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目前看来，德国汽车行业作为制造业中技术含量、智能化程度较高，产业集中度较高的代...
安全配置是东风标致全新4008的重头戏，配备了ADAS智能驾驶辅助系统、带跟停功能的自...
在外企工作职场中，“天花板”现象经常会被谈及。其中包括在华中方高管在持续晋升中遇到的挑战，能成为区域负责人的似乎很少，进入全球总部管理团队的更是凤毛麟角。对此总有很多的猜测和说法，有人质疑外企文化是否真正包容，也有人认为创业是外企高层更好的选择……
日盖世汽车与天津经济技术开发区贸易促进中心共同举办了一场大规模的月度采购配对...
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提起“轻量化”，人们常常把“碳纤维”这个词和它联系在一...
主动安全是指尽量自如的操纵控制汽车的安全系统措施。无论...
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发动机工作时，摩擦表面（如曲轴轴颈与轴承，凸轮轴轴颈与...
通常我们认为，乘用车独立悬挂的弹性元件多用螺旋弹簧，非...
轴承是用于确定旋转轴与其他零件相对运动位置，起支承或导...
电动助力转向系统（Electric Power Steering，缩写EPS）是...
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产业分布图
新的新能源汽车补贴政策从今天（6月12日）起开始实施。续航里程长的新能源车型将享受到更高的补贴，而续航150公里...当前位置：
畅想未来：车载摄像头还能这么用！
目前，在汽车市场上的在售汽车中已经有相当多的车型配备了众多的车载摄像头组合，其中包括5摄像头甚至更多数量的摄像头组合，其目的就是为了协助驾驶员探测车道的边线以及车辆的盲区或其他的辅助功能。
　　Canseco还补充道，如果人们在笔直的道路上驾驶，驾驶员自然可以应付得来。但是，如果在暴风雪情况下行驶，而且车辆的时速达到了85或90英里/小时，德尔福驾驶监测系统将可以自动关闭某些功能以保证人们的驾驶安全。德尔福汽车公司表示，其德尔福驾驶监测系统预计将于2016年首发上市。　　监控司机行为　　目前，来自消费者的反应大多是针对汽车的自动锁定功能。其中最常见的就是在驾驶过程中车辆导航系统是自动锁定的，即便是乘客在按下按钮情况下也不能解除行驶过程中车辆的自动导航系统。　　福特汽车公司JeffGreenberg对此表示，由福特汽车公司和英特尔公司联合研发的车载驾驶员面部识别系统将会解决以上出现的问题。该系统可以识别驾驶员或乘客是否碰触到屏幕。但是问题是，对于驾驶员来说他们并不一定会接受有一个摄像头时刻对着自己拍摄。各个汽车公司也都了解配备了驾驶监测系统的汽车或许会给驾驶员一种被时刻监视的感觉，并且所有的驾驶员也都不喜欢这种被监视的感觉。尤其是考虑到目前关于美国政府监听民众电话的相关丑闻大量爆出。JeffGreenberg还表示，配备驾驶员面部识别系统还存在更多的实际问题，比如对一个光线过亮的汽车驾驶室进行驾驶员面部识别将存在非常大的挑战性。　　除此之外，各个汽车生产厂商还需要注意隐私问题。如果汽车配备了驾驶监测系统，那么车载摄像头将会对驾驶员进行拍照，那么拍照之后又会是谁有权限接触到这些照片呢?JeffGreenberg对此表示：&从很多方面来看，该驾驶监测系统涉及到的工程设计问题与系统数据安全问题和客户关系问题相比，其工程设计要简单的多。如果没能解决好以上问题，以上驾驶监测系统将很有可能违反社会的公共契约。&
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行业研究报告-2018年中国汽车电子行业白皮书 2018盖世汽车研究院 & 慕尼黑电子展 联合发布盖世汽车 研究院中国汽车电子行业白皮书第一篇 绪论1.1 汽车电子概论第二篇 传感器2.1 汽车传感器概论2.2 常用传感器介绍2.3 ADAS 与自动驾驶传感器第三篇 控制器3.1 汽车电子控制器概论第四篇 执行器4.1 汽车执行器概论4.2 汽车主要执行器介绍4.3 汽车主要执行系统介绍第五篇 安全保护、舒适系统5.1 安全保护概述5.2 舒适系统第六篇 智能汽车6.1 智能汽车概述6.2 技术路线6.3 发展路径6.4 政策法规6.5 市场发展趋势6.6 智能汽车产品6.7 自动驾驶产业6.8 车联网产业6.9 智能座舱产业第七篇 新能源汽车7.1 新能源汽车概论7.2 动力电池7.3 驱动电机7.4 电机控制器第八篇 结语275目 录2017年中国汽车电子行业白皮书 2 前 言前 言2017 年，中国汽车产销量达到了 2901.54 万辆和 2887.89 万辆，同比增长 3.19% 和 3.04%。