智能電動(dòng)駕駛時(shí)代正加速到來(lái)，Lucid挑戰(zhàn)特斯拉的兩大殺手锏

2010 年特斯拉 IPO 募資 2.26 億美元。

2018 年蔚來(lái) IPO 募資 10 億美元。

2020 年理想 IPO 募資 11 億美元、小鵬 IPO 募資 15 億美元。

2021 年，美國(guó)電動(dòng)車初創(chuàng)企業(yè) Lucid Motors IPO 募資 44 億美元，成為迄今全球智能電動(dòng)車領(lǐng)域 IPO 募資規(guī)模最高的企業(yè)。

2 月 24 日，Lucid 與 Churchill Capital IV（CCIV）達(dá)成協(xié)議，Lucid 將通過(guò)與后者合并的方式完成在紐交所上市。

根據(jù)雙方發(fā)布的聯(lián)合聲明：

此次參與私募股權(quán)公司包括 Lucid 現(xiàn)有大股東沙特公共投資基金（PIF）以及貝萊德、富達(dá)、富蘭克林鄧普頓等機(jī)構(gòu)，其配售價(jià)格為每股 15 美元，合并后的新公司市值預(yù)計(jì)達(dá)到 240 億美元。

扣除相關(guān)費(fèi)用后，這筆交易將為 Lucid 帶來(lái)約 44 億美元的凈現(xiàn)金。

值得注意的是，這也是全球電動(dòng)汽車最大規(guī)模的 IPO。

雖然 Lucid 至今仍未向消費(fèi)者交付一輛量產(chǎn)車，但這家公司的產(chǎn)品策略與特斯拉最為接近，而且在團(tuán)隊(duì)上也有著頗深的淵源。

Lucid 的「靈魂人物」CEO&CTO Peter Rawlinson 就曾是特斯拉 Model S 的首席工程師。另外，Lucid 的 19 人高管團(tuán)隊(duì)中，有 8 位曾在特斯拉任職。

也難怪外媒會(huì)把 Lucid 視作特斯拉最強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。

那么，Lucid 如何與特斯拉展開(kāi)競(jìng)爭(zhēng)，最關(guān)鍵的當(dāng)然是拿產(chǎn)品說(shuō)話。

而智能電動(dòng)車的競(jìng)爭(zhēng)，無(wú)非就是核心的三電系統(tǒng)以及智能化/自動(dòng)駕駛能力層面的比拼。

1Lucid VS. 特斯拉：三電系統(tǒng)的素質(zhì)

2016 年，Lucid 發(fā)布了新車 Lucid Air。

2019 年 11 月，Lucid 在美國(guó)亞利桑那州價(jià)值 7 億美元（約合 49 億元人民幣）的建廠計(jì)劃最終獲得了當(dāng)?shù)卣鷾?zhǔn)。

這也意味著 Lucid 首款電動(dòng)車型 Lucid Air 終于可以進(jìn)入到大規(guī)模量產(chǎn)階段。

在發(fā)布 3 年之后，也就是 2020 年 9 月，Lucid 正式公布 Lucid Air 起售價(jià)為 7.74 萬(wàn)美元，并定位為全球首款行駛里程達(dá)到 500 英里（約合 804 公里）的電動(dòng)轎車。

若減去美國(guó)用戶可享受 7500 美元的聯(lián)邦稅收減免，該款車實(shí)際售價(jià)為 6.99 萬(wàn)美元。

從產(chǎn)品定位以及售價(jià)兩方面來(lái)看，Lucid Air 最直接的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手就是特斯拉 Model S。

Lucid Air 擁有突破性的電機(jī)指標(biāo)。

在 74kg 的重量下，Lucid 的驅(qū)動(dòng)單元（電動(dòng)機(jī)及其相關(guān)部件）能夠提供高達(dá) 670 馬力的功率，可以達(dá)到競(jìng)品接近 3 倍的程度。

根據(jù)卡內(nèi)基梅隆大學(xué)電動(dòng)車研究者的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)：

