消耗的电量。如国内某品牌规定,车辆静置45天后,原95% SOC的蓄电池仍可满足起动需求,且SOC不低于60%。也就是说,45天只能消耗0.294kWh,大约是特斯拉的1/153。
尽管车企在产品立项初期,都会根据车辆架构和电子电气架构,选择合适的发电机和蓄电池,但想要承载特斯拉同等的待机功能,电池容量可能至少要翻上数十倍,而这在成本和空间上都难以实现。
如果通过中途起动发动机,获得持续的供电和充电能力,结果可能也是得不偿失。
14V 140A发电机1500rpm(发动机和发电机传动比一般在2-3之间)一小时的发电量是812Wh左右,接近不启用哨兵模式特斯拉一晚暗电流的消耗,但铅酸蓄电池的充电效率大约只有50%,同时还要给其它用电设备供电,可能要怠速数小时才能保持蓄电池电量不减少。
不过,当前车企也在寻求成本、结构、重量和需求的最优解。比如,一定程度上增加起动机功率和电池容量,略减少计算静态功耗的时间间隔,以将挤出的这部分电量,用到智能功能上去。
(2)静态智能场景
关于第二点,静态场景使用车辆的智能功能,这在如今已是接近出行能力的重要部分。
静态场景不是传统汽车强调的内容,但随着智能化程度的逐步升级,汽车已在交通工具的核心属性之外,还有了很强的娱乐和休闲能力。这些功能,不仅可以增加行车期间的乘客体验,也能 在静 止时让车辆变为私人娱乐空间、休息空间等,增加更多使用场景。
比如,特斯拉的爱犬模式、驾驶室过热保护、露营模式,威马小憩片刻模式,可在停车时自动让车内恒温,供人长时间休息,或离人使车内的人/物不受损;特斯拉(通过AMD芯片本地运行)、比亚迪(通过5G云游戏)、理想(通过游戏机/电脑投屏),可在车内玩3A游戏;传统的车载KTV、车载影院等功能,随着屏幕、音响、氛围灯等设备性能进步和联动,体验也变得越来越好...
如今,以造车新势力为首的新能源车企,已经在将静态场景加速落地,使其从早期成熟度不高、几乎被闲置的噱头,变成了吸引一些消费者的关键因素。但是,这也意味着需要车辆有长达数小时的供电能力。
但对于燃油车来说,电池主要是供起动点火使用,平时都靠发动机带动的发电机来供电。因为对电池的需求相对较小,容量也比较低,即使是传统的多媒体设备,也没有足够的电量去长时间驱动,而露营模式、小憩片刻模式的恒温需求,在燃油车上还与电池无关,需要发动机带动空调压缩机工作。
然而,发动机长时间原地怠速的结果却是致命的:一方面,发动机长时间低转运行会产生大量积碳,影响发动机的动力性能,增加油耗;另一方面,原地怠速也将使尾气聚积在车辆周围,成分中的CO、NOₓ、SOₓ、含铅化合物和一些颗粒物,不但污染环境,到一定浓度后也能致人中毒,甚至死亡。
这样的事故至今不能杜绝,2020年7月6日,深圳宝安区一位女士怠速开空调睡觉,因缺氧、一氧化碳中毒,最终抢救无效死亡;2019年6月25日,湖南怀化中方县一停车场,两名男子开着空调在车内睡觉,被发现在车内死亡...
在这方面,电动车数十乃至上百倍容量的电池包是先天优势。比如,特斯拉熄火后不下高压系统,可随时启动DCDC将动力电池内的直流高压电,转换为低压直流电给12V蓄电池充电。只要电池包有电,驱动车辆电气的12V蓄电池就不会亏电。
OTA供电和架构难题
在汽车智能化趋势中,OTA也将是必不可少的一部分,这决定着汽车能否像手机一样,持续使用到最新的功能。但从目前已经实现的OTA车型上能够看到,重要更新可能需要数十分数才能完成升级,而这也将面临与上述相仿的供电问题。
这种情况下,电动车可以使用充电桩或电池包持续供电,而燃油车因为要对车辆系统进行OTA,发动机也不允许起动,不到1kW的铅酸蓄电池也远远不能支撑。
此外,燃油车OTA还需要调整架构,这也将带来较大的成本问题。据电子电气架构工程师向Auto Byte透露, 依靠分布式架构的ECU一样可以做OTA,但是需要增加很多内存空间:
分布式架构里的控制器MCU总共的升级文件尺寸哪怕在考虑支持回滚的情况下,整车的多个控制一次升级包约在30M以下。基于现在的高速CAN/500Kbps,在电量充足的情况下,仍然是技术上可以实现的。
但问题在于,如无论是基于安卓、Linux还是QNX的娱乐系统,控制器的升级文件都要几百M甚至超过1 GB,全液晶仪表也是如此。这还没有考虑到目前普遍开始量产的ADAS 域控制器和车身域控制器等新部件。
对于内存需求的升级,主要是针对尺寸在2M以上的文件包,单次升级时间在20分钟以上的控制器,更多时候是对针对SOC的升级。简单而言,可以通过选择更高片内存储的SOC或者MCU,或者增加外挂的存储来支持回滚。
控制难度及响应性差异
除了供电的问题,燃油车在搭载驾驶辅助或自动驾驶系统时,控制难度和响应性上,也不及电动车。
宏景智驾向Auto Byte表现:「燃油车智能化难点那就是驱动系统过于复杂,内燃机本身不适合持续高转速运行,所以不得不配合变速器运行,加减速过程中需要对两者进行协同,变速器在过程中出现的顿挫或者其他异常工况,都有可能影响到各种精密传感器的数据侦测与记录。」
两者动力结构和传递路线的差异,也将导致响应性的不同。发动机的响应速度,大概要比电动机慢0.5秒左右,这可能导致控制系统慢上几拍,最终影响到控制的平顺性。
此外,还有些两者都在共同面对的难题,如转向系统要向线控转变。传统电子助力系统惯性大、控制精度低,容易出现操作过度,甚至有可能再因此导致一系列修正动作,而线控转向则可以解决这类问题。
在智能化、网络化的浪潮中,有技术优势、更懂互联网的造车新势力,似乎完全占住优势地位。但传统车企依靠着深厚的积累,也在这次竞争力追赶了上来。吉利汽车集团高级副总裁林杰就曾表示,智能化并非纯电动车的专利,但智能化确实需要汽车具有电的属性才能做得更好。
尽管受制于技术,仍无法让燃油车进行完全的智能转型,但目前已显著优化了智能体验。相比原有彻底分裂的格局,接下来燃油车与电动车或许会重新焦灼起来。而传统车型或许也将依靠当前的积累,在全面电动化的时代进行真正的反击。 
参考链接:
https://xueqiu.com/9508834377/212304790
http://www.cpcaauto.com/newslist.php?types=csjd&id=2662
https://www.tesla.cn/ownersmanual/model3/zh_cn/
https://www.doc88.com/p-1136394291353.html?r=1
https://3g.163.com/local/article/FH1B7OCU04178D6R.html
https://k.sina.cn/article_6300853659_m1778f659b03300ja5i.html
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