产销量呈增长趋势。同时，汽车竞争日趋白热化，汽车电子智能化已然成为全球汽车产业技术领域的发展重点和产业战略新兴增长点。随着汽车行业的不断开放，汽车电子技术发展的进程，参与的主体也变得更加多元化，技术内涵也在不断丰富。不论是百度 Apollo 计划的持续推进，还是北京市发布两份指导性文件推进自动驾驶路测，都是重磅加码智能汽车的风向标。汽车电子及智能化的快速发展，正在快速地重构整个产业，让汽车与外界互联互通，汽车本身正在朝着高度协同化、集成化和智能化的方向飞速发展。汽车电子由半导体器件组成，用以感知、计算、执行汽车的各个状态和功能。随着电子技术和各类学科的不断发展，以及人工智能的不断产业应用，汽车电子广泛应用于汽车各个领域，从刚开始的发动机燃油电子控制、电子点火技术到高级驾驶辅助系统（ADAS），汽车电子的价值占比不断攀升，甚至可高达整车成本的 48%以上，且随着汽车智能网联、电动化趋势的不断发展，汽车电子价值占比将会继续提高。在去年《汽车电子行业白皮书》的基础上进行信息更新升级，本白皮书共分 8 篇，由盖世汽车研究院统筹规划和整理编写，主要围绕汽车电子传感器、控制器、执行器这些核心系统，从行业分析出发，对常见零部件进行解读。同时，也对驾驶安全系统、智能网联汽车、新能源汽车产业链现状和市场前景做了一定的论述。本白皮书中数据和内容，除了我们研究院整理的内容之外，部分开源于各个公开渠道。在此白皮书的编撰过程当中，离不开我们的用户、业界同仁提供的帮助，在此一并表示诚挚的谢意。限于我们的水平，本白皮书的内容并不能涵盖汽车电子行业相关的所有知识，若有不当之处，恳请朋友们不吝批评指正，我们会及时进行更新，不断迭代。希望以本书为引，促进更多的行业同仁去研究汽车电子产业，对我国汽车产业的快速健康发展，起到积极的推动作用。2018 年 3 月第一篇 绪论2017年中国汽车电子行业白皮书 3 第一篇 绪论1.1 汽车电子概论电动化趋势汽车工业经历 100 余年的发展，以石油为燃料的传统汽车，为人们提供快捷、舒适的交通工具的同时，也增加了国民经济对石油的依赖，加深了能源生产与消费之间的矛盾。随着资源与环境双重压力的持续增大，在政策和技术进步的驱动下，新能源汽车已成为未来汽车工业发展的方向，传统动力系统将会逐渐被驱动电机、动力电池与控制器所取代。汽车电动化已是大势所趋，发展电动汽车不仅能够减少碳排放和大气污染，也是发展可再生能源的最佳搭配。以荷兰、挪威、德国、法国为代表的世界各国纷纷发布或提出禁售传统燃油车时间表，国际汽车巨头、大型零部件公司也快速转向新能源汽车，并且逐渐加大全球范围的布局与投入。目前新能源汽车正处于快速增长期，技术与产品不断成熟，而传统燃油汽车退出市场，仍需要一个时间周期。智能化与网联化趋势随着汽车电子技术的发展，汽车智能化技术正在逐步得到应用，智能驾驶技术，可以通过传感器准确、可靠地感知车辆自身及周边环境信息，及时向驾驶员提供环境感知结果或通过人工智能算法自行进行决策控制，从而有效提高行车安全，同时也能降低驾驶员对车辆驾驶管理的复杂度，提高单个车辆的运行效率，可以缓解我国城市道路拥堵、交通系统运行效率较低的现状。随着网联技术的不断深入，越来越多的汽车开始搭载无线通信模块，汽车将会与外部网络（人、车、基础设施、互联网）连接进行互联互通，帮助车辆更全面的掌握周边交通态势。并且各种围绕用户出行的 TSP 服务在汽车生活中出现。网联化技术与智能化相辅相成，互为补充，正在加速融合。图 1：各国发布禁售传统燃油车时间表 来源：盖世汽车研究院第一篇 绪论2017年中国汽车电子行业白皮书 4 综上，在汽车电动化、智能化以及网联化趋势推动下，汽车电子产业呈现出快速增长态势，汽车电子零部件占比在不断提升，给产业带来重大的发展机遇与增长空间。汽车电子分类汽车电子种类较多，按应用领域（如下图）可分为汽车电子控制系统（发动机电子、底盘电子、驾驶辅助系统、车身电子）、车载电子电器（安全舒适、娱乐通讯）等；按用途可分为传感器、控制器、执行器三类。图 2：汽车智能化与互联网应用趋势 来源：盖世汽车研究院图 3：汽车电子的应用分类 来源：盖世汽车研究院第一篇 绪论2017年中国汽车电子行业白皮书 5 产业现状汽车电子是主要由半导体器件组成的，应用于车辆感知、计算、执行等层面，存在汽车的各个状态中，并实现相应的系统功能。第一个晶体管是在1947年由威廉 o 肖克利发明的，而后电子技术在上个世纪70年代引入汽车工业首先在发动机燃油喷射控制系统应用，极大提高了燃油效率。从此以后，汽车工业的创新开始被高效的微处理器、半导体开关和传感器驱动，低成本高可靠性的电子提高了汽车的舒适程度，一些安全系统如安全气囊控制系统离开了电子技术根本无法实现。汽车电子逐渐替代机械发挥作用，汽车电子系统越来越复杂，现代汽车是一个高度机电一体化的产物。