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无图NOA持续路测,热管理迎来新增量?

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来源:洞见热管理


FSD进入V12版本之后,马斯克多次公开讲到特斯拉的FSD已经进入了Chat GPT时刻,自动驾驶的拐点将要到来,并且宣布了8月8日将推出自己的Robo taxi,自动驾驶将迈向L4级时代。目前特斯拉FSD:累计里程指数级增长超10亿英里,剑指百亿公里


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图1.Tesla(图源:百度)


特斯拉FSD ,引领无图城市NOA重新定义智能汽车,自华为ADS 2.0问世后,城市NOA的竞争愈发向着无图化、全城市可用的方向发展。华为的ADS 2.0首次搭载在华为问界M5上,相比与ADS 1.0, ADS 2.0结合道路拓扑推理网络(RCR)和华为的先进算法,实现了不依赖于高精地图的高速、城区高阶智能驾驶功能。小鹏汽车宣布面向智驾经验用户即刻推送无限XNGP智能辅助驾驶功能,号称“不限城市、不限路线,有导航的地方就能用”。其先进的智驾方案离不开先进的高级驾驶辅助系统ADAS目前国内理想、比亚迪、华为、小鹏等智驾头部车企将自动驾驶放在优先发展战略地位


00 前言


ADAS全称为高级驾驶辅助系统(Advanced Driver Assistance Systems),是一种帮助驾驶员提高驾驶安全性和舒适性的一系列技术。ADAS通过摄像头、雷达、激光雷达等传感器来收集车辆周围的环境信息,并对这些信息进行分析和处理,从而提供各种辅助功能。根据美国汽车工程协会定义,ADAS从Level 0到Level 5分为六个等级,如下所示:


(1)Level 0:无自动化,由人类驾驶,仅有提供警示功能于短暂协助功能,例如紧急刹车、车道偏离等警示;

(2)Level 1:辅助驾驶,主要由人类驾驶,虽有多种自动化控制功能,但每次仅能使用其中一项,例如车道偏离修正功能、防锁死刹车系统等;

(3)Level 2:部分自动,除了拥有多项自动驾驶控制功能外,亦可代替驾驶紧急处理路况的环境变化,但驾驶员还是需要自行注意周边环境,随时控制车辆行驶,以避免意外状况发生;

(4)Level 3:有条件自动,在满足自动驾驶系统所设定的所有条件情况之下可开启自动功能,但若遇到系统无法处理的情况时,驾驶人还是需要随时准备好接手驾驶;

(5)Level 4:高度自动,在满足所有自驾条件下,车辆可在道路上直接开放自动驾驶功能并抵达目的地,但此等级的自动驾驶功能在车辆较少的道路使用;

(6)Level 5:完全自动驾驶,自动驾驶功能完整,车辆甚至不用安装方向盘与油门刹车等人为操作系统,无需有驾驶人,在任何条件下都可直接开启自动驾驶,系统可完整监控驾驶环境。


01 关于ADAS


高级驾驶辅助系统(ADAS, Advanced Driver Assistance Systems)的发展涉及安全、技术、研发、AI、互联网、法律法规以及智慧交通系统等基础建设和配套设施。近几年,各国政府纷纷制定ADAS相关安全法规,于2021-2022年中、欧、美、日等陆续进入ADAS,相较于这些国家,欧洲在ADAS进入程度是最为完善的,早在2020-2022年间,分别已将自动紧急刹车、车道偏移、智慧速度辅助、酒精侦测/车辆上锁,疲劳注意力侦测、驾驶人分心警示、事故资料记录器、倒车侦测等等ADAS功能导入智能电动车中。


常见的ADAS功能:

(1)自适应巡航控制(ACC):自动调节车速以保持与前车的安全距离;

(2)车道保持辅助(LKA):帮助车辆保持在车道中间,防止无意偏离;

(3)自动紧急制动(AEB):在检测到可能的碰撞风险时,自动刹车以避免或减轻碰撞;

(4)盲点监测(BSM):监测车侧盲区,当有车辆接近时提醒驾驶员;

(5)交通标志识别(TSR):识别路边的交通标志并提醒驾驶员,比如限速标志;

(6)泊车辅助(PA):帮助驾驶员进行平行或垂直停车,有些系统还能自动完成停车操作;


02 为什么ADAS很重要?


