明明要研究汽車智慧化，為啥非要從死磕零部件開始？小瑀宙慢思考

談及汽車智慧化，可能大多數人第一反應想到的是特斯拉或者無人駕駛，行業星辰大海，論述洋洋灑灑。

有意思的是，田瑀的切入路徑，卻是兩個零部件——保險絲和繼電器。

在他的雪球個人號上，他用了好幾篇內容，深入闡釋了保險絲和繼電器的組合究竟如何對汽車的智慧化形成阻礙，以及為何這些阻礙無法透過經濟的方式得到解決。

有人覺得，對於投資來說，這種下沉的研究並不值得，但田瑀的這段“內心戲”讓我們讀到了基金經理對研究的較真。如果投資無可避免要逆行，那麼它們應該就是逆行的底氣。

“對於投資中的研究，我覺得跟掃雷差不多。

有的地方看似安全沒有雷，直接踩過去可能直接掛了。有的地方一看就有雷，那就直接過去拆掉就好。

但問題是，在投資中絕大多數地方都是看著沒雷，感覺有雷，很多人都跟你說沒有雷，但實際有沒有雷不知道。

所以我們願意花時間蹲在這些地方，一點一點地挖開表面的偽裝，讓我們更接近事實的真相。可能經常會掃不出雷，看似時間被浪費，但其實並沒有，至少這不會讓我們出局。而總是輕易聽信別人說這裡沒有雷，想都不想上去就踩，這是我無法接受的。

所以研究工作也是要面朝黃土背朝天的。不能因為難就不做，只能因為重不重要來決定做得深還是淺。”

是的，我們會下意識地對自己不懂或者不感興趣的領域產生抗拒，比如看下面這兩張圖，這是田瑀在分析本期話題時所使用到的圖，可以說基本上已經到了“拆車”的程度了，非“汽車發燒友”可能直接就是一頭霧水。

注：左圖是汽車保險盒實物圖，右圖是保繼組合的電路圖

本篇慢思考幅度較長，但只要耐心跟著田瑀的分析節奏走，複雜問題簡單化，其實並沒有我們想象中那麼難。同樣在細讀的過程中有問題的朋友可以在評論區留言討論。

那麼，對於到底什麼是智慧化、保險絲和繼電器有哪些劣勢，以及半導體為何可以成為替代品。且聽田瑀娓娓道來……

「 田瑀的慢思考 」

我們曾經多次提到，

智慧化是汽車正在經歷的一次劇烈變革。

就像是智慧機對功能機的衝擊一樣，原有的研發、生產、銷售、服務、商業模式等多方面都會經歷劇烈的衝擊。

原有的優勢企業可能將無法像以前一樣按部就班地從容應對，變革中往往會誕生有趣的企業，作為投資者應深入研究和理解這一變化。

一切回到問題的起點——智慧化。基於我個人的認知，智慧化是在終端可感知、可控制的基礎上實現的智慧控制。

終端的感知和控制是實現智慧化的重要基礎，超級計算和人工智慧都是後話。

理解智慧化的聚焦點首先應該集中在汽車中的感知和控制，對於車輛本身以外的資訊感知，可以透過增加感測器的種類和數量來完成，相對容易；但更重要的車輛本身的感知及控制，則較難實現。

這是因為

現行汽車負載控制基本單元保險絲加繼電器這一久經考驗的組合上限太低。

為什麼這麼說呢？首先是壽命。

開啟機艙，大家可以看到一個保險盒，那是傳統電器架構下負載控制的基本單元——保險絲和繼電器的集中地。

其中，保險絲是為了防止電路短路，繼電器是為了控制負載供電的連通和斷開。你可能會奇怪，汽車的用電負載分佈在全車各處，為什麼保險絲和繼電器要集中在一起，還要佔據發動機艙這個十分寶貴的露出位置？

這樣的設計在工業裡被稱為

“易接近設計”，

其目的是為了方便維修。也就是說，保險絲和繼電器在整車的設計生命週期裡可能需要被更換的頻率很高。

開啟過保險盒的朋友會發現，保險盒裡的保險絲和繼電器都是插拔式的，即使是小白，也能在指導下輕鬆更換，這是一種對維修來說十分友好的設計；但壞處也很明顯的，車內所有的電氣迴路都要繞回集中的配電盒，使得車內的線束長度變得更長，同時功能部件的佈局也會受到線束的諸多約束。