市场分析从全球半导体市场来看，汽车电子市场规模正处于快速增长阶段，汽车半导体市场需求旺盛，未来自动驾驶技术的应用将会进一步推动行业的发展，为汽车电子市场提供更为广阔的市场空间。图 4：汽车电子的创新历程 来源：盖世汽车研究院图 5：集成电路芯片应用终端市场及增长率 来源：IC Insights，盖世汽车研究院综合整理第一篇 绪论2017年中国汽车电子行业白皮书 6 核心应用领域根据麦肯锡研究表明，在汽车核心应用领域的增长主要集中在安全、动力系统、车身、底盘和驱动信息领域，预计到2020 年的最大增长将出现在安全领域。电子电器在汽车产业应用逐渐扩大，市场整体呈现稳步上升趋势，汽车电子电器与汽车产销规模密切相关，中国未来5 年内，市场将以 10.6% 速度增长，增速超过全球。图 6：汽车电子核心应用领域增长情况 来源：麦肯锡，盖世汽车研究院综合整理图 7： 年全球与中国汽车电子市场规模预测 来源：中国产业信息，盖世汽车研究院综合整理第一篇 绪论2017年中国汽车电子行业白皮书 7 汽车电子成本占比随着电子技术的发展，汽车电子广泛应用于各个领域，从动力系统、高级驾驶辅助系统（ADAS）到自动驾驶，汽车电子的成本占到整车成本比例逐渐升高，目前紧凑型车中电子成本占比为15%左右，而纯电动车中，汽车电子成本占比高达 65%，随着新能源汽车更加智能，汽车电子成本占比仍将持续提升。我国豪华汽车销量快速增长，而汽车电子系统在中高端车型的成本占比可达 30%-40%。汽车电子产业链汽车电子产业链由三大部分组成：上游为汽车电子元器件厂，主要负责提供汽车电子的相关核心芯片及其他分立器件。而代工与封装厂商（Tier3后段厂）为其提供代工及封装服务。中游为汽车电子的系统集成商（Tier1），主要进行汽车电子模块化功能的设计、生产及销售，例如博世、大陆、德尔福、日本电装等公司。下游则为整车厂（OEM）。尽管国内的整车市场及汽车电子市场均保持中高增速，但国内汽车电子厂商相对落后。目前，国内轿车主要汽车电控单元产品，包括动力控制系统基本被外资零部件巨头所垄断。图 8：各车型中汽车电子成本占比 来源：中国产业信息，盖世汽车研究院综合整理图 9：汽车电子产业链 来源：安信证券，盖世汽车研究院综合整理第一篇 绪论2017年中国汽车电子行业白皮书 8 2017 全球汽车零部件百强榜 TOP15 排名 公司 国别2016 配套营收（亿美元）2015 配套营收（亿美元）汽车电子业务1 博世 德国 465.00 448.25 主营2 采埃孚 德国 384.65 295.18 涵盖3 麦格纳 加拿大 364.45 321.34 涵盖4 电装 日本 361.84 360.30 主营5 大陆 德国 326.80 314.80 主营6 爱信 日本 313.89 259.04 涵盖7 现代摩比斯 韩国 272.07 262.62 涵盖8 弗吉亚 法国 207.00 229.67 涵盖9 李尔 美国 185.58 182.11 主营10 法雷奥 法国 173,84 157.42 主营11 安道拓 美国 168.37 -- 涵盖12 德尔福 美国 166.61 151.65 主营13 矢崎 日本 156.00 141.04 主营14 延锋 中国 129.91 112.42 主营15 住友电工 日本 128.35 136.85 主营全球汽车电子行业市场集中度较高，全球汽车零部件百强企业基本上都涉及汽车电子业务，在 Top15 企业中，博世、大陆、电装等跨国零部件企业汽车电子产品线较广，产品涵盖动力系统、底盘电子、车身电子、安全系统、车载信息娱乐系统、ADAS 产品，占据了产品中高端产品市场，附加值较大。国内汽车电子领先企业主要有华域汽车、均胜电子等，但与国际领先企业差距较大，整体看国内企业产品主要集中在中低端汽车电子产品。来源：Automotive News，盖世汽车研究院整理第一篇 绪论2017年中国汽车电子行业白皮书 9 汽车电子发展趋势1.新进从业者不断涌现。一是互联网企业探索进入汽车行业。例如：谷歌、百度、优步等互联网企业均在无人驾驶汽车上进行了布局。二是消费电子半导体企业进军汽车电子。例如：高通骁龙芯片支持自动驾驶功能并将在新车中进行应用。2.智能化推动汽车中半导体的搭载数量和性能提升。汽车智能化趋势使得汽车半导体市场的增长不再依赖于汽车产量的增加，而是车载半导体数量的增加。ADAS 系统需要大量 CMOS 传感器、MEMS 传感器、各种原理的探测雷达来感知周围环境，如识别交通标志、甄别障碍物类型、测量障碍物距离车身距离，以及计算相对移动速度。3.新能源汽车对功率器件需求旺盛。新能源汽车动力产生和传输过程与汽油发动机有较大差异，需要频繁进行电压变换和直流 - 交流转换。加之纯电动汽车对续航里程的高需求，电能管理需要更精细化。4.汽车智能化带来海量信息存储需求。未来汽车将不仅是交通工具，更是信息汇总、计算和传递的中心，对信息存储提出了更高要求。