番茄健康2024年11月14日发布:明明要研究汽车智能化，为啥非要从死磕零部件开始？小瑀宙慢思考

谈及汽车智能化，可能大多数人第一反应想到的是特斯拉或者无人驾驶，行业星辰大海，论述洋洋洒洒。

有意思的是，田瑀的切入路径，却是两个零部件——保险丝和继电器。

在他的雪球个人号上，他用了好几篇内容，深入阐释了保险丝和继电器的组合究竟如何对汽车的智能化形成阻碍，以及为何这些阻碍无法通过经济的方式得到解决。

有人觉得，对于投资来说，这种下沉的研究并不值得，但田瑀的这段“内心戏”让我们读到了基金经理对研究的较真。如果投资无可避免要逆行，那么它们应该就是逆行的底气。

“对于投资中的研究，我觉得跟扫雷差不多。

有的地方看似安全没有雷，直接踩过去可能直接挂了。有的地方一看就有雷，那就直接过去拆掉就好。

但问题是，在投资中绝大多数地方都是看着没雷，感觉有雷，很多人都跟你说没有雷，但实际有没有雷不知道。

所以我们愿意花时间蹲在这些地方，一点一点地挖开表面的伪装，让我们更接近事实的真相。可能经常会扫不出雷，看似时间被浪费，但其实并没有，至少这不会让我们出局。而总是轻易听信别人说这里没有雷，想都不想上去就踩，这是我无法接受的。

所以研究工作也是要面朝黄土背朝天的。不能因为难就不做，只能因为重不重要来决定做得深还是浅。”

是的，我们会下意识地对自己不懂或者不感兴趣的领域产生抗拒，比如看下面这两张图，这是田瑀在分析本期话题时所使用到的图，可以说基本上已经到了“拆车”的程度了，非“汽车发烧友”可能直接就是一头雾水。

注：左图是汽车保险盒实物图，右图是保继组合的电路图

本篇慢思考幅度较长，但只要耐心跟着田瑀的分析节奏走，复杂问题简单化，其实并没有我们想象中那么难。同样在细读的过程中有问题的朋友可以在评论区留言讨论。

那么，对于到底什么是智能化、保险丝和继电器有哪些劣势，以及半导体为何可以成为替代品。且听田瑀娓娓道来……

「 田瑀的慢思考 」

我们曾经多次提到，智能化是汽车正在经历的一次剧烈变革。就像是智能机对功能机的冲击一样，原有的研发、生产、销售、服务、商业模式等多方面都会经历剧烈的冲击。

原有的优势企业可能将无法像以前一样按部就班地从容应对，变革中往往会诞生有趣的企业，作为投资者应深入研究和理解这一变化。

一切回到问题的起点——智能化。基于我个人的认知，智能化是在终端可感知、可控制的基础上实现的智能控制。

终端的感知和控制是实现智能化的重要基础，超级计算和人工智能都是后话。

理解智能化的聚焦点首先应该集中在汽车中的感知和控制，对于车辆本身以外的信息感知，可以通过增加传感器的种类和数量来完成，相对容易；但更重要的车辆本身的感知及控制，则较难实现。

这是因为现行汽车负载控制基本单元保险丝加继电器这一久经考验的组合上限太低。

为什么这么说呢？首先是寿命。

打开机舱，大家可以看到一个保险盒，那是传统电器架构下负载控制的基本单元——保险丝和继电器的集中地。

其中，保险丝是为了防止电路短路，继电器是为了控制负载供电的连通和断开。你可能会奇怪，汽车的用电负载分布在全车各处，为什么保险丝和继电器要集中在一起，还要占据发动机舱这个十分宝贵的露出位置？

这样的设计在工业里被称为“易接近设计”，其目的是为了方便维修。也就是说，保险丝和继电器在整车的设计生命周期里可能需要被更换的频率很高。

打开过保险盒的朋友会发现，保险盒里的保险丝和继电器都是插拔式的，即使是小白，也能在指导下轻松更换，这是一种对维修来说十分友好的设计；但坏处也很明显的，车内所有的电气回路都要绕回集中的配电盒，使得车内的线束长度变得更长，同时功能部件的布局也会受到线束的诸多约束。