Lucid Air 的測(cè)試能耗大約是 136Wh/km，而同等情況下，Model S 為 156Wh/km。

Lucid Air 在能效上比 Model S 高了 17%，其中 2% 來(lái)自空氣動(dòng)力學(xué)優(yōu)化，15% 來(lái)自電機(jī)設(shè)計(jì)優(yōu)化。

不過(guò)考慮到 Lucid 是直流永磁電機(jī)，效率比特斯拉的交流感應(yīng)自然要高一些。

但至少兩者是差不多同一層級(jí)的，交流感應(yīng)的動(dòng)態(tài)范圍更大，但效率略低。

2021 年 1 月 28 日，國(guó)內(nèi)特斯拉官網(wǎng)上推出了新款的 Model S 車型，總計(jì)三款車型：

售價(jià)從 79.999 萬(wàn)元到 117.49 萬(wàn)元，分別是雙電機(jī)四驅(qū)長(zhǎng)續(xù)航版、三電機(jī) Plaid 版和 Plaid Plus 版，其中 Plaid 版百公里加速只有 2.1 秒，而 Lucid 是 2.5 秒。

電機(jī)很小，難點(diǎn)在于散熱，最傳統(tǒng)的散熱方法是「風(fēng)冷」——大概的做法就是在電機(jī)表面采用冷卻柵的方式增加散熱面積，有些還會(huì)增加散熱風(fēng)扇以增加散熱效果，這樣做的好處是成本便宜。

再有就是液冷，主要是在電機(jī)外殼體上布置冷卻水道，讓水流動(dòng)起來(lái)帶走熱量。

這種散熱方式，相對(duì)來(lái)說(shuō)比較奢侈。

因?yàn)檫€要增設(shè)額外的電動(dòng)水泵和散熱器等，這無(wú)形中增加了額外成本以及功耗，并且結(jié)構(gòu)也更復(fù)雜，制造難度也提升了。

但對(duì) Lucid 來(lái)說(shuō)，以上兩種方式都不是他們想要的。

他們開(kāi)發(fā)了「軸向射流冷卻歧管」，通過(guò)這種歧管可以讓水流經(jīng)過(guò)發(fā)熱的電線，從而達(dá)到降溫的效果。

這里不得不翻一翻 Lucid 的歷史。

其前身是 Atieva ，Atieva 是一家成立于 2007 年的主做電動(dòng)車三電系統(tǒng)研發(fā)的公司，總部位于美國(guó)加州紐瓦克，主要的客戶是整車車企，直到 2014 年才轉(zhuǎn)型做電動(dòng)車，并改名為 Lucid。

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，Lucid 早期是一家汽車零部件供應(yīng)商。

因?yàn)?Lucid 是 Formula E 賽車電池技術(shù)的獨(dú)家供應(yīng)商。

Lucid 設(shè)計(jì)并制造了所有 Formula E 賽車使用的電池組，并為 Formula E 賽車提供電池管理系統(tǒng)。

Lucid 對(duì)自家電池技術(shù)頗為驕傲。

Lucid Air 搭載的 924V 電池系統(tǒng)，是所有量產(chǎn)電動(dòng)車中最高電壓的電池組。再搭配上 113KWh 的大電池組，使 Lucid Air Grand Touring 版本可實(shí)現(xiàn) 832 公里的 EPA 續(xù)航。

Lucid Air 采用來(lái)自 LG 化學(xué)的21700 圓柱形電池。

區(qū)別于特斯拉的在電芯之間插入導(dǎo)熱管來(lái)實(shí)現(xiàn)電池包溫度管理，Lucid 的溫度控制是在電芯的上下兩層加入導(dǎo)熱管。

這樣的好處就是可以讓相同體積的電池包塞入更多的電池，這也是 Lucid 最大的電池容量可以做到 113 KWh 的原因。

而這么做的結(jié)果就是 Grand Touring 版本的 EPA 續(xù)航里程可以達(dá)到 832 公里，換算成國(guó)內(nèi)的 NEDC 標(biāo)準(zhǔn)，續(xù)航可輕松超過(guò) 1000 公里。