一是车载信息娱乐系统(IVI)存储需求不断提高。IVI系统的显示器尺寸越来越大、分辨率越来越高，承载的信息也更加复杂和丰富，对存储空间和速度提出更高要求。二是ADAS系统存储需求不断提高。ADAS系统需要大存储空间和高存储速度支撑系统的快速反应能力。尤其是图像传感器的数量和分辨率不断提升，产生海量数据存储需求。汽车作为兼具场景与移动特点的终端，在能源革命和智能化的驱动下将有望接力智能手机，成为新型计算平台。智慧汽车时代也在智能手机存量时代的背景下拉开帷幕，而新型计算平台的加快渗透，必将带来对应电子行业景气繁荣。图 10：智能汽车有望成为下一代的计算平台 数据来源：德勤，盖世汽车研究院综合整理2017年中国汽车电子行业白皮书 10 第二篇 传感器第二篇 传感器2.1汽车传感器概论汽车传感器是汽车电子控制系统的不可或缺的一部分，用以测量位置、压力、力矩、温度、角度、距离、加速度、空气流量等信息，并将这些信息转换成电信号作为输入给到汽车电子控制器。传感器的精确性、可靠性将直接影响汽车电子控制系统的控制效果。传感器在汽车上的应用主要有以下三大领域：动力系统、底盘、车身&安全舒适领域。其应用将越来越广泛,数量和种类不断增加。由于汽车的复杂工况和高可靠要求，要求传感器在-40℃ ~125℃温度下正常工作，误差范围1%以内，同时低成本能够推广应用。图 1：部分汽车传感器示意图 来源：网络，盖世汽车研究院整理图 2：汽车传感器的三大应用领域 来源：盖世汽车研究院2017年中国汽车电子行业白皮书 11 第二篇 传感器汽车传感器按被测物理量可分为：压力传感器、温度传感器、流量传感器、速度传感器、加速度传感器等。按工作原理可分为：物理传感器、化学传感器、生物传感器。传感器一般由敏感元件和转换元件组成，需要感知被测量并按照一定规律转换成可用的电信号。传感器需要良好的灵敏性、精度和动态响应特性等。汽车传感器产业：在产值超过万亿美元的全球汽车市场“大蛋糕”之中，新兴的电动汽车和无人驾驶汽车近期刺激了汽车传感器市场。2016年，全球汽车MEMS和传感器市场规模为110亿美元，到2022年预计可增长至230亿美元，这主要归因于图像和雷达传感器的爆发增长。尽管到2022年，全球汽车的销售量预计将仅增长3%，但是汽车传感器出货量的平均增长率将在未来五年达到 8% 以上。在汽车传感器几大应用领域中，由于油耗排放的法规日益严格，动力系统传感器用量最大，用以提高燃油效率、降低碳排放；其次是安全辅助类传感器，此类传感器增速最大，鉴于各国纷纷出台的交通安全法规以及智能网联化趋势，可预计安全辅助类传感器（摄像头、毫米波雷达等）市场前景广阔。图 3：传感器组成图 来源：盖世汽车研究院整理图 4：汽车 MEMS 和传感器市场总览 来源：Yole，盖世汽车研究院整理2017年中国汽车电子行业白皮书 12 第二篇 传感器几类安全辅助类传感器传感器 原理 优势 劣势 最远距离 应用举例超声波雷达通过超声波发射装置向外发出超声波，到通过 接收器接收到发送过来超声波时的时间差来测 算距离。一般采用 40kHz 探头防水、防尘，监测距离在 0.1-3米之间测试角度较小， 需要在车身安 装多个3m倒车雷 达、自动泊车毫米波雷达利用波长 1-10mm，频率30GHz–300 GHz 的毫米波，通过测量回波的时间差算出距离。目前车载雷达的频率主要分为24GHz 频段和 77GHz 频段不受天气情况和夜间影响，可以探 测远距离物体行人的反射波较弱，难以探测大于 200mACC、BSD、 AEB激光雷达通过发射和接受激光光束，分析激光遇到目标对象后的折返时间，计算出目标对象与车的相对距离，目前常见的激光雷达为 8 线、16线和 32 线激光雷达，激光雷达线束越多，探测精度越高，安全性也越高探测精度高，方向性强，响应快，能够快速检出目标的三维模型成本高，容易受到天气的影响，比如雨雪、大雾等极端天气150m-200m探测车辆周围交通信息，实现自动驾驶功能摄像头通过摄像头采集外部图像，并通过算法进行图像识别可分表出障碍物的大小和距离，能够识别行人和交通标示受视野影响，受恶劣天气影响，逆光或光影复杂情况效果差6-100mLDW、LKA、PCW汽车传感器作为一类高精密元器件，从研发到制造的各个环节，要求都为严格。汽车传感器厂家需要具备较高的技术研发能力和产业链管控能力。目前全球汽车先传感器企业主要有博世、大陆、森萨塔、英飞凌、霍尼韦尔、天合、德尔福等企业，这些企业传感器产品线较广，技术领先，客户众多，形成了较高的汽车传感器行业市场进入门槛。