油電同智？為什么燃油車很難做自動駕駛？

[首發于智駕最前沿微信公眾號]“油電同智”的口號已經被喊出很長一段時間了，它所描繪的愿景是讓傳統燃油車也能擁有與電動車并駕齊驅的智能駕駛和智能座艙體驗。

然而，細心的小伙伴應該會發現，雖然市面上智能電動車的自動駕駛功能日新月異，但在燃油車領域，高階智駕的普及速度卻明顯緩慢。為什么燃油車很難做自動駕駛？

車型的本質差異

自動駕駛系統的核心任務之一是縱向控制，即通過精確管理加減速來實現跟車、避障及巡航。

在這一環節中，電動機與內燃機其實是完全不同的物理反饋特征。電動機的扭矩產生基于電磁場的瞬間建立，其動力輸出幾乎沒有物理延遲，通常能在十毫秒內完成從指令發出到扭矩釋放的過程，其響應速度會比內燃機快二十至三十倍。

這種近乎實時的特性為自動駕駛算法提供了一個高度確定的受控對象，使得系統在處理瞬息萬變的路況時能夠做到精準、平順。

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相比之下，燃油車的內燃機是一個復雜的機械熱力學系統，其動力輸出鏈條漫長且充滿不確定性。當自動駕駛算法發出加速指令時，車輛需要先調整節氣門開度，這會引發進氣歧管內空氣壓力的變化，空氣進入氣缸后還需經過壓縮、噴油、點火、做功等四個沖程的循環才能產生動力。

如果是一臺渦輪增壓發動機，還需要等待廢氣壓力積攢以驅動渦輪增壓器，這個過程被稱為渦輪遲滯。

這一套流程下來，產生的延遲可能達到兩百甚至三百毫秒，在極端情況下甚至更久。這種延遲在人類駕駛時可能只是輕微的體感差異，但在自動駕駛的高頻閉環控制中，數百毫秒的誤差會導致控制算法的預測失效，引發車輛的前后俯仰或跟車距離的頻繁波動。

動力指標對比

傳統內燃機

驅動電動機

對智駕的影響

扭矩響應時間

200ms-300ms

<10ms

內燃機延遲導致縱向控制不夠精準，易出現頓挫感

扭矩控制精度

±5%

±0.1%

電機的高精度使得低速蠕行和自動泊車更平順

扭矩變化率

受機械行程限制，變化較慢

極高，可瞬間切換正負扭矩

電機在緊急避障和防滑控制中反饋更快

動力傳遞環節

進氣→壓縮→點火→機械傳遞

電磁感應→直接輸出

電機路徑更短，能量損失和延遲極低

轉速依賴性

需達到特定轉速才有峰值扭矩

0轉速即可輸出最大扭矩

電機在起步和低速場景下的動力請求更可靠

內燃機與電動機在動力響應及控制參數上的關鍵數據對比

除了響應時間，內燃機的扭矩控制精度也不及電機。由于燃燒過程受到進氣溫度、濕度、燃油質量以及積碳情況等多種隨機變量的影響，每一循環產生的實際動力輸出都存在波動。

對于自動駕駛系統而言，這種不穩定的輸入信號要求算法具備極強的容錯能力。為了彌補這些物理缺陷，就必須引入復雜的模型預測控制算法，在軟件層面模擬內燃機的熱力學行為，從而提前給出補償指令。

然而，這種“以軟補硬”的做法不僅增加了算力消耗，也提高了系統的開發與驗證難度。

神經系統的架構瓶頸

自動駕駛不僅需要強有力的肌肉，更需要高速傳輸的神經系統。傳統燃油車的電子電氣架構大多是分布式的，全車分布著幾十個甚至上百個獨立的電子控制單元（ECU），它們各自負責發動機、變速箱、空調、車門等細分功能。

這種“碎片化”的架構在傳統汽車時代并無問題，但在智能化時代卻會成為巨大的阻礙。在分布式架構下，不同模塊之間通過傳統的CAN總線進行通信，其數據傳輸速率極低，經典的CAN總線帶寬僅為1Mbps，升級后的CAN-FD也只有5Mbps左右。

當高階自動駕駛系統上車時，它需要處理來自多個高清攝像頭、激光雷達和超聲波雷達的海量實時數據。

一臺8MP攝像頭產生的原始數據流就需要數Gbps的帶寬來支撐，這超出了傳統CAN總線承受能力的數千倍。如果強行在舊架構上集成高階智駕，數據傳輸的延遲將變得不可接受，直接威脅行車安全。

因此，燃油車要實現油電同智，必須對整車的神經系統進行大改，將分布式架構升級為域控制器架構或中央集成架構。

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這種升級意味著要用千兆甚至萬兆級別的車載以太網作為主干網，并引入高速串行/解串器技術來處理高清視覺信號。然而，在燃油車的機械布局中嵌入這些高度敏感的電子元器件會面臨嚴苛的電磁干擾。

發動機艙的高溫、點火系統產生的脈沖干擾，都可能導致高頻數據流出現誤碼。為了保證信號完整性，燃油車需要更復雜的屏蔽線束和更高端的電子組件，這不僅增加了車輛的制造成本，也延長了研發周期。