Lucid 采用 900 V 高壓電池，相比 400 V 電池可以在輸出相同功率的情況下，需要的電流更少。

那這就意味著可以用更細(xì)的電纜、電線，可以進(jìn)一步讓三電系統(tǒng)的體積更小。

但 Lucid 更關(guān)注的點(diǎn)是，更少的電流經(jīng)過(guò)電線意味著更低的電阻，這讓損耗變得更低，而這又可以讓 Lucid Air 有更好的動(dòng)力以及續(xù)航表現(xiàn)。

如果用數(shù)據(jù)來(lái)體現(xiàn)的話，Lucid Air 每度電的續(xù)航里程為 7.4 公里，相比特斯拉的 Model S 大概 6.6 公里，Lucid 在效率上顯然做得更加出色。

而且它支持超過(guò) 300KW 的充電功率，超過(guò)充電功率 270KW 的保時(shí)捷 Taycan，以及充電功率 250KW 的特斯拉 Model 3 和 Model Y。

Lucid 要與特斯拉正面競(jìng)爭(zhēng)，除了在三電系統(tǒng)層面的比拼，自動(dòng)駕駛也是對(duì)標(biāo)的關(guān)鍵點(diǎn)。

2Lucid Air 挑戰(zhàn)特斯拉的秘密武器：

MEMS 激光雷達(dá)

特斯拉目前已經(jīng)在測(cè)試其完全自動(dòng)駕駛系統(tǒng) FSD，很快就要向消費(fèi)者推送正式版本。

Lucid 必然要在這個(gè)領(lǐng)域奮起直追，首款車型 Lucid Air 配備的 DreamDrive 直接搭載 32 個(gè)傳感器，相比之下特斯拉 Autopilot 2.0 只有 21 個(gè)。

其中，最值得關(guān)注的點(diǎn)在于：

Lucid Air 也將搭載激光雷達(dá)，按照這款車型今年下半年量產(chǎn)交付的規(guī)劃，其有可能是全球首款搭載激光雷達(dá)量產(chǎn)車。

Lucid Air 的 32 個(gè)傳感器包括：

1 個(gè)前向激光雷達(dá)

1 個(gè)前視三目攝像頭

4 個(gè)短距離毫米波雷達(dá)

4 個(gè)前后左右攝像頭

1 個(gè)獨(dú)立后視攝像頭

12 個(gè)超聲波

4 個(gè)魚(yú)眼 360 環(huán)視攝像頭

12 個(gè)超聲波

1 個(gè)DMS 攝像頭

這個(gè)方案沒(méi)有使用長(zhǎng)距離毫米波雷達(dá)。

根據(jù) Lucid 官方披露，其使用的激光雷達(dá)等效 125 線，并結(jié)合 Lucid Air 官方照片中開(kāi)孔體積尺寸預(yù)估，該前向激光雷達(dá)是由國(guó)內(nèi)速騰聚創(chuàng)提供（目前只有速騰聚創(chuàng)的產(chǎn)品 M1 符合等效 125 線，且體積小巧能嵌入 Lucid Air 車標(biāo)下窄縫位置）。

Lucid 的激光雷達(dá)可以放在車標(biāo)下方，也可以放在后視鏡的位置，但考慮到擋風(fēng)玻璃并非完全平面玻璃，可能影響性能，放在車標(biāo)下方的可能性更大。

Lucid 為什么選中了速騰？

這里面其實(shí)有 Lucid 的長(zhǎng)遠(yuǎn)考慮，硬剛特斯拉，自動(dòng)駕駛系統(tǒng)需要滿足全系車型裝配需求。

因此 Lucid 選擇激光雷達(dá)除了性能要高，體積尺寸要小，方案成本可下探的空間必須足夠大。

因此，Lucid 從性能、體積、性價(jià)比和成熟度綜合考慮選擇了 MEMS 激光雷達(dá)技術(shù)路線。

但是眾所周知，MEMS 在成本控制上優(yōu)勢(shì)最明顯，但性能難提升。

MEMS 難點(diǎn)是信噪比和有效距離及 FOV 太窄。

首先，MEMS 激光雷達(dá)接收端的收光孔徑非常小，遠(yuǎn)低于機(jī)械激光雷達(dá)，而信號(hào)光發(fā)射&接收峰值功率與接收器孔徑面積成正比，這意味著信噪比降低。

