基于智能网联技术的新能源汽车产业共同体研究

2022-11-14张君兰

汽车与新动力 2022年4期

张君兰

(江苏联合职业技术学院宜兴分院，江苏宜兴 214206)

0 前言

基于智能联网技术的新能源汽车产业发展面临两方面的挑战：① 充电桩配套设备尚未完善且发展潜力巨大。随着新能源汽车产销量的进一步增长，中央和地方政府相关扶持政策的出台，充电桩行业在未来一段时期内将得到快速的发展。② 新能源汽车售后服务体系尚未完备。新能源汽车的特性催生出与传统汽车不同的汽车售后服务需求，其服务范围已从传统的维修、保养、换电等项目扩展到了充电服务、包括出行服务和车联网服务等在内的衍生服务、二手车交易、电池回收等。

1 新能源汽车的产业发展

1.1 产业发展态势

新能源汽车的发展涉及人工智能、人机交互、配电网系统、信息通信、能源材料等多个领域。因此，发展新能源汽车有助于推动城市整体基础设施的升级改造和产业转型，促进能源消费结构优化，实现绿色城市的建设与发展。目前，各能源消耗大国为实现环境保护、减少常规能源的消耗和对他国能源的依赖，都大力发展新能源汽车，支持新能源汽车相关技术的研发。在全球范围内，各国基于环保、技术与能源安全等原因都在积极推进汽车电动化。新能源汽车制造企业必须明确发展目标和战略选择，找准企业定位，加大科研投入，依托数据分析、产品云和信息互联等技术，加快新能源汽车产业化发展进程，提升企业的市场竞争力。

1.2 产业发展困境

随着全球工业的快速发展和人类生活水平的提高，各国的常规能源消耗大幅增长，全球生态环境不断恶化。为了保护环境，新能源汽车逐渐成为全球汽车行业转型升级的发展方向，各国相继出台了相关的支持政策和发展计划，新能源汽车人才成为行业发展的动力源泉。在此背景下，我国也正在加速推进产业转型升级，推动新能源汽车产业高质量发展。新能源汽车制造涉及多个学科领域的核心技术，其关键技术包括整车集成、电驱动、能量储存、燃料电池、高压电气等技术。特别是高压电气技术，将有望突破无线充电、高耐压等级薄壁绝缘层等技术难题。现阶段新能源汽车在质量、续航等方面的问题仍未得到解决，新能源汽车的售后处理周期长，售后供应链尚未形成，直接影响到用户的用车体验。

2 智能网联核心技术

2.1 车规级功率半导体与芯片技术

车规级芯片是指适用于汽车电子元件的规格标准芯片。小到汽车轮胎压力监测系统(TMPS)、摄像头，大到整车控制器、自动驾驶域控制器，均包含车规级芯片。与手机芯片、电脑芯片和电视芯片等消费类芯片相比，虽然车规级芯片的制程工艺要求并不苛刻，但对性能指标、使用寿命、可靠性、安全性及质量的一致性要求极高，具有准入门槛高、研发周期长、资金投入大等特点。

从汽车芯片用途划分，车规级芯片可分为功能芯片、功率半导体芯片与传感器芯片。其中，功能芯片又称为微控制单元，主要应用于汽车电子控制系统、信息娱乐系统、动力总成系统、车辆行驶系统等。

我国是全球最大的新能源汽车市场，随着国内纯电动汽车与混合动力汽车市场占有率不断提升，新能源汽车需要大量功率半导体来实现车辆频繁的电压变换需求，功率半导体市场需求也不断扩大。目前，新能源汽车搭载的功率半导体主要以绝缘栅双极型晶体管(IGBT)和金属-氧化物半导体场效晶体管(MOSFET)为主，其材质为硅基材料。随着新能源汽车电池动力系统的电压逐步提高至800 V以上，作为第3代半导体核心材料的碳化硅将主导功率半导体市场。与传统硅基材料相比，碳化硅材料在高压系统中性能表现更优异，碳化硅功率半导体有望逐步替代部分IGBT、MOSFET等硅基功率半导体，在新能源汽车领域得到广泛应用。

2.2 信息安全与隐私保护技术

数据是汽车数字化、智能化的基础，为实现自动驾驶、辅助驾驶、人机交互、智能网联等功能，智能网联汽车需要不断地采集环境信息、车辆工况信息及驾驶员和乘客信息，并利用这些信息为车主提供个性化服务。当前，汽车已成为继智能手机之后的又一智能移动终端，越来越多的汽车制造企业、网约车平台和科技公司都已将汽车数据应用于节能减排、交通管理、规避事故发生等领域，智能网联汽车数据带来的价值愈发凸显。同时，越来越多的用户信息和环境信息被车机系统收集、使用和共享，带来了信息泄露的风险。建设汽车信息安全防护墙变得越发重要。

