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王震坡：智能网联汽车技术研发最新趋势

知识产权家 2024-05-06

2023年3月30日，在北京市知识产权局的指导下，由中关村知识产权战略研究院智能产业研究中心、北京理工大学智能科技法律研究中心与《中国知识产权》杂志联合主办的“2023智能网联汽车法律论坛”在北京成功举行。本次活动旨在进一步促进智能汽车相关产业的持续创新发展，不断完善智能汽车产业发展相关政策法律环境，提升行业企业知识产权与法务人员的能力与水平，建立健全良性的国内国际竞争机制。在主论坛“智能网联汽车产业发展与法律合规”上，北京理工大学教授、电动车辆国家工程研究中心主任王震坡作主题演讲。



王震坡在演讲中总结了新能源汽车产业的发展现状，介绍了智能网联汽车的发展现状，并分析了智能网联汽车的未来发展趋势。


以下为演讲实录：


尊敬的各位领导、各位专家，大家上午好！非常荣幸有机会和法律界的各位人士来共同探讨智能网联新能源汽车发展现状与趋势。


我来自于北京理工大学电动车辆国家工程研究中心。在电动汽车研究方面，北京理工大学走得是比较早也是比较快的。1992年，北京理工大学就已经开展了电动车的研究和开发工作，到现在已经有30年的历史。中国的新能源汽车和智能网联汽车发展的历史性的、里程碑性的事件在北京理工大学都有体现。1994年，我国第一辆纯电动客车“远望号”就诞生在北京理工大学。在2008年北京奥运会上，奥运中心区零排放区运行的电动车辆也都是由北京理工大学开发设计的。也是在2008年，在国家发改委的支持下，北京理工大学建立了电动车辆国家工程实验室。此后，北京理工大学又相继主持建设了新能源汽车国家监测与管理平台、动力电池溯源国家平台。2021年，北京理工大学电动车辆国家工程实验室顺利晋级为电动车辆国家工程研究中心。在2022年的北京冬奥会上，北京理工大学主持开发的全气候电动客车、车云协同平台也投入服务。以上是北京理工大学在新能源汽车领域里所做的一些主要工作。


我主要谈谈三个方面的问题，即新能源汽车产业发展现状、智能网联汽车发展现状、智能网联汽车发展趋势。


新能源汽车产业发展现状


历史上第一辆机动车诞生于1769年，法国炮兵工程师古诺将蒸汽机装到了炮车上，形成了世界上第一辆机动车；第一辆电动汽车诞生于1834年，而后才是诞生于1885年、由卡尔·本茨研制的第一辆内燃机汽车。汽车的大规模生产则是从福特公司生产的T型车开始。之后，为解决车辆速度提升的难题，与现代车辆相近的三厢式车辆出现。


伴随着动力电池（二次电池、铅酸电池）的发展，新能源汽车也逐渐发展起来。电动汽车由动力电池输出电能，在驾驶员的操控之下，给出电信号之后，直接驱动电机就可以行驶，传动系统非常简单。电动汽车制动时，将动能变成电池可以存储的电能进行存储，同时可以通过外部的电力把交流电充到车上去。


新能源汽车是国际共识和产业竞争热点，是交通领域节能减排、能源安全和“双碳”战略的重要抓手。如今，新能源汽车已成为我国“战略新兴产业”“制造强国”重点领域之一。我国在新能源汽车领域取得了举世瞩目的成就，我国的新能源汽车整车产销量、充电设施数量、动力电车产销量、动力电池销量均位居全球第一，新能源汽车保有量持续迅猛增长。整体来说，我国新能源汽车已经处于国际先进水平，新能源汽车已成为交通领域“中国制造”的新名片。


从市场规模来看，我国新能源汽车市场化全面展开，市场占比曲线加速上扬。2022年，新能源汽车产销量分别为705.8万辆和688.7万辆，年度市场占比达到25.6%；2023年1-2月，产销量分别为97.7万辆和93.3万辆，市场占比达到25.7%，全年销量有望超900万辆，甚至超过1000万辆。《新能源汽车产业发展规划（2021-2035年）》提出，到2025年，新能源汽车新车销售量达到汽车新车销售总量的20%，这一指标在2022年便已经完成。


从技术状态来看，纯电动汽车在整车能耗、续驶里程、智能化应用等综合性能实现全面进步，产品竞争力显著提高。以最受关注的续驶里程问题为例，2019年，续驶里程在500公里以上的车辆还是非常少的；四年时间过去，已经有超过40%的车辆续驶里程超过了500公里。社会普遍关注的动力电池产业也在快速进步，且先于新能源汽车产业进行了高度聚集，装机量快速增长，已形成了一批世界级龙头企业。目前全球前10的动力电池企业里，中国占了6席。2022年，我国动力电池装机量达到294.6GWh，同比增长90.7%，但配套企业数量降至75家；2023年1-2月，我国动力电池装机量达38.1GWh，同比增长27.5%。