然后，因?yàn)橥ǔ?MEMS 方案只用一組發(fā)射激光和接收裝置，那么信號(hào)光功率必定遠(yuǎn)低于機(jī)械激光雷達(dá)，這導(dǎo)致功率進(jìn)一步下降，就意味著信噪比的降低，同時(shí)也意味著有效距離的縮短。

掃描系統(tǒng)分辨率由鏡面尺寸與最大偏轉(zhuǎn)角度的乘積共同決定，鏡面尺寸與偏轉(zhuǎn)角度是矛盾的，鏡面尺寸越大，偏轉(zhuǎn)角度就越小。

最后，MEMS 振鏡的成本和尺寸也是正比，目前公開(kāi)資料中 MEMS 振鏡最大尺寸是Mirrorcle，可達(dá) 7.5 毫米，售價(jià)高達(dá) 1199 美元。

速騰投資的希景科技開(kāi)發(fā)的 MEMS 微振鏡鏡面直徑為 5 毫米，已經(jīng)進(jìn)入量產(chǎn)階段。

怎么解決激光收發(fā)模組成倍下降并同時(shí)保證性能的問(wèn)題呢？

速騰聚創(chuàng)發(fā)明了多通道水平聯(lián)合掃描技術(shù)。

其思路很簡(jiǎn)單，將數(shù)個(gè)激光雷達(dá)合成 1 個(gè)，目前速騰聚創(chuàng)是 5 個(gè)。

因?yàn)橛?5 個(gè)激光雷達(dá)水平聯(lián)合掃描，那么每個(gè)激光雷達(dá)的 FOV 需求就很低，F(xiàn)OV 在 25 度即可。

這樣 MEMS 振鏡尺寸就可以大一點(diǎn)，性能就高一點(diǎn)。5 個(gè)激光雷達(dá)水平聯(lián)合掃描，等于性能提升了 5 倍。

速騰聚創(chuàng)為此申請(qǐng)了專利。

專利說(shuō)明里只畫(huà)了 3 個(gè)激光器，激光器（110）發(fā)射激光，到達(dá)振鏡（120）表面被反射，反射激光即（210），在另一時(shí)刻振鏡旋轉(zhuǎn)，反射激光是（220）。

三個(gè)激光器聯(lián)合為一個(gè)扇形。

為保證沒(méi)有盲區(qū)，三個(gè)激光器覆蓋區(qū)域邊緣會(huì)有一點(diǎn)重疊。

振鏡與水平面之間有個(gè)夾角（421），這個(gè)角度不能是 90 度，這樣會(huì)影響反射激光的接受，會(huì)有干擾。

實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中，還需要加準(zhǔn)直透鏡，如上圖（510）為激光器，（530）為準(zhǔn)直透鏡，準(zhǔn)直透鏡是指能將來(lái)自孔徑欄中每一點(diǎn)的光線變成一束平行的準(zhǔn)直光柱的透鏡，即 Collimating lens，它是一種非球面鏡，是多片透鏡構(gòu)成。

準(zhǔn)直透鏡示意圖

這種水平聯(lián)合掃描激光雷達(dá)，不僅拓寬了雷達(dá)的 FOV，減少了對(duì)振鏡的面積要求，提高了信噪比和分辨率，最重要的是可以比較靈活調(diào)整激光雷達(dá)的 ROI 區(qū)域性能。

激光雷達(dá)作為一種傳感器，對(duì)傳感器來(lái)說(shuō)，信噪比是最核心的指標(biāo)，不過(guò)也是激光雷達(dá)企業(yè)從不公開(kāi)的指標(biāo)。

