汽车行业智慧之眼:开启汽车感知新时代.pdf
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1、2024年3月 汽车传感器是构建车辆电子控制系统的基石与核心组件1.2 汽车传感器的发展经历结构型、固体型和智能型三大阶段1.3“智慧之眼”环境感知类传感器是实现自动驾驶的关键支撑1.4 政策护航,多措并举促汽车传感器行业发展2.1 应用于自动驾驶的四大主流感知传感器展现发展潜力2.2 市场竞争格局:国际Tier1主导全球市场,中国新势力跻身技术领先梯队3.1 激光雷达和毫米波雷达成为汽车智能传感器热门赛道,以A/B轮融资为主流3.2 亚洲汽车传感器企业势头强劲,兼并重组频发4.1 多种传感器互补融合,拓宽更多应用场景4.2“三化”成为技术发展风向标结束语卷首语05应对挑战,探索未来发展之路5
2、.1 汽车传感器行业当前面临五大挑战5.2 针对汽车传感器行业提出四大建议03132735390406081214212833363840430246mNuMnQsQmMnOqPpOmQoNsNbRdN8OnPqQmOmQiNqQqMkPrRqRbRnMsRvPnQoPMYtQnO2智慧之眼:开启汽车感知新时代 2024 毕马威华振会计师事务所(特殊普通合伙)中国合伙制会计师事务所,毕马威企业咨询(中国)有限公司 中国有限责任公司,毕马威会计师事务所 澳门特别行政区合伙制事务所,及毕马威会计师事务所 香港特别行政区合伙制事务所,均是与英国私营担保有限公司 毕马威国际有限公司相关联的独立成员所全
3、球性组织中的成员。版权所有,不得转载。在中国印刷。卷首语在这个变革的时代,中国汽车行业迎来了前所未有的发展机遇。得益于国家层面的政策扶持和技术的快速进步,我们正见证一个新质生产力时代一个以科技创新为核心,突破传统增长路径,满足高质量发展要求的时代。新质生产力,以自动驾驶技术的普及,新能源汽车的稳步增长,以及智能座舱技术的革新为代表,正成为推动汽车产业高质量发展的新引擎。展望未来,中国汽车市场将继续保持增长势头,在智能化、数字化大潮中迈出坚实的步伐。自动驾驶汽车不仅是人类将人工智能与大数据技术应用于传统汽车的革命性创新,更代表着汽车工业文明发展的新方向。当前,中国自动驾驶已经进入快速发展的新阶段
4、,特别是在政策支持和企业创新方面。2024年3月27日,北京获批组建全国首个汽车自动驾驶领域国家计量数据建设应用基地,基地将以摄像头、视频、传感器等设备提供的路侧数据和车端数据为基础,赋能自动驾驶技术优化和提升。与此同时,产业链内企业紧密合作,积极探索新的盈利模式。随着人工智能和自动驾驶技术的深入应用,汽车行业对智能型传感器的需求呈爆发式增长,传感器产业已成为推动汽车行业数字化转型的关键力量。汽车传感器技术历经多阶段发展,作为构建未来物联网不可或缺的一环,汽车传感器技术是智能网联汽车进步的核心要素,已被福布斯列为十大前沿科技之首,历经多阶段发展,如今已迈入智能型传感器时代。市场需求的激增不仅推
5、动了传感器技术的升级换代,也重塑了汽车行业的生态格局和竞争规则。主流汽车及零部件企业正积极拓展应用场景,构建自身生态圈,结合技术和资本优势提升市场竞争力。面对这一趋势,汽车企业应抓住发展机遇,深化资金链、创新链、人才链、供应链等方面的融合,推动汽车传感器产业的持续发展。然而,技术创新的道路绝非一帆风顺。虽然汽车的高性能是当前行业的一大亮点,但其中涉及的数据安全和技术难题仍是企业亟待解决的关键问题。根据第24届毕马威全球汽车行业高管调查,尽管68%的高管认为汽车厂商在网络安全和数据保护方面做了充分准备,但与去年相比(80%),这一比例有所下降。面对技术挑战,一些企业在人工智能、数字孪生技术、智能