图 5：传感器产业链全景图 来源：盖世汽车研究院整理来源：盖世汽车研究院2017年中国汽车电子行业白皮书 13 第二篇 传感器汽车传感器细分领域领先企业汽车传感器细分市场 领先企业77GHz 毫米波雷达 博世、大陆、富士通天24GHz 毫米波雷达 海拉摄像头 松下、法雷奥、麦格纳、索尼等MEMS 传感器 博世、德尔福、ZF-TRW、ADI激光雷达 Velodyne、IBEO、Quanergy轮速传感器 森萨塔、霍尼韦尔碰撞传感器 电装、大陆、德尔福、ZF-TRW、奥托立夫更进一步看，汽车传感器细分市场众多，不同的细分市场领先企业略有不同，呈现各领千秋的市场格局。国外厂商在中国传感器市场也占据重要地位，许多高水平汽车传感器产品依赖进口。近年来，随着国内自主汽车品牌的不断发展，国内汽车传感器企业也受到带动，质量提升迅速，相对于国外同类产品的差距进一步缩小，并逐渐开始替代博世、大陆、电装等企业。对于国内企业而言，寻求突破还要从自身做起。相对于国外汽车传感器巨头，中国汽车传感器企业在研发上的投入较少，导致企业难以掌握核心技术，新产品存在不足。由于汽车传感器的研发需要大量的时间和金钱，细分产品又过多，政府也应当对汽车传感器行业进行顶层设计，开展系统化、科学化的研究。汽车传感器行业驱动因素1.动力系统传感器的需求驱动因素：越来越严苛的油耗排放法规，需要动力系统满足低排放、提高燃油经济性要求，同时消费者对优秀驾驶操控性的追求都促使动力系统使用大量传感器，并不断提高相关传感器的性能。2、底盘系统传感器的需求驱动因素：汽车安全性能要求的提高、汽车轻量化发展趋势以及像碰撞避免系统（如AEB）、胎压监测等安全法规的出台，这促进了速度传感器、陀螺仪、毫米波雷达、摄像头、胎压传感器、车高传感器等普及应用速度。3、车身系统传感器的需求驱动因素：消费者日益看重的舒适、便利购车要求，以及被动安全系统的完善和普及驱动前、后、侧边碰撞传感器，翻转传感器，乘员感应传感器等的推广和使用。发展趋势：智能化、集成化、传感器融合1、集成化趋势 : 利用半导体制造技术和微机械加工技术制造传感器，实现传感器集成化，便于传感器大规模批量化生产，降低传感器成本。2、智能化趋势：将传感器与微处理器结合，使传感器同时具有检测、信号处理和通信等功能，提高传感器再现性、适应性和可靠性。汽车传感器使用较多的传感器类别为压力、温度、气体、运动类传感器。这些传感器逐渐向着 MEMS 传感器方向发展，MEMS 传感器成为汽车传感器市场增长的驱动因素。同时由于汽车各个电子系统的协同工作、集成化发展，各类传感器的信息需要综合处理，传感器融合成为不可阻挡的趋势。（1）MEMS 是汽车传感器重要发展方向MEMS（ Micro-Electro-Mechanical System）传感器是在半导体制造技术基础上发展起来，将微电路和微机械按功能要求在芯片上集成，使一个毫米或微米级别的 MEMS 系统具备精确而完整的电气、机械、光学等特性。来源：盖世汽车研究院2017年中国汽车电子行业白皮书 14 第二篇 传感器微型化 o体积较小，易于集成，应用领域较广 o一体化集成，能耗较低 微加工 o硅微加工和微机械加工技术 o可大规模批量化生产，降低成本 高精度 o一体化集成，传感器性能均匀，精度高 o各部件匹配协调，可靠性高 高动态性 o几何尺寸小、质量小，响应速度快 o固有频率高，动态特性优异 MEMS传感器类型 运动类 加速度计 陀螺仪 磁传感器 压力传感器 环境类：气体 湿度 温度 麦克风 光学类： 图像识别 光强 PIR MEMS 传感器在汽车上应用较多的是压力传感器、加速度计以及陀螺仪。这三类传感器也是 MEMS 较为成熟的器件，其市场增长主要得益于汽车、消费电子市场的增长。未来随着集成化系统的趋势以及MEMS 相关器件的研发，将会有更多种类、数量的 MEMS 传感器应用到汽车上。MEMS 市场格局：2016 年，全球汽车 MEMS 和传感器前十位的供应商共创造了 42.5 亿美元的营收，占据了整个汽车传感市场的 77%（不包括模组）。压力传感器市场仍是一块较碎片化的市场，主要由博世、森萨塔和电装主导，而磁传感器市场则主要有Allegro、TDK-Micronas 和英飞凌推动。图 6：MEMS 传感器分类 来源：盖世汽车研究院图 7：MEMS 传感器在汽车中的应用 来源：网络，盖世汽车研究院综合整理2017年中国汽车电子行业白皮书 15 第二篇 传感器图 8：MEMS 和传感器市场主要供应商 来源：麦姆斯咨询，盖世汽车研究院图 9：传感器融合趋势 来源：盖世汽车研究院（2）传感器融合趋势不同的传感器存在各自的优势和劣势，汽车电子控制系统的高安全、高可靠性要求系统有一定的冗余性，所以传感器各取所长，融合协同工作成为重要的安全设计思路。未来传感器将会从软件功能层面进行融合，逐步扩展至硬件融合，为了实现无人驾驶的目标，传感器融合将成为必然趋势。2017年中国汽车电子行业白皮书 16 第二篇 传感器2.2常用传感器介绍2.2.1 压力传感器半导体压力传感器：压力作用在硅膜片上，膜片上有用微机械加工技术制造的压敏电阻，传感器与信号处理电路一般同置于一个壳体内。它们的尺寸非常紧凑，易于装配布局。