就保險絲而言，設計範圍內的熔斷不是失效事件，非預期內的熔斷才是失效。導致其失效的原因主要來自於老化，而老化的原因主要是電流脈衝會產生熱迴圈、從而致使熔絲的擴散、氧化、熱應力等。

為了應對老化，汽車保險絲設計會留出冗餘，要求保險絲能夠在合理工況下承受10 萬次以上的衝擊。

也就是說，車用保險絲的預期使用壽命在10萬次左右，壽命主要受脈衝電流的大小、環境溫度等影響，若想增加使用壽命，則可以透過降額使用的方式提升。

通俗來講，換上更粗的保險絲就可以用更久，但更粗的保險絲會導致與之連線的線束直徑隨之增加（畢竟不能出現保險絲沒燒、線先燒了的情況），導致整車成本以及重量的提升，這對於整車製造商往往是不能接受的。

再說繼電器，以某國內龍頭企業的汽車繼電器為例，無論是車用保險絲還是車用繼電器，其壽命大概都在10萬次左右的水平，如果每天用30次，可以用9年左右；每天用100次，只能用2。7年，大機率遠小於整車的生命週期。

換句話說，保險絲和繼電器的壽命顯著低於整車設計壽命，他們“短暫的”壽命會限制汽車智慧化發展的腳步。

但限制僅此而已嗎？

對於感知問題。

繼電器保險絲的電路設計十分簡單，其中沒有任何感知電路，也就是說，工作中負載的電流工況是無法感知和反饋的，更談不上診斷了。

若想增加感知功能，

就要加幾個感知器件和電路，但這樣就會增加繼電器體積和線路長度，整車的其他部分設計也要隨之更改，牽一髮而動全身，同時成本上也會增加。

對於功能問題。

繼電器的本質就是一個磁吸開關，透過觸點的接通和斷開，來控制電路上的元器件。因此繼電器所謂的控制就只有兩個狀態——接通和斷開，但無法調節大小，即使硬加也不划算，不符合智慧化“可控制”的標準。

對於能耗問題。

當車用電器件較少時，繼電器數量也較少，把所有繼電器作為一個整體來看，總能耗佔整車能耗的比例並不大。

但隨著智慧化的推進，車用電器件的數量會越來越多，繼電器也越來越多，能耗問題就會越來越嚴重。

我們這裡引用英飛凌的相關研究結果，可以看出，單個繼電器的控制功率大概是2W，那40個就是80W，100個就是200W，這對於本就不富裕的汽車蓄電池以及動力電池來說，無疑是雪上加霜。

對於智慧駕駛問題。

繼電器的FIT值（隨機硬體失效機率，即規定時間內的失效次數，等級B要求是FIT值小於100，等級D要求是FIT值小於10），即使不考慮意外失效，

假設每天用車2小時，開關次數30次，每小時使用15次，使用壽命10萬次，大概每6666小時（壽命10萬次/每小時15次）就會出現1次失效，相應的FIT值為150015，距離100的差距簡直不要太大。

如果不計成本，透過增加監測電路使得99%的失效提前發現，其FIT值也只能降低到1500的水平，仍然達不到要求。

經過上面的分析，我們發現，保險絲+繼電器的組合，不只是在易接近的設計上給汽車智慧化帶來了極大的障礙，沒有經濟有效的監測、控制、診斷功能、能耗太高、生命週期太短都是限制了智慧化的因素。

保險絲和繼電器的組合確實會限制汽車的智慧化，且難以透過經濟的方式解決，若以自動駕駛為目標則應該另闢蹊徑了。

保險絲加繼電器問題很多，有啥替代方案嗎？

熟悉電動車的朋友應該知道，某國際著名車企已經給出了答案，

在車輛控制領域用半導體替代保險絲加繼電器。

由於我們之前分析保險絲加繼電器的組合時從幾個角度進行過分析，下面用同樣的角度看看如果換成半導體會有什麼區別。為了方便，後面用保繼組合代替保險絲加繼電器。

第一輪：壽命。

某國內龍頭企業生產的保繼組合，電氣壽命是10萬次。

每天用100次，能用2年零9個月；再看半導體，根據英飛凌的研究，半導體開關的開關壽命高達1000000000000000次，每天使用100次可以用上百億年，別說給汽車用了，給地球母親用都可以。