6、机器人等领域的应对能力还有待加强。此外,对技术研发的投入在最新调查中仍然被视为至关重要。面对未来的发展机遇与挑战,汽车行业的企业需要勇于面对当前的困难,积极寻找解决方案。本次毕马威中国发布的智慧之眼:开启汽车感知新时代报告,全面梳理了中国汽车传感器技术的发展现状与趋势,并为产业发展提供了建议。希望这份报告能为汽车传感器业务的发展提供参考,引领汽车行业迈向更高层次的迈进。Norbert Meyring毕马威中国汽车行业主管合伙人 2024 毕马威华振会计师事务所(特殊普通合伙)中国合伙制会计师事务所,毕马威企业咨询(中国)有限公司 中国有限责任公司,毕马威会计师事务所 澳门特别行政区合伙制事务所
7、,及毕马威会计师事务所 香港特别行政区合伙制事务所,均是与英国私营担保有限公司 毕马威国际有限公司相关联的独立成员所全球性组织中的成员。版权所有,不得转载。在中国印刷。2智慧之眼:开启汽车感知新时代汽车传感器发展背景014智慧之眼:开启汽车感知新时代 2024 毕马威华振会计师事务所(特殊普通合伙)中国合伙制会计师事务所,毕马威企业咨询(中国)有限公司 中国有限责任公司,毕马威会计师事务所 澳门特别行政区合伙制事务所,及毕马威会计师事务所 香港特别行政区合伙制事务所,均是与英国私营担保有限公司 毕马威国际有限公司相关联的独立成员所全球性组织中的成员。版权所有,不得转载。在中国印刷。本报告所研究
8、的汽车传感器是指汽车计算机系统的关键输入设备,它由敏感元件、转换元件、转换电路等多个辅助部件协同工作构成。在汽车运行过程中,汽车传感器能够精确捕捉车身的多种状态信息以及周围环境数据,并将这些信息转换图1:汽车传感器构成及工作原理图示来源:公开信息收集,毕马威分析为电信号,随后传输至汽车的控制单元,控制单元再根据传感器提供的数据信息,对车辆的运行状态进行精确监控和及时调整,从而确保汽车的安全性和性能表现。敏感元件转换元件转换电路非电信号电信号车身状态信息环境信息车用传感器输入感受被测量,并对非电信号类的工况信息进行输出转换成适合输出、可测量的电信号对上一级的电信号进行处理,转换成有用的电信号辅助
9、电源输出能进行通信的有用电信号1.1汽车传感器是构建车辆电子控制系统的基石与核心组件5智慧之眼:开启汽车感知新时代 2024 毕马威华振会计师事务所(特殊普通合伙)中国合伙制会计师事务所,毕马威企业咨询(中国)有限公司 中国有限责任公司,毕马威会计师事务所 澳门特别行政区合伙制事务所,及毕马威会计师事务所 香港特别行政区合伙制事务所,均是与英国私营担保有限公司 毕马威国际有限公司相关联的独立成员所全球性组织中的成员。版权所有,不得转载。在中国印刷。图2:汽车传感器分类图示来源:公开信息收集,毕马威分析根据不同应用目的,汽车传感器可被划分为两大类别:车身感知传感器和环境感知传感器。车身感知传感器
10、是车辆自身信息的核心感知元件,它们如同汽车的“神经元”,遍布在动力、底盘及车身等各个系统之中,显著提升了汽车的信息化水平。车身传感器包括但不限于压力传感器、位置传感器、温度传感器、线加速度传感器、角加速度传感器、空气流量传感器以及气体传感器等。环境感知传感器则专注于对车辆周围环境的感知与识别。它们负责收集车周环境信息,并将这些数据传输至汽车计算机系统,为汽车决策提供关键支持,进而推动汽车自动驾驶等技术的发展。环境感知传感器同样可分为两种类型:主动型传感器和被动型传感器。主动型传感器包括激光雷达、毫米波雷达和超声波雷达,而被动型传感器则主要包括摄像头和红外传感器。一辆B级车目前装配的传感器数量已