伴随着新能源汽车产业的发展，其智能化、网联化也全面演进，智能化和网联化正在重构汽车产业的生态。如果说电动化是能源动力的变革，把原来的内燃机和油箱变成了电池和驱动电机，那么智能化便是车辆使用方式的变革，网联化则是运行模式的变革。汽车产业从设计到制造到服务的产业结构里，制造端的收益已相对较低，设计、服务两端的收益则在稳步提升。同时，智能网联汽车和信息产业、通信产业、能源交通产业是相互赋能的关系。在这个过程中，大数据是核心，大数据的分析和挖掘是基础。“谁掌握了数据，谁就掌握了主动权。”


在数据引领之下，北京理工大学现在已经建立起全球规模最大的新能源汽车联网平台，构建了一个从国家到地方再到企业的三级监管架构。截至2022年3月29日，新能源汽车国家监管平台接入车辆超过1324万辆，日上线率超过75%，实时在线率近22%。


智能网联汽车发展现状


智能网联汽车涉及信息通信、智能交通等多领域以及“三横两纵”架构。“三横”是车辆本体、信息交互和基础支撑，“两纵”是车载平台和基础设施，其中包括了环境感知、智能决策、控制执行、系统设计等一系列整车技术，还有专用通信与网络、大数据云控基础平台、车路协同等信息交互技术，以及信息安全、功能安全、预期功能安全等安全体系问题。


到目前为止，新能源汽车已经从宏观产业顶层设计落实到具体产业标准制定，目标逐渐升级与细化，以确保中国车联网技术应用和产业健康发展。为了推动智能网联汽车的发展，国家各部委出台了一系列支持政策和相应规划。《新能源汽车产业发展规划（2021-2035）》明确，“以新能源汽车为智能网联技术应用载体”。


在市场应用方面，智能电动化趋势越来越显著，以当前可以接受的自适应巡航水平（L2级）为例，2022年，智能网联汽车（L2级+OTA）累计销售467万辆，全年渗透率达22.6%；其中，新能源汽车智能化渗透率达46%，燃油车智能化渗透率为14.5%。


在示范区建设方面，国家积极推动车联网示范区、先导区建设，加速车联网产业落地及商用化部署；各部委已推进超过20个智能网联汽车测试示范区建设，各省市已部署超过30个城市级及企业级测试示范点。各地为了支持智能网联汽车发展，在各个区域、各个城市都建了国家级、省部级的相应示范区和示范城市，并围绕出租车、干线物流、无人配送等开始推动无人驾驶示范项目。


在技术进展方面，L3级别自动驾驶量产尚需法规出台，L2+级别自动驾驶则加速优先落地；目前，自动驾驶已主要实现七大现实应用场景（低速、限定场景），包括出租车、干线物流、无人配送、无人环卫等。此外，目前由中国提出的C-V2X通信技术已经成为车联网主流通信标准，以美国为主的DSRC V2X体系已经成为历史。C-V2X通信基于3G/4G/5G蜂窝网通信实现V2V、V2I、V2P的车用无线通信技术，适应于更复杂的安全应用场景，可满足低时延、高可靠性和带宽要求。在这套通信体系下，我国在技术标准、产品研发、整车研制以及测试方面，都走在了国际的前列。我国在全球率先提出网联化与智能化深度耦合，形成明确的C-V2X技术路径和全球领先的C-V2X产业体系；国内环境感知、智能决策等关键技术和产品不断得到应用，多线束激光雷达、自动驾驶计算平台、毫米波雷达及芯片等产品已取得突破性进展；车联网产业化进程逐步加快，围绕C-V2X形成了包括通信芯片、通信运营、高精度定位及通信模组、终端设备、整车制造、测试认证、运营服务等在内的较为完整的产业链生态。


智能网联汽车发展趋势


我国的智能网联汽车发展规划可分为发展期、推广期和成熟期。在发展期（2020-2025年），确立中国方案智能网联汽车发展战略，基本建成中国智能网联汽车的政策法规、技术标准、产品安全和运行监管体系框架，智能网联汽车协同创新体系、多产业融合体系和新型生态体系初步形成；进入推广期（2026-2030年），中国方案智能网联汽车成为国际汽车发展体系重要组成部分，全面建成中国智能网联汽车的政策法规、技术标准、产品安全和运行监管体系框架，汽车与交通、信息通信等产业深度融合，新型产业生态基本建成；进入成熟期（2031-2035年），中国方案智能网联汽车产业体系更加完善，实现与交通、信息、互联网等领域充分协调，与智能交通、智慧城市产业生态深度融合，打造共享和谐、绿色环保、互联高效、智能安全的智能社会，支撑我国实现汽车强国、步入汽车社会。