ADAS在提高道路安全方面发挥着关键作用。根据 AAA 交通安全基金会的数据,目前可用的高级驾驶辅助系统 (ADAS) 技术有可能在未来 30 年内预防约 40% 的碰撞、减轻 37% 的伤害并避免 29% 的死亡。从本质上讲,人类司机有局限性。我们的反应时间不是瞬间的,我们的注意力可能会因疲劳、打喷嚏等分心或其他注意力不集中的时刻而减弱。在这些关键时刻,ADAS会进行干预,与人类驾驶员单独实现的应急响应相比,提供可靠、更快速的应急响应,从而减少事故并可能挽救生命。


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图2.Boyd官网


03 ADAS的工作原理


ADAS的工作原理:(1)数据收集:通过安装在车上的各种传感器,如摄像头、雷达和超声波传感器,实时收集周围环境和车辆状态的数据;(2)数据处理:车载计算系统对收集的数据进行分析和处理,识别出道路标志、车道线、其他车辆和行人等信息;(3)做出反应:根据分析结果,系统会做出相应的反应,比如发出警报、自动刹车或调整方向盘。


ADAS的优点:(1)提高驾驶安全性:通过及时提醒和自动干预,减少交通事故的发生;(2)增强驾驶舒适性:减少长途驾驶或拥堵路段驾驶的疲劳感;3)辅助驾驶学习:帮助新手司机更快地掌握驾驶技能;


04 ADAS进入扩张期


智驾前装加速向上渗透。根据佐思汽研数据,2023年1-7月搭载ADAS(L1-L2)销量610.98万辆,同比增长24.0%,渗透率达55.6%,同比增长9.2pcts。其中L1级智驾渗透率11.2%,同比降低2.9pcts,L2级智驾渗透率44.4%,同比增长12.1pcts。我们认为2024年智驾市场整体将维持增长态势,并加速从L1向L2升级,预计2024年ADAS前装渗透率将突破65%,其中L2级渗透率突破55%


高速NOA实现规模落地,城市NOA正快速推进。基于BEV+Transformer的NOA方案已然成为行业主流,通过算法架构转变摆脱高精地图约束,引入人类驾驶数据快速实现固定线路通勤NOA落地,极大提高城市NOA功能全国范围内扩张。目前,包括小鹏、理想、蔚来、问界在内的头部企业已实现城市NOA落地,并有望在2024年继续加速功能OTA全域推送。


驱动因素:政策法规

2023年6月21日,工信部表示将支持L3级及更高级别的自动驾驶功能商业化应用。同时将启动智能网联汽车准入和上路通行试点,组织开展城市级“车路云一体化”示范应用,为高阶自动驾驶量产提供政策保障。各地方相关部门也陆续推出智能驾驶鼓励政策与智能网联试点方案,推动汽车进一步智能化落地。


2023年7月26日,工信部等两部门印发《国家车联网产业标准体系建设指南(智能网联汽车)(2023版)》。提出分阶段建立智能网联汽车标准体系:提出到2025年,形成能够支撑组合驾驶辅助和自动驾驶通用功能的标准体系;到2030年,全面形成能够支撑实现单车智能和网联赋能协同发展的标准体系。 政策的频繁推出下智驾标准体系完善将加速。伴随L2级自驾逐渐普及,L3级智驾法规亦提上日程。政策以分阶段形式确认标准体系建设时间点,明确了未来智能网联汽车标准体系建设节点和进程,L3级智驾标准有望在年内落地。