11、超过90个,其中动力系统中约有45-60个传感器,车身系统装配了超过20个,而底盘系统则装配了30-40个传感器。与传统工业传感器相比,汽车传感器对性能稳定性、灵敏性及耐久性都有更高的要求,因此汽车传感器的技术门槛和技术要求更为严格和高端。车身感知传感器环境感知传感器压力传感器位置传感器温度传感器线加速度传感器角加速度传感器空气流量传感器气体传感器车用传感器被动型传感器主动型传感器摄像头红外传感器激光雷达毫米波雷达超声波雷达6智慧之眼:开启汽车感知新时代 2024 毕马威华振会计师事务所(特殊普通合伙)中国合伙制会计师事务所,毕马威企业咨询(中国)有限公司 中国有限责任公司,毕马威会计师事务所
12、 澳门特别行政区合伙制事务所,及毕马威会计师事务所 香港特别行政区合伙制事务所,均是与英国私营担保有限公司 毕马威国际有限公司相关联的独立成员所全球性组织中的成员。版权所有,不得转载。在中国印刷。汽车传感器随着汽车行业的进步而不断演变。从20世纪60年代至21世纪初,传感器技术在燃油车市场中如雨后春笋般崭露头角,并逐渐占据重要地位。在这一辉煌的时代,汽车传感器以其精确测量压力、油量和水温的卓越性能,为燃油车的安全与稳定运行保驾护航。然而,随着电动汽车市场的迅猛崛起,汽车传感器的应用场景和重点发生了翻天覆地的变化。一方面,电动汽车对电流与气体的精确测量提出了更高要求,以满足高效能源管理和系统安全
13、的需求;另一方面,因传感器的运作需要充足的电力供给,也使得传感器与电动汽车的发展紧密结合。技术的转型不仅彰显了汽车行业对可持续发展的不懈追求,也推动了传感器技术的持续创新与突破。2013年,德国汉诺威工业博览会提出“工业4.0”概念,全球迎来了第四次工业革命的浪潮。物联网、人工智能、云计算、大数据等新一代信息技术如璀璨繁星般闪耀,促进了智能型传感器的快速发展。人工智能和自动驾驶技术的加速渗透,使得汽车行业对智能型传感器的需求呈现爆炸式增长。图3:汽车传感器发展的三大阶段来源:公开信息收集,毕马威分析20世纪60年代,以单一功能为主要特征的汽车传感器涌现,如机油压力传感器、油量传感器、水温传感器
14、等,能基本保障汽车的安全性。70年代,随着电子与集成技术的发展,以性能与经济性兼备为特征的固体型传感器出现。80年代,安全气囊、防抱死制动装置的广泛应用推动了轮速、加速度等传感器在汽车上的应用,大大提升了汽车的安全性。以多功能为特征的汽车传感器得到了快速发展,能涵盖温度、压力、速度、位置、负荷、爆震、断火、含氧量等多种功能。在 2013年德国提出工业4.0后,物联网、大数据、人工智能等先进技术兴起,并逐渐渗透到汽车传感器行业。近几年来,基于人工智能技术和信息处理技术的智能型传感器得到了快速发展,此类传感器能在智能系统中实现物理世界与数字世界的连接,具备对外界信息进行感知、检测、处理、诊断以及自
15、适应学习的能力。1.2汽车传感器的发展经历结构型、固体型和智能型三大阶段智能型传感器快速发展(2000至今)结构型传感器出现(1960-1969)固体型传感器萌生发展(1970-1999)7智慧之眼:开启汽车感知新时代 2024 毕马威华振会计师事务所(特殊普通合伙)中国合伙制会计师事务所,毕马威企业咨询(中国)有限公司 中国有限责任公司,毕马威会计师事务所 澳门特别行政区合伙制事务所,及毕马威会计师事务所 香港特别行政区合伙制事务所,均是与英国私营担保有限公司 毕马威国际有限公司相关联的独立成员所全球性组织中的成员。版权所有,不得转载。在中国印刷。当前,汽车传感器企业为追逐数智浪潮纷纷加大研
