双碳战略下的智能网联新能源汽车技术与应用

摘要：汽车领域大力发展新能源汽车以取代传统的燃油汽车能够从源头上降低污染物的排放，另外通过智能技术和车联网技术打造智能化新能源汽车，能够大幅提升汽车性能和能源利用率。智能化新能源汽车不仅顺应了汽车产业的发展趋势，对“双碳”战略目标的实现也具有重要价值。基于此，对智能网联新能源汽车的关键技术进行详细介绍，并分析智能网联技术在新能源汽车中的应用场景和价值，以期为新能源汽车的智能化、网联化发展提供参考和帮助。

关键词：新能源汽车；智能网联；“双碳”战略

前言

汽车尾气是各类环境污染物中的重要一项，也是碳排放的一大源头。为了应对日益严峻的环境问题，我国正在加大新能源汽车的布局力度，开启汽车行业从传统燃油汽车向现代新能源汽车转型的时代。

随着信息技术的发展和成熟，各类新兴技术、智能技术正不断涌现，并广泛应用在各行各业之中。大数据、人工智能、可视化等技术在汽车领域的深入应用，推动了汽车产业逐步走向智能化、网联化方向。智能网联汽车是车联网技术与智能技术的融合，借助车联网和智能技术来实现人、车和环境的连接，感知并利用多端数据来辅助用户安全、可靠地完成驾驶操作。可以说，智能网联是汽车产业未来最重要的发展方向，也是技术深度融合后的必然成果。因此，在“双碳”战略背景下，加强智能网联新能源汽车的研究对于推广新能源汽车、降低环境污染、提升清洁能源利用率都具有重要意义。

智能网联新能源汽车的关键技术

1. 1　芯片技术

芯片技术是新能源汽车智能系统实现监测和控制的核心。对于汽车的电子元件而言，必须采用车规级的芯片才能与之契合。相较于手机、电脑等消费类电子产品的芯片，车规级芯片在制作工艺上并没有过于严苛的要求，但对于芯片的质量性能、使用周期、可靠性、温度范围等要求很高，这就使得车规级芯片的研发周期较长、资金投入很大，因此在制作上仍然存在一定的技术难度。

车规级芯片从功能用途的角度可以划分为4 类，分别是控制类功能芯片、功率半导体芯片、传感器芯片和其他芯片。控制类功能芯片是汽车电子控制单元的关键，广泛应用在汽车的各类系统之中，例如行驶系统、控制系统等［1］。一般传统汽车的控制类功能芯片平均在70 颗以上，智能新能源汽车平均数量则超过300 颗。随着汽车电子系统的日趋集成化及微控制单元（MCU）性能的大幅提升，未来功能芯片的采用数量或将逐步下降。随着新能源汽车产业的快速发展，功率半导体的市场需求逐步增加。功率半导体是实现高频的电力转化控制功能、保障汽车运行稳定性的基础。目前市面上主流的功率半导体是绝缘栅双极晶体管（IGBT）和金氧半场效晶体管（MOSFET），在电动汽车中主要应用在电控系统、空调系统等方面。随着技术的发展，在高压系统中表现更加突出的碳化硅材料开始逐步应用到功率半导体之中，或许今后将深入应用在新能源汽车中。

1. 2　无线通信技术

无线通信技术是智能网联新能源汽车实现网联化的重要技术之一，其目的在于实现车与车、车与路、车与云端服务器之间的连通和数据交换。在过去的汽车行业之中，应用最早的无线通信技术是红外线通信技术。红外线通信技术成本低廉、使用便捷，但由于传输效率不足、传输距离过短等问题，应用场景十分有限。随着蓝牙技术的发展，无线通信技术的应用场景逐步被拓宽，实现了蓝牙车锁、车载娱乐等诸多功能。除汽车自身使用外，蓝牙技术还在新能源汽车充电桩上得到了应用，可以有效解决地下车库网络信号不佳等问题。在智能网联需求的推动下，无线网络通信技术逐步融入到汽车智能系统之中，为驾驶者提供便捷、高速的数据传递和信息流动功能。尤其是在5G 通信技术的辅助下，汽车智能系统的传输速度和运算速度将得到大幅提升，能够实现即时化、高效化的智能服务。