軟件定義汽車（SDV）的浪潮下要求車輛具備持續進化的能力，即通過空中下載技術（OTA）更新算法。

在分布式架構的燃油車上，由于各ECU之間相互隔離且硬件性能一般是設計為剛好滿足出廠時的功能，幾乎沒有剩余算力和存儲空間來支持大規模的功能迭代。

相反，電動車在設計之初就普遍預留了性能冗余，采用了更高算力的中央計算平臺。這種超規格的配置與燃油車行業長期以來追求極致單件成本控制的邏輯存在矛盾。

能源與執行的現實約束

自動駕駛硬件是名副其實的“耗電大戶”。如搭載雙英偉達Orin-X芯片的支持L3或L4級自動駕駛的計算平臺，其滿載功耗可達250W以上，再加上各種雷達和高功率傳感器，整套智駕系統的功耗需求對燃油車的12V供電系統提出了極大挑戰。

雖然燃油車在行駛時可以通過發電機提供超過1000W的電能，但這些電力主要用于維持風扇、大燈、電子助力轉向等基礎功能。當智駕系統需額外占據10%到20%的電力負荷時，發電機和12V蓄電池的穩定性和冗余能力就變得至關重要。

相比之下，電動汽車擁有巨大的高壓電池組，可以通過DC-DC轉換器輕松獲得穩定的大電流，且本身就具備完善的電池管理系統來應對瞬時負荷波動。

在燃油車上，為了保證智駕系統的電力安全，就需要增加第二套備用電源系統或升級大容量的發電機，這不僅涉及空間的布局難題，更帶來了整車重量的增加。

同時，大算力芯片帶來的散熱問題也不容小覷。在一些追求極致性能的燃油智駕方案中，僅僅靠風扇散熱已經無法滿足需求，甚至需要從空調系統中引出一路制冷劑循環來為計算平臺降溫。

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還有更為關鍵的是底盤的線控化。自動駕駛要求車輛的轉向、制動、油門必須完全由電信號控制，即取消人與機械之間的物理連接。電動汽車由于沒有內燃機驅動的真空泵，其制動系統天生就是基于電子助力的線控結構（如iBooster或One-box系統），這與自動駕駛的需求完美契合。

而傳統燃油車的制動系統大多依賴機械液壓結構，在搭載自動駕駛時，如果需要更快的響應速度或更精準的力度控制，傳統的機械液壓結構就顯得力不從心。

為了實現真正的自動駕駛冗余，燃油車需要更換為造價昂貴的線控制動系統（EHB），以確保在主控制器失效時仍能通過電信號實施緊急制動。線控制動相比傳統液壓制動能縮短約0.35秒的建壓時間，這在高速行駛中意味著可以縮短十多米的制動距離差距。

此外，由于線控轉向系統需要徹底切斷方向盤與轉向拉桿的物理連接，這在安全認證和機械素質的平衡上對燃油車企提出了更高要求。

是否可以“油電同智”？

盡管燃油車智能化在物理與架構上存在諸多不利因素，但燃油車的智能化并不是一條死胡同。隨著奧迪A5（參數丨圖片）L等新一代車型的出現，我們看到了通過深度跨域融合實現“油電同智”的可能。

這些車型開始搭載如華為乾崑等頂尖智駕方案，其核心思路不再是將智駕系統簡單疊加在燃油車上，而是將其深度集成進動力總成的控制邏輯中。在這些方案里，智駕大腦不再僅僅是發送“加速”指令，而是直接參與發動機噴油和變速箱換擋的精細化調節。

通過預判式動力控制，智駕系統會分析傳感器捕捉到的道路坡度、交通流密集度以及前方信號燈狀態，提前調整第五代EA888發動機的輸出特性和雙離合變速箱的換擋策略。

在需要減速時，系統會協調發動機斷油和變速箱降檔，實現平滑的動能管理，這種深度的協同不僅提升了行駛的舒適性，更在很大程度上克服了內燃機動力響應的天然遲滯。這種軟件算法對機械性能的“超前補償”，是燃油車通往高階自動駕駛的核心路徑。

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其實在汽車行業，智能化已經成為衡量汽車競爭力的第一標準，2024年被業界視為智能化元年，L2級輔助駕駛已經下沉到10萬元級車型。對于燃油車企而言，向智能化轉型不僅是技術挑戰，更是組織架構與工程文化的轉型。

傳統車企的高管多為機械背景，而智能汽車要求的是系統工程和軟件敏捷開發人員。這種從“機械定義”到“軟件定義”的轉型過程雖然痛苦，但卻是生存的必經之路。

最后的話

油電同智并不是不可實現，但它對燃油車的底層架構提出了近乎推倒重來的要求。燃油車在動力響應上的毫秒級落后、總線帶寬上的物理瓶頸、以及電力供應上的現實約束，成為了油電同智發展的阻礙。然而，通過引入域控制器、線控底盤和深度學習算法，燃油車的智能化或許不再久遠！