16、发投入,不断推动传感器技术的优化升级,不仅提高了传感器的精度和品质,还为其广泛应用奠定了坚实基础。这些变革共同推动了汽车传感器行业的蓬勃发展,为未来的智能交通和智能化出行提供了强大的技术支撑,具体表现在:通过持续监控车辆状态,汽车传感器能够实时追踪发动机温度、转速、油压等关键参数,并将这些数据准确传输给自动驾驶系统。这种实时监控能力为自动驾驶系统提供了坚实的决策基础,确保其能够做出准确且及时的判断和决策,从而保证智能车辆在各种路况和驾驶场景下都能稳定运行。传感器能够敏锐地捕捉车辆周围环境信息,包括道路障碍物、其他车辆和行人等潜在风险。这些实时数据被迅速传输给自动驾驶系统,促使其立即做出反应和调
17、整,如自动紧急制动、避让障碍物等,从而明显降低事故发生的概率,极大地提升行车的安全性。传感器与自动驾驶系统保持无缝的信息交流,使汽车能够实现更高级别的自主控制。这种紧密的配合为驾驶员分担了部分工作,使驾驶变得更加轻松和舒适。同时,智能车辆还能根据驾驶者的习惯和喜好进行个性化设置,如自动调节车内温度、光线和音响等,多维度提升驾驶体验。通过集成高精度车用传感器和先进的算法,自动驾驶系统能够实时感知路况和车身状态,从而根据实时变化做出最优的行驶决策。例如,通过车载智能系统可以自动调整车速和行驶路径,使汽车以更平稳、高效的方式行驶。这种智能化的驾驶方式不仅提高了行车效率,还有助于减少燃油或电量的消耗和
18、排放,为实现节能减排目标做出了积极贡献。保证其稳定性增强驾驶安全性优化驾驶体验助力减少碳排放7智慧之眼:开启汽车感知新时代8智慧之眼:开启汽车感知新时代 2024 毕马威华振会计师事务所(特殊普通合伙)中国合伙制会计师事务所,毕马威企业咨询(中国)有限公司 中国有限责任公司,毕马威会计师事务所 澳门特别行政区合伙制事务所,及毕马威会计师事务所 香港特别行政区合伙制事务所,均是与英国私营担保有限公司 毕马威国际有限公司相关联的独立成员所全球性组织中的成员。版权所有,不得转载。在中国印刷。汽车传感器中的环境感知传感器被誉为“感知世界的锐利之眼”,它们能够精确捕捉并整合车辆周围的各种环境数据,是自动
19、驾驶系统做出精准、实时决策的核心依据。其中,四种主要的环境感知传感器得到了广泛应用,它们分别是激光雷达、毫米波雷达、高清摄像头和超声波雷达。1.3.1 四类环境感知传感器组成自动驾驶汽车的“感知器官”激光雷达的高精度和高分辨率使其能够精细绘制车辆四周的三维地图;毫米波雷达则以其强大的1.3“智慧之眼”环境感知类传感器是实现自动驾驶的关键支撑穿透力和抗干扰性,在恶劣天气或低光照条件下仍能保持稳定的性能;高清摄像头能够精准识别道路标志、交通信号以及行人等重要信息;而超声波雷达则以其低成本和易于部署的特点,在短距离探测中发挥着重要作用。这四种传感器就像是自动驾驶汽车的“感知器官”,它们共同协作,使车
20、辆能够敏锐地感知到周围世界的每一个细微变化,从而做出正确的驾驶决策。9智慧之眼:开启汽车感知新时代 2024 毕马威华振会计师事务所(特殊普通合伙)中国合伙制会计师事务所,毕马威企业咨询(中国)有限公司 中国有限责任公司,毕马威会计师事务所 澳门特别行政区合伙制事务所,及毕马威会计师事务所 香港特别行政区合伙制事务所,均是与英国私营担保有限公司 毕马威国际有限公司相关联的独立成员所全球性组织中的成员。版权所有,不得转载。在中国印刷。分类激光雷达毫米波雷达摄像头超声波雷达工作原理发射和接收激光,基于折返时间测算距离向外发射毫米波,接触目标物体后反射雷达信号,根据回波频差测算距离和速度相机成像,通