常用逆向装配技术，将被测量的压力于传感器芯片。2.2.2 转速传感器空间的绝对转速和相对转速是有区别的。如绝对转速的例子是汽车绕其轴线的横摆率（横摆速度），这是汽车动力学必须的。相对转速的例子是曲轴和凸轮轴的速度，车轮速度（ABS/TCS 用），主要利用增量传感器系统（包含一个齿轮和一个转速传感器）来测定。目前汽车的行驶速度主要是参考轮速传感器测定的车轮速度或车速传感器测定的变速箱轴转速。常用转速传感器是基于电磁效应或者霍尔效应等原理。由于汽车使用条件苛刻，目前广泛使用的是电磁感应式和霍尔感应式传感器。2.2.3 温度传感器测量汽车上的温度几乎全利用热敏电阻材料对温度变化的敏感性来测量，电阻材料具有正（PTC）和负（NTC）的温度系数。将热敏电阻变化转换为模拟电压，几乎完全借助于温度呈中性或逆敏性的附加电阻来进行。电磁感应式传感器是利用导体和磁场发生相对运动产生感应电动势，是一种机电能量变换型传感器。这类传感器具有电路简单、性能稳定、输出阻抗小且频率响应广等特点。图 11：汽车进气温度传感器 来源：陀螺科技，盖世汽车研究院综合整理图 10：压力传感器与工作原理图 图片来源：网络，瑞安市创为机车部件有限公司，盖世汽车研究院综合整理2017年中国汽车电子行业白皮书 17 第二篇 传感器2.3 ADAS与自动驾驶传感层常见传感器预计到2022年底，全球道路上将有数万辆自主车辆。每个自动驾驶汽车都配备有各种传感器，包括激光雷达、毫米波雷达、摄像机、惯性测量系统和全球导航卫星系统等等。目前自动驾驶产业正处于产业化前期，整车企业、互联网巨头、科技公司、零部件企业纷纷布局，现阶段全球领先的自动驾驶企业都相继采用了不同的传感解决方案，来支撑其技术的发展。图 12：部分自动驾驶企业传感器装配情况 来源：麦姆斯咨询，盖世汽车研究院整理图 10：压力传感器与工作原理图 图片来源：网络，瑞安市创为机车部件有限公司，盖世汽车研究院综合整理图 13：（左）倒车雷达示意图，（右）超声波雷达工作原理 来源：AutoLab，盖世汽车研究院整理2.3.1超声波雷达超声波雷达是通过超声波发射装置向外发出超声波，到通过接收器接收到发送过来超声波时的时间差来测算距离。目前，常用探头的工作频率有 40kHz, 48kHz 和 58kHz 三种。一般来说，频率越高，灵敏度越高，但水平与垂直方向的探测角度就越小，故一般采用40kHz的探头。超声波雷达防水、防尘，即使有少量的泥沙遮挡也不影响。探测范围在0.1-3米之间，而且精度较高，因此非常适合应用于泊车。2017年中国汽车电子行业白皮书 18 第二篇 传感器图 14：自动泊车示意图 来源：车技研，盖世汽车研究院整理图 15： 年超声波雷达市场预测（单位：万套） 数据来源：盖世汽车研究院通常一套汽车倒车雷达需要安装4个超声波传感器，而自动泊车系统是在倒车雷达系统的基础上再增加4个超声波驻车辅助（Ultrasonic Parking Assistant）超声波传感器和 4 个自动泊车辅助（Automatic Parking Assistant）超声波传感器。目前超声波雷达技术已经成熟，技术门槛低，根据盖世汽车研究院预测，到2021年，中国超声波雷达市场出货量将达到 2273 万套，未来市场将会继续向低端车型渗透，市场增长保持在 5-10% 的速度。超声波雷达模组的主要生产商有博世、法雷奥、台湾同致电子、深圳航盛电子、深圳豪恩等。雷达中的超声波传感器的市场份额主要由博世（BOSCH）、日本村田（Murata）、日本尼赛拉（Nicera）等占据。2017年中国汽车电子行业白皮书 19 第二篇 传感器2.3.2毫米波雷达毫米波雷达发射毫米波段的电磁波，利用障碍物反射波的时间差确定障碍物距离，利用反射波的频率偏移确定相对速度。毫米波雷达穿透雾、烟、灰尘的能力强，具有全天候（大雨天除外）全天时的优点。其缺点是无法识别物体颜色；视场角较小，需要多个雷达组合使用；行人的反射波较弱，难以识别。目前市场上主流的 车载毫米波雷达频段为 24GHz（用于短中距离雷达，15-30 米）和 77GHz（用于长距离雷达，100-200 米）。但是 77 GHz 在性能和体积上都更具优势，77GHz 的距离分辨率更高，体积比 24GHz 产品小了三分之一。毫米波雷达主要由天线、射频MMIC、基带信号处理三部分组成。现在的毫米波雷达采用“微带贴片天线”使得天线体积更小、重量更轻。雷达射频前端单片微波集成电路（MMIC）用于产生和接收射频信号，目前主流的芯片是SiGe工艺。不过如富士、德州仪器等公司开发出了CMOS 工艺的毫米波射频芯片，使得成本大幅降低。基带信号处理部分主要是算法，是毫米波雷达稳定性、可靠性的核心。数字处理包括阵列天线的波束形成算法、信号检测、测量算法、分类和跟踪算法等。