第一輪半導體贏。

第二輪：功能。

因此在功能上就豐富很多，在沒有額外電路的情況下實現了可感知、可診斷的功能。

在控制方面就更具優勢，保繼組合的控制狀態只有接通和斷開兩個；但半導體不同，它天然就可以根據控制電壓的不同可以控制輸出電流的大小，這樣的好處就是可以實現更多的功能，比如實時根據路況調整負載電流以提高能量效率。

第二輪半導體繼續贏。

第三輪：能耗。

據英飛凌的研究結論，單個繼電器的能耗是2W，單個半導體的控制功率為0。027W，比單個繼電器差了近100倍。

第三輪半導體還是贏。

第四輪：失效機率。

我們仍然採取FIT值，這個數值越大，證明失效機率越大。保繼組合的FIT值，按照10萬次的使用壽命計算是150015。

對於半導體的FIT值，我們找到了德州儀器（就是那家生產CFA考試專用計算器的公司）在產的HSD開關的功能安全說明書，發現總的FIT值是25，若考慮到監測工作電流可以提前發現失效，則其失效機率可以進一步以數量級的方式下降。

25遠小於150015，

第四輪半導體贏贏贏。

但是這並不意味著現階段使用半導體替代繼電器組合的車在自動駕駛方面絕對安全。

使用半導體還有另一個好處，就是可以放棄保繼組合無法繞開的易接近設計，這樣就能大幅減少車上的電線長度，車身重量和成本也會大幅降低。

寫到這，我們終於將

“保繼組合不行”

這個抽象的結論轉化成了幾個具體的、簡單的判斷指標。

使用上面幾個簡單指標，我們也可以去評價一個汽車平臺電氣架構是否先進。在這我們就不拆車了，只提供一個驗證的思路：

找出兩個品牌同期釋出的同等級車型，查一查裡面的繼電器數量和電線長度，從而看看兩個平臺到底哪個更先進。

「 聰投的小追問 」

問：

透過繼電器數量和電線長度來決定同等級車型的好壞和先程序度，這其中是否會有例外？以及還有沒有其他較為簡單快捷的驗證方法？

田瑀：

我們的指標並不能判斷車型好壞，只能用來判斷汽車智慧化的基礎設施是否先進，這只是做好智慧化的基礎，並不能推匯出具有這個基礎的一定能做好，就像是配置高的智慧手機一定會更流暢嗎？可能還會受其他很多因素的影響。

判斷電器架構是否先進，這個指標以我目前的理解來看這個已經十分簡單了，當然也不是100%的準確，還需結合其他的資訊。

上面的論述，更多的是試圖幫助大家理解智慧化對於這個古老行業的衝擊，一些指標的提出，只是告訴大家深度的研究如何落地，不能指望一招鮮直接得出結論，研究沒什麼捷徑的。

問：

半導體和保險絲繼電器組合，在成本方面能否對比一下？

田瑀：

以12V控制單元的成本來看，半導體方案的零部件成本相較於保繼組合成本至少要翻上一番，這對於整車廠而言是很難接受的成本漲幅，往往電氣架構供應商連提方案的動力都不會有。

但事實上，使用半導體替代保繼組合，整車可以拋棄易接近的設計，同時線上束粗細的選擇上也可以少留冗餘，使得整車線束長度以及重量都大幅降低（有興趣的朋友可以對比model s以及model 3上的線束長度），成本自然也可以節省不少，恩智浦做過相應的測算，半導體方案在系統級以及整車級的成本是降低的。

問：

您有提到“半導體PK勝利並不意味著現階段使用半導體替代繼電器組合的車在自動駕駛方面絕對安全”，那麼半導體在自動駕駛方面有哪些需要改進或者完善的地方？這一過程中又需要關注哪些投資機會？

田瑀：

需要改善的部分涉及的內容也十分專業，可以再寫1萬字，有興趣的朋友可以以具體的公司、具體的零部件做研究，找公司更適合自下而上具體分析，而非從行業層面的去論述。大家可以去翻翻石頭。

田瑀簡介：

現任中泰資管基金業務部副總經理，復旦大學材料學學士，復旦大學物理學碩士。10年投研經驗（其中7年投資管理經驗）曾任安信基金特定資產管理部投資經理、中泰資管權益投資部高階投資經理。堅持價值投資理念，善於尋找具有寬闊護城河的成長股，分享企業成長的價值。