21、过各类算法处理进行图像识别向外发出超声波,根据超声波的折返时间来测算与物体的距离探测距离300m1km100m4”的效应。传感器融合的关键在于深度处理与整合不同传感器数据,需校准、对齐数据,提取更准确全面的路况信息。融合后的数据提供丰富多维感知,助力科学有效决策。此方案发挥传感器协同优势,应对复杂多变场景。全面获取与分析数据,精准感知环境变化,提高决策科学性和准确性。提升自动驾驶智能水平,实现安全高效驾驶。在传感器融合趋势下,更多长尾场景得到覆盖。例如,激光雷达擅长识别小物体和复杂场景,4D毫米波雷达可识别“前前车”刹车,避免追尾事故。传感器融合全面覆盖场景,提高系统安全性和可靠性。伴随传感器
22、技术和人工智能发展,传感器将实现更深层次融合,形成经济高效组合,提供广阔应用场景和精准感知能力,支持电动汽车全方位感知和精准决策。最终,多传感器融合技术将大幅提升自动驾驶舒适度和安全性,实现全方位、多维度感知和精准决策,提供流畅安全驾驶体验,为智能交通和智慧城市建设奠定基础。38智慧之眼:开启汽车感知新时代 2024 毕马威华振会计师事务所(特殊普通合伙)中国合伙制会计师事务所,毕马威企业咨询(中国)有限公司 中国有限责任公司,毕马威会计师事务所 澳门特别行政区合伙制事务所,及毕马威会计师事务所 香港特别行政区合伙制事务所,均是与英国私营担保有限公司 毕马威国际有限公司相关联的独立成员所全球性
23、组织中的成员。版权所有,不得转载。在中国印刷。集成化随着传感器技术的深入发展,单一的汽车传感器已无法满足持续增长的技术及功能需求,利用微机电系统技术和集成电路技术制作成IC式传感器已成为新的趋势。汽车传感器的集成化是指将多个传感器集成在一个设备中,以减少传感器的数量达到降低设备成本的效果。另外,汽车传感器的集成化能实现多参数测量和多方面感知,对汽车进行全方位的检测和控制,提高了传感器的效率与精度。最后,集成化后的汽车传感器系统更为精简,其故障率有所降低,传感器的可靠性得到增强。智能网联化智能网联技术已经成为汽车行业的热词,备受行业及国家的关注,推动汽车成为移动物联网的载体,互联互通也逐渐成为行
24、业必然的发展趋势。在此背景下,为了跟上行业潮流,作为汽车核心零部件的汽车传感器也日趋智能网联化。一方面,通过与智能算法相互融合,汽车传感器能实现自主感知、自主诊断决策及自主控制,这能减少人工干预与误差,提升智能化水平,最终向全面智能化发展。另一方面,汽车传感器已不再是孤立的设备,而是一个网络节点,对内将从各个传感器获取到的数据传输到控制单位,让汽车各项系统实现协同工作,做出精准决策;对外则与车外交通设备和其他汽车互联互通,能形成信息互补,实现车路协同,大大提高了行车安全性。4.2“三化”成为技术发展风向标电动汽车和自动驾驶技术的快速发展使得汽车传感器的重要性日益凸显。市场对汽车传感器的需求呈现
25、出爆发式增长,其技术发展也受到了行业和国家的广泛关注,迎来了前所未有的黄金发展机遇期。未来,汽车传感器技术将继续朝着微型低功耗化、集成化、智能网联化的方向发展,这“三化”趋势正逐渐成为行业技术发展的风向标,为自动驾驶技术的广泛应用提供坚实的技术支撑。在这个过程中,汽车传感器技术的不断创新和突破将助力自动驾驶技术的快速发展,推动汽车产业向更加智能化、绿色化、高效化的方向迈进。微型低耗化汽车绿色化和轻量化的趋势对汽车传感器的要求越来越高,行业越来越重视传感器的体积尺寸和节能性。目前,微纳制造技术已经渗透到汽车传感器行业,微型的汽车传感器体积小、质量轻,能更容易适应狭小的空间和复杂环境,实现更精准的
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