图 16：（左）倒车雷达示意图，（右）超声波雷达工作原理 来源：AutoLab，盖世汽车研究院整理图 17：毫米波雷达结构示意图 来源：雷锋网，盖世汽车研究院整理2017年中国汽车电子行业白皮书 20 第二篇 传感器据麦姆斯咨询研究表明，2016年中国汽车预装毫米波雷达的数量达到105万个，其中24GHz雷达占比63.8%，77GHz 雷达占比 36.2%。24GHz 雷达现在主要应用于盲点探测（BSD），市场需求来自中国品牌汽车型号；77GHz 雷达主要用于自适应巡航控制系统（ACC），有些公司也将其用于前向碰撞预警（FCW）和自动紧急制动（AEB）。根据中国新车评价规程（C-NCAP），自动紧急制动系统（AEBS）将在2018年纳入评分体系，因此77GHz雷达需求将会上升。另外，展望未来，体积更小、探测距离更长的 77GHz 雷达将会挤压 24GHz 雷达的市场空间。全球毫米波雷达呈现垄断竞争格局，77GHz毫米波雷达主要市场基本被国际零部件巨头所占据，2016年博世、大陆全球市场份额达到 35%，其次为海拉、富士通天、电装、采埃孚等。图 18： 年全球毫米波雷达市场 来源：麦姆斯咨询，盖世汽车研究院整理图 19：2016 年全球毫米波雷达市场格局 来源：高工智能，盖世汽车研究院整理单位：万个2017年中国汽车电子行业白皮书 21 第二篇 传感器目前中国毫米波雷达发展迅速，预计未来短期内，国产24GHz毫米波雷达将呈现出大幅增长，而77GHz毫米波雷达的大规模应用由于设计难度和射频芯片供应链体系等因素，国产化进程将稍微推后；从中长期发展来看，77GHz毫米波雷达将有机会突破设计和供应链的瓶颈，进入国产替代高峰期。同时，很多自主企业已经开始布局79-81GHz的下一代毫米波雷达，未来很可能形成长距离探测的 77GHz 雷达与短距离探测的 79GHz 雷达格局。技术应用方面，目前美国Velodyne、德国Ibeo和美国Quanergy成为全球激光雷达领先企业。在无人驾驶试验车中的应用：1. 谷歌和百度的无人驾驶试验车采用了 Velodyne 的 64 线激光雷达；2. 福特的混动版蒙迪欧无人驾驶试验车，采用了 Velodyne 的 32 线激光雷达；3. 日产 LEAF 采用了 6 个 Ibeo 的 4 线激光雷达；4. 奥迪的无人驾驶汽车采用了 Ibeo 和 Valeo 合作的 Scala 混合固态激光雷达 ;5. 德尔福无人驾驶汽车配备了 4 台由 Quanergy 研发的固态激光雷达。2.3.3激光雷达激光雷达工作在红外和可见光波段，是一种以激光为工作光束、 使用光电探测技术手段的主动遥感设备。具有分辨率高、隐蔽性好、抗有源干扰能力强、定向性好、测量距离远、测量时间短的特点；不足之处在于技术门槛和成本较高，而且在云雾雨雪等恶劣环境中衰减严重。 根据探测原理，激光雷达分为单线（二维）激光雷达和多线（三维）激光雷达。多线激光雷达分为机械式激光雷达与固态激光雷达两条技术路线。图 20：激光雷达示意图与分类 来源：AutoLab，盖世汽车研究院整理图 21：谷歌无人驾驶汽车与百度无人驾驶汽车 来源：网络，盖世汽车研究院整理2017年中国汽车电子行业白皮书 22 第二篇 传感器根据最新报告显示，2022年全球激光雷达(LiDAR)市场规模预计将达到52.048亿美元，2017年至2022年间年均复合增长率 (CAGR) 将达 25.8%。2017年至 2022 年间，固态激光雷达市场也将实现高增长率。从全球区域市场来看，北美市场占全球激光雷达市场最大份额。由于商业巨头对 ADAS 和无人驾驶汽车领域投入的增加，北美地区占据了全球激光雷达市场优势地位。图 22：2022 年激光雷达区域市场情况 来源：网络，盖世汽车研究院整理第三篇 控制器2017年中国汽车电子行业白皮书 23 第三篇 控制器3.1 汽车电子控制器概论图 1：汽车电子控制单元结构图 来源：网络，盖世汽车研究院整理图 2：典型的汽车电子控制系统电路框图 来源：盖世汽车研究院汽车电子控制器的作用是接收来自传感器的信息，进行处理，输出相应的控制指令给到执行器执行，控制器的反应速度、判断准确性至关重要。随着计算机技术和控制理论的不断发展，控制器的功能范围不断扩大。电子控制单元在汽车上的应用广泛，根据统计分析，目前乘用车的汽车电子控制单元（ECU）数量在 25~100 个左右。由于汽车结构的复杂性、系统的变量多且相互影响，难以建立准确的数学模型。随着智能控制的发展，一般系统级控制采取智能控制方法，执行层控制采取经典理论控制：建立精确的数学模型，精确控制。汽车电子控制单元作为汽车电子控制系统的核心部分，是嵌入式系统装置，一般包括硬件和软件两部份。一般汽车电子控制器硬件结构主要包括微处理器（MCU）、存储器、输入 & 输出接口（A/D、D/A 转换器）单元。第三篇 控制器2017年中国汽车电子行业白皮书 24 微处理器汽车电子控制器硬件的核心在于微处理器。