油电同智?为什么燃油车很难做自动驾驶?

编者语：后台回复“入群”，加入「智驾最前沿」微信交流群

“油电同智”的口号已经被喊出很长一段时间了，它所描绘的愿景是让传统燃油车也能拥有与电动车并驾齐驱的智能驾驶和智能座舱体验。

然而，细心的小伙伴应该会发现，虽然市面上智能电动车的自动驾驶功能日新月异，但在燃油车领域，高阶智驾的普及速度却明显缓慢。为什么燃油车很难做自动驾驶？

车型的本质差异

自动驾驶系统的核心任务之一是纵向控制，即通过精确管理加减速来实现跟车、避障及巡航。

在这一环节中，电动机与内燃机其实是完全不同的物理反馈特征。电动机的扭矩产生基于电磁场的瞬间建立，其动力输出几乎没有物理延迟，通常能在十毫秒内完成从指令发出到扭矩释放的过程，其响应速度会比内燃机快二十至三十倍。

这种近乎实时的特性为自动驾驶算法提供了一个高度确定的受控对象，使得系统在处理瞬息万变的路况时能够做到精准、平顺。

图片源自：网络

相比之下，燃油车的内燃机是一个复杂的机械热力学系统，其动力输出链条漫长且充满不确定性。当自动驾驶算法发出加速指令时，车辆需要先调整节气门开度，这会引发进气歧管内空气压力的变化，空气进入气缸后还需经过压缩、喷油、点火、做功等四个冲程的循环才能产生动力。

如果是一台涡轮增压发动机，还需要等待废气压力积攒以驱动涡轮增压器，这个过程被称为涡轮迟滞。

这一套流程下来，产生的延迟可能达到两百甚至三百毫秒，在极端情况下甚至更久。这种延迟在人类驾驶时可能只是轻微的体感差异，但在自动驾驶的高频闭环控制中，数百毫秒的误差会导致控制算法的预测失效，引发车辆的前后俯仰或跟车距离的频繁波动。

内燃机与电动机在动力响应及控制参数上的关键数据对比

除了响应时间，内燃机的扭矩控制精度也不及电机。由于燃烧过程受到进气温度、湿度、燃油质量以及积碳情况等多种随机变量的影响，每一循环产生的实际动力输出都存在波动。

对于自动驾驶系统而言，这种不稳定的输入信号要求算法具备极强的容错能力。为了弥补这些物理缺陷，就必须引入复杂的模型预测控制算法，在软件层面模拟内燃机的热力学行为，从而提前给出补偿指令。

然而，这种“以软补硬”的做法不仅增加了算力消耗，也提高了系统的开发与验证难度。

神经系统的架构瓶颈

自动驾驶不仅需要强有力的肌肉，更需要高速传输的神经系统。传统燃油车的电子电气架构大多是分布式的，全车分布着几十个甚至上百个独立的电子控制单元（ECU），它们各自负责发动机、变速箱、空调、车门等细分功能。

这种“碎片化”的架构在传统汽车时代并无问题，但在智能化时代却会成为巨大的阻碍。在分布式架构下，不同模块之间通过传统的CAN总线进行通信，其数据传输速率极低，经典的CAN总线带宽仅为1Mbps，升级后的CAN-FD也只有5Mbps左右。

当高阶自动驾驶系统上车时，它需要处理来自多个高清摄像头、激光雷达和超声波雷达的海量实时数据。

一台8MP摄像头产生的原始数据流就需要数Gbps的带宽来支撑，这超出了传统CAN总线承受能力的数千倍。如果强行在旧架构上集成高阶智驾，数据传输的延迟将变得不可接受，直接威胁行车安全。

因此，燃油车要实现油电同智，必须对整车的神经系统进行大改，将分布式架构升级为域控制器架构或中央集成架构。

图片源自：网络

这种升级意味着要用千兆甚至万兆级别的车载以太网作为主干网，并引入高速串行/解串器技术来处理高清视觉信号。然而，在燃油车的机械布局中嵌入这些高度敏感的电子元器件会面临严苛的电磁干扰。

发动机舱的高温、点火系统产生的脉冲干扰，都可能导致高频数据流出现误码。为了保证信号完整性，燃油车需要更复杂的屏蔽线束和更高端的电子组件，这不仅增加了车辆的制造成本，也延长了研发周期。