就保险丝而言，设计范围内的熔断不是失效事件，非预期内的熔断才是失效。导致其失效的原因主要来自于老化，而老化的原因主要是电流脉冲会产生热循环、从而致使熔丝的扩散、氧化、热应力等。

为了应对老化，汽车保险丝设计会留出冗余，要求保险丝能够在合理工况下承受10 万次以上的冲击。

也就是说，车用保险丝的预期使用寿命在10万次左右，寿命主要受脉冲电流的大小、环境温度等影响，若想增加使用寿命，则可以通过降额使用的方式提升。

通俗来讲，换上更粗的保险丝就可以用更久，但更粗的保险丝会导致与之连接的线束直径随之增加（毕竟不能出现保险丝没烧、线先烧了的情况），导致整车成本以及重量的提升，这对于整车制造商往往是不能接受的。

再说继电器，以某国内龙头企业的汽车继电器为例，无论是车用保险丝还是车用继电器，其寿命大概都在10万次左右的水平，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，大概率远小于整车的生命周期。

换句话说，保险丝和继电器的寿命显著低于整车设计寿命，他们“短暂的”寿命会限制汽车智能化发展的脚步。

但限制仅此而已吗？

对于感知问题。继电器保险丝的电路设计十分简单，其中没有任何感知电路，也就是说，工作中负载的电流工况是无法感知和反馈的，更谈不上诊断了。

若想增加感知功能，就要加几个感知器件和电路，但这样就会增加继电器体积和线路长度，整车的其他部分设计也要随之更改，牵一发而动全身，同时成本上也会增加。

对于功能问题。继电器的本质就是一个磁吸开关，通过触点的接通和断开，来控制电路上的元器件。因此继电器所谓的控制就只有两个状态——接通和断开，但无法调节大小，即使硬加也不划算，不符合智能化“可控制”的标准。

对于能耗问题。当车用电器件较少时，继电器数量也较少，把所有继电器作为一个整体来看，总能耗占整车能耗的比例并不大。

但随着智能化的推进，车用电器件的数量会越来越多，继电器也越来越多，能耗问题就会越来越严重。

我们这里引用英飞凌的相关研究结果，可以看出，单个继电器的控制功率大概是2W，那40个就是80W，100个就是200W，这对于本就不富裕的汽车蓄电池以及动力电池来说，无疑是雪上加霜。

对于智能驾驶问题。继电器的FIT值（随机硬件失效概率，即规定时间内的失效次数，等级B要求是FIT值小于100，等级D要求是FIT值小于10），即使不考虑意外失效，

假设每天用车2小时，开关次数30次，每小时使用15次，使用寿命10万次，大概每6666小时（寿命10万次/每小时15次）就会出现1次失效，相应的FIT值为150015，距离100的差距简直不要太大。

如果不计成本，通过增加监测电路使得99%的失效提前发现，其FIT值也只能降低到1500的水平，仍然达不到要求。

经过上面的分析，我们发现，保险丝+继电器的组合，不只是在易接近的设计上给汽车智能化带来了极大的障碍，没有经济有效的监测、控制、诊断功能、能耗太高、生命周期太短都是限制了智能化的因素。

保险丝和继电器的组合确实会限制汽车的智能化，且难以通过经济的方式解决，若以自动驾驶为目标则应该另辟蹊径了。

保险丝加继电器问题很多，有啥替代方案吗？

熟悉电动车的朋友应该知道，某国际著名车企已经给出了答案，在车辆控制领域用半导体替代保险丝加继电器。

由于我们之前分析保险丝加继电器的组合时从几个角度进行过分析，下面用同样的角度看看如果换成半导体会有什么区别。为了方便，后面用保继组合代替保险丝加继电器。

第一轮：寿命。某国内龙头企业生产的保继组合，电气寿命是10万次。

每天用100次，能用2年零9个月；再看半导体，根据英飞凌的研究，半导体开关的开关寿命高达1000000000000000次，每天使用100次可以用上百亿年，别说给汽车用了，给地球母亲用都可以。第一轮半导体赢。