1. 3　传感技术

传感技术是新能源汽车实现智能网联的基础，其作用在于对车辆周边环境进行感知和数据采集，为中央控制系统的分析运算提供全面、可靠的数据保障。汽车所使用的传感器种类多样，功能不一，包括激光雷达、视觉传感器、距离传感器、加速度传感器等，能够实现外部环境特征的感知、识别和采集，获取系统计算所需的数据、图像和视频［2］。在传感技术和算法技术的辅助下，驾驶者能够更加清晰准确地掌握车辆自身和周边环境信息，规划科学合理的行驶路径，为驾驶行为的安全性和可靠性奠定基础。在智慧公路等场景中，借助车路协同（V2X）模式，车辆传感技术采集到的数据信息可以用于公路交通智慧模型的搭建，实现准确的车辆轨迹预测和交通状况评估，助力提升交通运力。此外，智能网联新能源汽车的自动驾驶功能也离不开传感技术的辅助。通过传感技术进行实时精准的环境感知和数据分析，车辆智能系统能够更加安全高效地完成危险预判、稳定控制、自适应巡航控制等功能。

1. 4　算法技术

在传感器完成数据采集后，智能控制系统需要通过算法技术对数据进行处理和分析，从而筛选出有价值的信息并加以利用。智能系统通过算法和建模技术，再结合车辆的动力学特征，实现基于安全性和稳定性的精准计算，从而明确车辆的实时定位和周边环境数据，对车辆进行智能管控。随着人工智能技术的融合应用和芯片算力的不断增强，当前算法技术已经具备了自主学习功能，能够对驾驶者的行为习惯、驾驶场景进行模仿学习；还能够构建大模型，导入海量的真人驾驶数据，不断提升智能系统的认知和决策能力。随着学习能力的不断加强和优质数据的不断积累，未来算法技术将更加强大，实现更多场景的自主决策和控制［3］。

1. 5　能源管理技术

在“双碳”战略背景下，能源管理技术的重要性日益凸显。对于新能源汽车而言，动力电源技术对于智能系统的运行有直接影响，技术水平越高，其综合运行效率也越高。新能源汽车的运行主要依靠电池的电力输送，电力技术的突破使动力电源技术迎来了新的发展期。现阶段动力电源已经实现了多个功能模块的集约化控制，使得车辆智能系统运行效能大幅提升［4］。

目前能源管理技术仍然存在一定的局限性，

具体表现在以下2 个方面：① 新能源汽车的电池技术受到了能源管理的局限，在高性能储能、运行稳定性和使用寿命上仍然存在不足，因此要实现智能网联汽车的高速发展，就需要加强研发以突破电池技术。②电芯设计板块仍有缺陷，相关技术缺乏可靠的规范标准，电芯指标难以满足实际应用需求。

1. 6　网络安全技术

数据是新能源汽车实现智能化、网联化的基础。为了实现自动驾驶、智能交互等诸多功能，必须不断地采集车辆内外和周边环境的信息，并利用这些有价值的信息为驾乘人员提供智慧服务。当前，汽车已经逐渐成为了继电脑、手机后的又一种智能终端，越来越多的汽车企业开始与通信公司、科技公司携手，深入挖掘汽车数据的实际价值，实现交通管理、智能驾驶、节能减排等诸多功能。随着数据采集范围的不断扩大和数据利用的逐步深入，越来越多的信息正在被采集、应用、传递和共享，数据风险和隐私泄漏风险日益加剧，建立安全可靠的信息利用和网络保护机制迫在眉睫［5］。

当前，越来越多的汽车企业开始重视网络安全问题，并加大了相关技术的研发工作。在硬件上，采用安全芯片来保证采集数据的保密性和完整性；在软件上，设置安全加密组件来保障系统的安全启动，防止系统软件被恶意篡改。网络安全技术能够支持多种数据加密场景，并通过双向身份认证、校验签名、加密传输等方式来确保数据在传输、处理等阶段的安全性。智能网联汽车网络安全架构如图1 所示。整个安全技术方案涵盖了系统的启用、更新、传输、加密、存储等多个维度，对新能源汽车的智能控制系统实现全方位、全过程的安全防护，实现风险行为的全面监测、风险事件的快速响应［6］。

智能网联新能源汽车的应用场景和价值

2. 1　实现安全驾驶

现阶段我国新能源汽车所使用的智能驾驶系统主要为高级驾驶辅助系统（ADAS），其技术原理是通过安装在新能源汽车上的多个传感器，包括激光雷达、摄像头、超声波等，感应汽车行驶过程的环境，采集车辆、道路、障碍物等静态和动态物体的相关数据，通过智能系统的算法技术对数据进行识别、监测和追踪，并结合车载导航地图数据，进行智能处理和分析，评估当前环境的安全性。如果系统判定存在危险，将采取预警、自动控制等方式让驾驶者迅速察觉、及时响应，提升汽车行驶过程中的安全性。