微处理器包括 MCU、MPU、DSP 和逻辑 IC 等。其产业链主要涉及晶圆生产、封装测试及系统应用等。汽车用微处理器一直在根据汽车的要求不断更新换代，以发动机管理控制单元用微处理器（MCU）为例说明（如图 5），从欧 3 到欧 6，随着汽车油耗要求的不断提高，为达到要求，微处理器也从早期的16位 CPU到32位CPU，处理速度（MIPS 指标）不断加快，所用的存储器容量也不断提高。图 3：汽车电子控制单元（ECU）产业链 来源：盖世汽车研究院图 4: 发动机管理系统用 MCU 进化历程 来源：NXP，盖世汽车研究院整理第三篇 控制器2017年中国汽车电子行业白皮书 25 汽车自动驾驶的发展使得汽车微处理器处理的数据量成几何级增长，需要汽车微处理器有高性能计算能力，特别是汽车识别行人物体的计算机视觉和深度学习功能要求芯片具有强大的实时计算处理能力。由于汽车智能化的迅猛发展趋势，可以预计汽车的微处理器市场广阔。根据 Strategy Analytics 的计算，截至 2016 年，安装在轻型车辆上的 MCU 的总价值达到近 18 亿美元。到 2023 年，车身控制应用对 MCU 的需求有望超过 19 亿美元。其中车身是其成为最大的应用领域，占据大约 30% 的比例。图 5：各个应用领域的汽车 MCU 收入（十亿美元） 来源：Strategy Analytics，盖世汽车研究院整理软件算法汽车电子控制单元（ECU）的另一核心是软件算法。随着汽车智能化的不断提高，软件系统越来越复杂，整个汽车软件代码行数在 1000 万以上，软件价值占比不断上升，开发成本占汽车电子系统总成本的一半以上，重要性凸显。汽车软件系统包括系统软件和应用软件两大部分。系统软件包括操作系统和一系列实用程序，一般由处理器芯片厂家提供。应用软件包括：1）数据采集与过程监控模块；2）数据处理模块；3）控制算法模块；4）执行机构控制模块；5）故障自诊断模块。控制理论的不断突破，为汽车电子控制系统的发展提供了有力的理论支撑，从早期的经典控制理论到 现代控制理论再到智能控制理论，与之相对应，汽车电子控制系统采用的控制技术由 PID 控制到鲁棒控制再到神经网络控制（CNN），控制功能越来越多。由于汽车结构的复杂，各个系统相互耦合，一般来说，系统层的控制采取智能控制、模糊控制算法，执行层的控制采取建立精准数学模型、精确控制的算法。第三篇 控制器2017年中国汽车电子行业白皮书 26 X-by-Wire 技术可使汽车更加的轻便、便宜、安全并且使用更加经济，基于 X-by-Wire 技术研发的这些系统可以很轻易的应用到各种车型上去，而不需要做大的修改和调校。通过 X-by-Wire 技术可以进行整合的汽车底盘综合系统可以极大的提高车辆的安全性、操控稳定性和燃油经济性等。线控技术线控技术（X-by-Wire）是通过线束传递信号控制，而不是通过机械连接装置来操控，对汽车机械结构进行了一个根本的变革，其本质就是利用弱电信号来控制强电执行机构，以取代原先的机械或者液压来操纵执行。线控技术是基于信息交互处理和实时控制的新型电控系统，需要高性能的控制器和高速总线支持。典型的线控系统有线控转向（Steer-by-Wire）、线控制动（Brake-by-Wire）、线控油门（Throttle-by-Wire）等。线控技术（X-by-Wire）代表了一系列的车辆综合控制技术。图 6：控制理论的发展对汽车电子控制系统的影响 来源：盖世汽车研究院图 7：线控技术对汽车结构的变革 来源：盖世汽车研究院整理第三篇 控制器2017年中国汽车电子行业白皮书 27 传统转向系统 线控转向系统线控转向系统图 8：传统转向系统与线控转向系统的对比 来源：盖世汽车研究院整理图 9：德尔福线控系统示意图，来源：网络，盖世汽车研究院整理如上图所示，线控转向系统取消了传统的机械转向装置，转向器与转向柱之间无机械连接。整个系统主要由转向盘舵角传感器、转向 ECU、转向执行机构、力矩反馈电机和环境传感器等组成。线控转向的好处在于提高了整车设计自由度，没有了机械连接，便于系统布置；转向效率高，响应迅速，可在瞬间提供转向动力；有利于改善驾驶特性，增强操纵性；有利于整合底盘技术和降低底盘开发综合成本。目前所有领先车企和零部件企业都在开发线控技术产品。TRW 公司开发的线控系统使得燃油经济性提高 5%，德尔福、博世、法雷奥也纷纷开发了线控技术产品。第三篇 控制器2017年中国汽车电子行业白皮书 28 目前汽车电子架构：分布式 ECU 未来汽车电子架构：分布式计算汽车电子控制系统发展趋势汽车电子控制系统越来越复杂，系统存在较大的故障潜在隐患。未来基于高性能总线技术的分布式计算架构将改善这种情形。一个 ECU 一个功能，ECU 间通过 CAN 总线和 LIN 接口连
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