第二轮：功能。因此在功能上就丰富很多，在没有额外电路的情况下实现了可感知、可诊断的功能。

在控制方面就更具优势，保继组合的控制状态只有接通和断开两个；但半导体不同，它天然就可以根据控制电压的不同可以控制输出电流的大小，这样的好处就是可以实现更多的功能，比如实时根据路况调整负载电流以提高能量效率。第二轮半导体继续赢。

第三轮：能耗。据英飞凌的研究结论，单个继电器的能耗是2W，单个半导体的控制功率为0.027W，比单个继电器差了近100倍。第三轮半导体还是赢。

第四轮：失效概率。我们仍然采取FIT值，这个数值越大，证明失效概率越大。保继组合的FIT值，按照10万次的使用寿命计算是150015。

对于半导体的FIT值，我们找到了德州仪器（就是那家生产CFA考试专用计算器的公司）在产的HSD开关的功能安全说明书，发现总的FIT值是25，若考虑到监测工作电流可以提前发现失效，则其失效概率可以进一步以数量级的方式下降。

25远小于150015，第四轮半导体赢赢赢。

但是这并不意味着现阶段使用半导体替代继电器组合的车在自动驾驶方面绝对安全。

使用半导体还有另一个好处，就是可以放弃保继组合无法绕开的易接近设计，这样就能大幅减少车上的电线长度，车身重量和成本也会大幅降低。

写到这，我们终于将“保继组合不行”这个抽象的结论转化成了几个具体的、简单的判断指标。

使用上面几个简单指标，我们也可以去评价一个汽车平台电气架构是否先进。在这我们就不拆车了，只提供一个验证的思路：找出两个品牌同期发布的同等级车型，查一查里面的继电器数量和电线长度，从而看看两个平台到底哪个更先进。

「 聪投的小追问 」

问：通过继电器数量和电线长度来决定同等级车型的好坏和先进程度，这其中是否会有例外？以及还有没有其他较为简单快捷的验证方法？

田瑀：我们的指标并不能判断车型好坏，只能用来判断汽车智能化的基础设施是否先进，这只是做好智能化的基础，并不能推导出具有这个基础的一定能做好，就像是配置高的智能手机一定会更流畅吗？可能还会受其他很多因素的影响。

判断电器架构是否先进，这个指标以我目前的理解来看这个已经十分简单了，当然也不是100%的准确，还需结合其他的信息。

上面的论述，更多的是试图帮助大家理解智能化对于这个古老行业的冲击，一些指标的提出，只是告诉大家深度的研究如何落地，不能指望一招鲜直接得出结论，研究没什么捷径的。

问：半导体和保险丝继电器组合，在成本方面能否对比一下？

田瑀：以12V控制单元的成本来看，半导体方案的零部件成本相较于保继组合成本至少要翻上一番，这对于整车厂而言是很难接受的成本涨幅，往往电气架构供应商连提方案的动力都不会有。

但事实上，使用半导体替代保继组合，整车可以抛弃易接近的设计，同时在线束粗细的选择上也可以少留冗余，使得整车线束长度以及重量都大幅降低（有兴趣的朋友可以对比model s以及model 3上的线束长度），成本自然也可以节省不少，恩智浦做过相应的测算，半导体方案在系统级以及整车级的成本是降低的。

问：您有提到“半导体PK胜利并不意味着现阶段使用半导体替代继电器组合的车在自动驾驶方面绝对安全”，那么半导体在自动驾驶方面有哪些需要改进或者完善的地方？这一过程中又需要关注哪些投资机会？

田瑀：需要改善的部分涉及的内容也十分专业，可以再写1万字，有兴趣的朋友可以以具体的公司、具体的零部件做研究，找公司更适合自下而上具体分析，而非从行业层面的去论述。大家可以去翻翻石头。

田瑀简介：

现任中泰资管基金业务部副总经理，复旦大学材料学学士，复旦大学物理学硕士。10年投研经验（其中7年投资管理经验）曾任安信基金特定资产管理部投资经理、中泰资管权益投资部高级投资经理。坚持价值投资理念，善于寻找具有宽阔护城河的成长股，分享企业成长的价值。

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