软件定义汽车（SDV）的浪潮下要求车辆具备持续进化的能力，即通过空中下载技术（OTA）更新算法。

在分布式架构的燃油车上，由于各ECU之间相互隔离且硬件性能一般是设计为刚好满足出厂时的功能，几乎没有剩余算力和存储空间来支持大规模的功能迭代。

相反，电动车在设计之初就普遍预留了性能冗余，采用了更高算力的中央计算平台。这种超规格的配置与燃油车行业长期以来追求极致单件成本控制的逻辑存在矛盾。

能源与执行的现实约束

自动驾驶硬件是名副其实的“耗电大户”。如搭载双英伟达Orin-X芯片的支持L3或L4级自动驾驶的计算平台，其满载功耗可达250W以上，再加上各种雷达和高功率传感器，整套智驾系统的功耗需求对燃油车的12V供电系统提出了极大挑战。

虽然燃油车在行驶时可以通过发电机提供超过1000W的电能，但这些电力主要用于维持风扇、大灯、电子助力转向等基础功能。当智驾系统需额外占据10%到20%的电力负荷时，发电机和12V蓄电池的稳定性和冗余能力就变得至关重要。

相比之下，电动汽车拥有巨大的高压电池组，可以通过DC-DC转换器轻松获得稳定的大电流，且本身就具备完善的电池管理系统来应对瞬时负荷波动。

在燃油车上，为了保证智驾系统的电力安全，就需要增加第二套备用电源系统或升级大容量的发电机，这不仅涉及空间的布局难题，更带来了整车重量的增加。

同时，大算力芯片带来的散热问题也不容小觑。在一些追求极致性能的燃油智驾方案中，仅仅靠风扇散热已经无法满足需求，甚至需要从空调系统中引出一路制冷剂循环来为计算平台降温。

图片源自：网络

还有更为关键的是底盘的线控化。自动驾驶要求车辆的转向、制动、油门必须完全由电信号控制，即取消人与机械之间的物理连接。电动汽车由于没有内燃机驱动的真空泵，其制动系统天生就是基于电子助力的线控结构（如iBooster或One-box系统），这与自动驾驶的需求完美契合。

而传统燃油车的制动系统大多依赖机械液压结构，在搭载自动驾驶时，如果需要更快的响应速度或更精准的力度控制，传统的机械液压结构就显得力不从心。

为了实现真正的自动驾驶冗余，燃油车需要更换为造价昂贵的线控制动系统（EHB），以确保在主控制器失效时仍能通过电信号实施紧急制动。线控制动相比传统液压制动能缩短约0.35秒的建压时间，这在高速行驶中意味着可以缩短十多米的制动距离差距。

此外，由于线控转向系统需要彻底切断方向盘与转向拉杆的物理连接，这在安全认证和机械素质的平衡上对燃油车企提出了更高要求。

是否可以“油电同智”？

尽管燃油车智能化在物理与架构上存在诸多不利因素，但燃油车的智能化并不是一条死胡同。随着奥迪A5L等新一代车型的出现，我们看到了通过深度跨域融合实现“油电同智”的可能。

这些车型开始搭载如华为乾崑等顶尖智驾方案，其核心思路不再是将智驾系统简单叠加在燃油车上，而是将其深度集成进动力总成的控制逻辑中。在这些方案里，智驾大脑不再仅仅是发送“加速”指令，而是直接参与发动机喷油和变速箱换挡的精细化调节。

通过预判式动力控制，智驾系统会分析传感器捕捉到的道路坡度、交通流密集度以及前方信号灯状态，提前调整第五代EA888发动机的输出特性和双离合变速箱的换挡策略。

在需要减速时，系统会协调发动机断油和变速箱降档，实现平滑的动能管理，这种深度的协同不仅提升了行驶的舒适性，更在很大程度上克服了内燃机动力响应的天然迟滞。这种软件算法对机械性能的“超前补偿”，是燃油车通往高阶自动驾驶的核心路径。

图片源自：网络

其实在汽车行业，智能化已经成为衡量汽车竞争力的第一标准，2024年被业界视为智能化元年，L2级辅助驾驶已经下沉到10万元级车型。对于燃油车企而言，向智能化转型不仅是技术挑战，更是组织架构与工程文化的转型。

传统车企的高管多为机械背景，而智能汽车要求的是系统工程和软件敏捷开发人员。这种从“机械定义”到“软件定义”的转型过程虽然痛苦，但却是生存的必经之路。

最后的话

油电同智并不是不可实现，但它对燃油车的底层架构提出了近乎推倒重来的要求。燃油车在动力响应上的毫秒级落后、总线带宽上的物理瓶颈、以及电力供应上的现实约束，成为了油电同智发展的阻碍。然而，通过引入域控制器、线控底盘和深度学习算法，燃油车的智能化或许不再久远！

-- END --