在技术和产品创新能力层面，在发展期（2020-2025年），建立较为完善的智能网联汽车自主研发体系、生产配套体系、创新产业链体系，掌握智能网联汽车关键技术，产品质量与价格均具有较强国际竞争力，拥有在世界排名前十的供应商企业1-2家，智能交通系统建设取得积极进展，建设基本覆盖大城市、高速公路的车用无线通信网络和智能化基础设施，北斗高精度时空服务实现全覆盖，“人—车—路—云”系统达到初步协同；进入推广期（2026-2030年），形成完善的智能网联汽车自主研发体系、生产配套体系、创新产业链体系，部分关键技术达到国际领先水平，中国品牌智能网联汽车以及核心零部件企业具备较强的国际竞争力，实现产品大规模出口，建立完善的智能交通系统，形成覆盖城市主要道路的车用无线通信网络和智能化基础设施，“人—车—路—云”系统达到高度协同；进入成熟期（2031-2035年），智能网联汽车重大关键核心技术全面取得自主掌控突破，技术创新能力领跑全球，中国品牌智能网联汽车以及核心零部件企业保持强劲的国际竞争力，形成一批引领世界的智能网联汽车整车和零部件厂商，扩大产品出口规模。


在市场应用层面，在发展期（2020-2025年），PA、CA级智能网联汽车销量占当年汽车总销量的比例超过50%，HA级智能网联汽车开始进入市场，C-V2X终端新车装配率达50%，网联协同感知在高速公路、城市道路节点（如交叉路口、匝道口）和封闭园区实现成熟应用，具备网联协同决策功能的车辆进入市场，在高速公路、专用车道、停车场等特定场景及园区、港口、矿区等限定区域实现HA级智能网联汽车的商业化应用；进入推广期（2026-2030年），PA、CA级智能网联汽车销量占当年汽车总销量的比例超过70%，HA级车辆占比达20%，C-V2X终端新车装配基本普及，具备车路云一体化协同决策与控制功能的车辆进入市场，HA级智能网联汽车在高速公路广泛应用，在部分城市道路规模化应用；进入成熟期（2031-2035年），各类网联式高度自动驾驶车辆广泛运行于中国广大地区，HA、FA级智能网联车辆具备与其他交通参与者间的网联协同决策与控制能力，高速快速公路、城市道路等基础设施智能化水平满足HA级智能网联汽车运行要求。


在上述目标引领下，智能网联汽车也出现了几个显著的发展趋势。


一是从单车智能向智能网联融合路径发展。单车智能就是单纯通过车上的传感器来感知周边的环境，实现车辆的自主驾驶，缺乏车与车、车与路之间的交互。随着道路交通场景复杂程度越来越高，仅凭单车智能方案难以实现无人驾驶。协同智能可以有效弥补单车智能的环境感知不足，降低对自身搭载传感器、硬件性能等要求，降低单车成本，有利于快速实现自动驾驶。在汽车的智能网联方面，我国具有着举国体制和标准体系建设等优势。


二是智能网联基础设施将加速建设完善。这里包括云控基础平台、5G/6G、高精度地图、信息安全等。加快智能网联汽车基础设施建设，将为智慧交通体系构建打下坚实基础，支持实现智能交通物联网和信息网的融合，构建起全局动态交通管控系统、数据驱动的智能化协同管控系统，保障智能交通体系全面性与动态性。


三是特定场景智能网联汽车商业化落地。智能网联汽车会按照低速封闭场景→低速开放场景/高速封闭场景→高速开放场景的顺序，实现商业化落地。


四是车联网进入发展关键期，信息安全亟待提升。就目前的技术水平而言，智能网联汽车带来的信息安全问题包括车内的内生安全问题、车与车之间的交互安全问题、后台数据平台的信息安全问题等。无论从技术还是从认知角度而言，都还有大量的工作要去做，以加快提升软硬件的安全加固技术能力和终端设备的安全水平。为此，应加快推进智能汽车安全数据分级分类管理，以安全为核心，融合交通、能源和信息基础网络数据，完善国家、人车路网、产业生态安全数据分类分级指南和管理细则。


五是软件定义汽车成为智能网联汽车发展趋势。传统汽车电子架构已难满足未来汽车软件化需求，基于域控制器、中央计算平台的电子电气架构将成为趋势。这一架构可使车辆软硬件分离，充分利用硬件性能，提高软件复用率，降低整体成本。

六是智能网联汽车与智慧城市、智能交通融合发展，这包括了车与万物之间互联网络的构建。


总结来说，新能源汽车已成为国际共识和产业发展不可逆转的趋势；新能源汽车是智能化最优载体，C-V2X产业生态逐渐构建；智能网联基础设施将随信息、通讯等产业加速建设而完善；高度自动驾驶汽车将首先在特定场景和限定区域实现商业化应用；汽车将与交通、通信、能源等相互赋能、与智慧城市深度融合。




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