L3法规落地给予国内厂商竞争信心,使主机企业和供应链厂商长期研发投入落地,大大促进高级别智能驾驶技术的普及;此外也为L4及更高级别的智能驾驶技术研发开辟空间,L3商用后领先厂商或将开启L4级高级自动驾驶研发,推动智驾技术发展


05 ADAS热管理解决方案


随着高级驾驶辅助系统的发展,随着更复杂的传感器、强大的处理器和实时数据分析,这些系统在运行过程中会产生大量热量。保持ADAS功能的可靠性和有效性需要有效散热。量身定制的冷却系统对于确保最佳性能和防止过热相关故障至关重要。冷却不足会使ADAS组件受到热应力的影响,从而导致性能下降和潜在故障,从而损害系统准确检测危险、及时发出警告或执行关键操作(如自动制动或转向辅助)的能力。通过高效散热和保持最佳工作温度,这些冷却系统可提高车辆安全性和驾驶员在道路上的信心。


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图3.Boyd官网


该图展示了汽车自动化等级(从L0到L5)与冷却技术(从空气冷却到液体冷却)的关系。以下是对图中内容的相关释意:

空气冷却 (自然冷却到强制冷却):Die Casting(压铸):用于低功率需求(<30W);Die Cast Base + Fin(压铸底座+散热片):适用于稍高功率(30W到60W);

混合冷却 (Hybrid Cooling):Two Phase Spreader + Fin(两相扩散器+散热片):适用于更高功率需求(60W到100W+);Two Phase Spreader + Cold Plate(两相扩散器+冷板):进一步提升散热能力,适用于高功率设备(100W到500W+);

液体冷却 (Liquid Cooling):Liquid Cold Plate(液体冷板):用于最高功率需求(500W到1000W+),完全液体冷却提供最佳散热性能;


ADAS目前常见的散热方式主要还是自然散热,虽然ADAS外壳为金属,散热快,但是由于内部有限的空间,不可能内置风扇将热量吹出来,因此需要需要导热硅脂、导热垫片等热界面材料来提高芯片的散热能力。即发热芯片与金属散热外壳通过导热硅脂、导热垫片等进行快速传热。目前Level 0~Level 2还是由驾驶人员操控车辆,主要是强化车辆的主被动安全,ADAS是辅助系统,让车辆在人为的操控下可以提升安全性。通过散热器+风扇+热界面材料的解决方案完全可以满足当下的使用条件。


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图4.百度公开信息

随着当下城市无图NOA的持续推进,逐渐由Level 2进入Level 3的阶段,而Level 3~Level 5则进入自动的范畴,必须要进入AI决策系统,因此必然导致运算数据的增加,所以液冷散热解决方案将有机会导入ADAS散热解决方案。其中液冷板被认识是解决Level 4~Level 5散热的首要解决方案。智能驾驶技术的快速发展为冷板解决方案在ADAS中的应用创造了新的机遇。高效的热管理不仅能提升系统性能,还能为智能驾驶的普及保驾护航。冷板技术将在这一领域发挥越来越重要的作用,推动智能驾驶技术走向更加广阔的未来。


除此之外ADAS系统集成度的提高,电子设备之间的电磁干扰(EMI)成为一个重要问题。热管理材料需要兼具电磁屏蔽性能,确保系统的电磁兼容性。这催生了导热电磁屏蔽材料的发展,如含有导电填料的聚合物复合材料,它们既能散热又能屏蔽电磁干扰。传统的散热方式可能无法满足ADAS系统复杂的热管理需求。集成化热管理解决方案,包括液冷系统和相变材料(PCM,正在成为一种趋势。这些系统可以更高效地管理复杂电子系统的热量,从而提升ADAS系统的整体性能和可靠性。ADAS技术的广泛应用也推动了对高性能热管理材料的市场需求。相信随着ADAS的普及,热管理材料市场将持续增长,这也为材料供应商和技术开发商提供了新得机遇。

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