近年来，随着汽车行业电动化、智能化、网联化、共享化（“新四化”）的推进，ADAS 技术实现了重大突破，市场增长十分迅猛。此前这类智能系统主要存在于高端汽车市场，现在已经逐步走入中端汽车市场［7］。同时，很多低水平的技术应用也出现在了入门级汽车领域，不断发展的传感技术、图像技术、通信技术和智能控制技术正在为提供更安全的驾乘环境创造新的机遇。

2. 2　实现高效通行

随着智能网联汽车V2X 模式的深入推进，交通运输领域也逐步实现了智能化发展。新能源汽车通过智能网联技术、可视化技术，可以实现行车数据链与交通导航地图的实时结合，在驾驶过程中起到显示、提示、预警和决策作用。例如驾驶者在行车过程中，智能驾驶系统通过采集车辆信息、环境信息，并结合车联网数据，对导航线路的拥堵情况进行分析和预判。当系统判定前方将出现拥堵时，会对驾驶者进行提示，并重新规划线路供驾驶者进行决策。V2X 模式下的智能交通网络打通了人-车-道路的系统数据，将新能源汽车与公共交通网络进行数据对接，实现交通信息的全面整合，可视化地展现每个路段模块的实时交通状况，尽可能地规避拥堵，提升通行效率。在“双碳”背景下，交通运输效率的提升实现了资源的合理化利用，对于节能减排意义重大。

智能网联技术也推动了新能源汽车电控技术的创新和发展。依托微型处理器和智能控制系统，电控技术实现了集约化、精细化的电力传输和转化控制。信息技术与电控技术的深度结合，有效提升了汽车内部的运行效能，使得系统的运行更加稳定、高效。

2. 3　实现舒适驾驶

智能网联技术还有效提升了驾驶的舒适性，主要体现在人机交互和显示提示等方面。当前的智能系统在人机交互上表现突出，驾驶者能够通过语音或其他生物特征来下达指令，智能设备通过相关技术能够实现指令的接收、转换、识别和响应［8］。以语音交互为例，在驾驶过程中，驾驶者的双眼和双手都被驾驶行为占据，依靠语音来下达指令能够有效避免不安全的驾驶行为，提升驾驶的舒适度。驾驶者可以通过特定的语言指令来调节空调、启动天窗或者切换导航线路。现阶段的语音交互还存在被动唤醒、无法模糊识别等问题，随着人工智能技术的深入，人机交互将实现主动服务、智能预测和柔性服务。

在显示提示功能中，智能网联技术的应用同样广泛。以增强现实-抬头显示（AR-HUD）设备为例，作为视觉显示功能的典型例子，在智能网联模式下，AR-HUD 设备所显示的信息将更加实时、智能，能够大幅提升驾驶的舒适性。系统将传感器所获取的各类信息投射在AR-HUD 设备上，并与驾驶辅助功能结合，帮助驾驶者完成线路规划、障碍避让、变道等诸多操作。

结语

综上所述，新能源汽车的智能化、网联化发展是解决现阶段存在的交通、生态、能源问题的必然路径，也是未来汽车产业发展的重要方向。随着新技术的不断发展和成熟，越来越多的信息技术、智能技术实现了与汽车产业的深度融合，这不仅推动了智能网联新能源汽车的发展，也为最终实现无人驾驶和智慧出行目标提供助力。尽管智能网联汽车相关技术发展速度很快，但目前在技术水平、推广应用上仍然存在一些问题，需要相关企业和研发人员加大投入，早日突破技术关键点。

参 考 文 献

［ 1 ］ 宗苏灿. 新能源汽车智能驾驶的发展趋势分析[J]. 汽车与新动力,2022(5):21-24.

［ 2 ］ 葛智聪. 新能源汽车智能化技术开发与研究[J]. 汽车与新动力,2022(5):28-30.

［ 3 ］ 张君兰. 基于智能网联技术的新能源汽车产业共同体研究[J]. 汽车与新动力, 2022(4):27-29.

［ 4 ］ 马佳莹. 新能源汽车新型产业生态链构建路径分析[J]. 产业创新研究,2022(12):28-30.

［ 5 ］ 郝皓,蔡如意,陶世鹏. 数字化转型时代下新能源汽车智能化发展研究[J]. 时代汽车,2022(2):118-120.

［ 6 ］ 赖德鹏. 浅析智能网联新能源汽车能量管理系统与控制策略[J]. 大众科技,2021,23(10):49-51.

［7］ 安蔚,纪海涛.智能+网联“: 新能源汽车之都”的千亿路径[J]. 决策,2021(4):68-69.

［ 8 ］ 王子瑞. 新基建背景下新能源汽车的发展前景及对策[J]. 南方农机,2021,52(4):143-144.

作者：辛娟