汽车信息安全防护墙的建设需要汽车制造企业、供应商和互联网科技公司等多方联手合作，单靠任何一方都无法有效提升汽车信息系统的安全性。随着多方深入合作，在突破技术壁垒后，汽车制造企业可以实现对零部件质量安全信息的有效把控，用于约束零部件供应商的安全标准与内部的安全验证，测试能力也将不断更新和提升。互联网科技公司也不断突破基于密码算法的安全防护技术及公钥基础设施(PKI)技术的安全认证技术，打破智能网联汽车信息安全的远程信息处理盒子(T-box)、车载信息娱乐系统(IVI)、应用程序(APP)等加固技术的边界。

相关企业目前正在积极提供信息安全解决方案，强化安全策略、安全配置、安全能力、安全日志等方面的管理，特别是加强数据安全、移动安全、云安全存储、加密应用及敏感信息防护等安全产品的功能，全面做好数据防泄密工作。

2.3 其他相关技术

最早在汽车行业应用的无线通信技术是红外通讯技术(IR)，但红外通讯技术具有传输距离短、传输速率低等缺点，在汽车行业的使用范围有限，仅在无线锁定方面有所应用。随着短距离无线通信技术(即蓝牙技术)的快速发展，智能网联汽车已实现自动车库门、自动汽车门锁等功能。该技术能够使一些便携式移动通信设备实现无线入网功能，增加了用户的便利性和舒适性，成为信息娱乐系统的关键功能之一。蓝牙连接可以传输高质量的音频，用户只需将手机等便携式设备连接到汽车上，就可以收听自己喜爱的音乐。目前，蓝牙功能并不能通过连接的应用程序向用户提供关于车辆运行的内外环境信息。但无线网络通信(Wi-Fi)技术已为屏幕投影提供了强大的数据管道，可使用户实现从智能手机投屏到汽车中控显示屏的无线连接。

智能网联汽车要实现车联网和自动驾驶，需要整合激光雷达、视觉传感器、毫米波雷达等多种传感器信息，确保无人驾驶车辆的驾驶安全。环境感知包括车辆状态感知、道路感知、行人感知、交通信号感知、交通标志感知、交通状况感知、周边车辆感知等信息。驾驶辅助系统是实现自动驾驶的重要基础，主要包括自适应巡航控制(ACC)、自动泊车、电子稳定控制、车道偏离警示、碰撞预警等系统。

3 基于智能网联技术的新能源汽车产业共同体构建

以智能网联汽车为载体，“未来出行”模式相关产业链的上下游需求正在快速增长，已成为当下最热门的技术创新领域之一。智能网联汽车的发展，智慧城市的建设，与人们的智慧生活方式紧密相关。智能网联汽车和新能源汽车公司正在加强与各高校科研团队的合作，促进产学研相融合，增加科技研发资金投入，提高科研成果的转化率。

3.1 基于智能网联技术的汽车制造企业共同体

汽车行业正在向智能化、网联化、电动化快速发展。当汽车行业最终实现无人驾驶时，70%的产业价值和构成将并不在传统的车身、底盘等技术领域。因此，基于智能网联技术的汽车制造企业共同体正在车辆的控制平台、电池管理、智能座舱、智能驾驶、智能电动、智能网联、高精度地图、云服务等方面全面实现数字化，营造汽车智能化的生态环境。

3.2 基于智能网联技术的数据共同体

在实际应用中，算法的选择和应用会对数据系统的精度造成一定影响。通过增强算法研究，可以使误差所造成的影响最大限度地得到规避，减少误差可有效提升系统的精度。利用阻塞矩阵预处理接收数据，在得知主瓣的干扰方向后，可以有效构造阻塞矩阵。如果主瓣干扰相对较强、信号相对较弱，需要通过算法使干扰误差降低，提升系统的精度。

智能网联汽车的数据安全直接关系到国家、社会和公民个人的切身利益。现阶段，智能网联汽车产业对数据的需求量极大，采集的数据主要包括车辆数据、用户数据、地图数据、位置数据、视觉数据、路况数据、业务数据和第三方数据等。一方面，由于采集设备的损坏或安全机制的不健全，极易造成数据被污染和被伪造；另一方面，由于采集主体众多，采集方式不一，采集数据种类繁多，存在监管手段不够完善和数据审核机制不够健全的问题。这不仅给数据监管带来了困难，也存在公民个人隐私泄露的风险，甚至会危害到国家公共安全。