非相干激光雷達(dá)的信噪比 SNR 方程可以表示為：

從上面公式可以看出，要提高信噪比，最簡(jiǎn)單有效的方法是提高信號(hào)光功率和量子效率。

激光二極管供應(yīng)商也深知這一點(diǎn)，目前新型的激光二極管也有采用了多通道激光二極管的設(shè)計(jì)。

在發(fā)射方面，速騰聚創(chuàng)依然選用成熟的 EEL 激光器，但在接收方面選用了新型 SiPM，后者比 APD 的靈敏度提升了 10 的三次方量級(jí)，即量子效率提高 3 個(gè)數(shù)量級(jí)，用以提升系統(tǒng)信噪比。

同時(shí)其使用的單點(diǎn) SIPM 巧妙地繞開(kāi)了 SIPM Array 和 SPAD 的世界性難題：

串?dāng)_導(dǎo)致的強(qiáng)光雪花噪點(diǎn)甚至致盲的問(wèn)題。

SiPM 又稱 MPPC，即硅光電倍增管。

每個(gè)硅光電倍增管由大量的（幾百到幾千個(gè)）單光子雪崩二極管（SPAD）單元組成，每一個(gè)單元由一個(gè) SPAD 和一個(gè)大阻值淬滅電阻串聯(lián)而成，這些微元并聯(lián)成一個(gè)面陣列。

為硅光電倍增管加上反向偏壓（一般是幾十伏）后，每個(gè)微元的 SPAD 耗盡層有很高的電場(chǎng)。

此時(shí)若外界有光子打進(jìn)來(lái)，會(huì)和半導(dǎo)體中的電子空穴對(duì)發(fā)生康普頓散射，打出電子或空穴，高能的電子和空穴隨即在電場(chǎng)中加速，打出大量的次級(jí)電子和空穴，即雪崩。

此時(shí)每個(gè)微元電路中電流突然變大，在淬滅電阻 R 上降落的電壓也變大，SPAD 中的電場(chǎng)瞬間變小，即 SPAD 輸出一個(gè)瞬時(shí)電流脈沖后雪崩停止，不同微元的淬滅電阻阻值相同，所以理論上講每個(gè)微元會(huì)輸出等大的脈沖。

工作在蓋格模式下，增益可達(dá) 10 萬(wàn)倍，普通 APD 增益不到 100 倍，此外每個(gè)微元都是邏輯單元，有信號(hào)輸出是「1」，沒(méi)有信號(hào)就是「0」。

在硅光電倍增管的動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)，它輸出電流的大小就和發(fā)生雪崩的微元數(shù)成正比，因此整體表現(xiàn)為一個(gè)模擬器件。

SiPM 與 SPAD 非常近似，SPAD 面陣可以做到很高，松下、索尼和佳能的實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)能超過(guò) 100 萬(wàn)像素，只是 SPAD 成熟度不高。

目前陽(yáng)光下竄擾比較難解決，晚上效果遠(yuǎn)比白天要好，索尼的背照設(shè)計(jì)能改善很多，但還需要時(shí)間商業(yè)化。

拋開(kāi)技術(shù)成熟度，SPAD 的成本也比較高。

在背照式 SPAD 沒(méi)有商業(yè)化狀況下，目前最高性能的接收只能是 SiPM。

對(duì)激光雷達(dá)廠家來(lái)說(shuō)，單獨(dú)研發(fā) SPAD 根本不可能，日本公司在這方面具備壓倒性的優(yōu)勢(shì)，美國(guó)公司倒是擅長(zhǎng)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)發(fā)，但很難商業(yè)化，而日本公司擅長(zhǎng)商業(yè)化。

速騰聚創(chuàng)的水平 FOV 為 120 度，即 5 個(gè)扇形，每個(gè)扇形 25 度，中間有 1 度重疊。

最遠(yuǎn)探測(cè)距離 200 米，即使 10% 的反射率下也有 150 米，傳統(tǒng) MEMS 激光雷達(dá)在 10% 的反射率下有效距離會(huì)低于 50 米甚至 30 米。

Lucid 用的速騰聚創(chuàng) M1 激光雷達(dá)的厚度為 45 mm，深度為 108 mm，寬度為 110 mm，相當(dāng)小巧。

對(duì)于 MEMS 方案的可靠性難題，速騰聚創(chuàng)也已經(jīng)找到了解決方案。

2 個(gè)月前，速騰發(fā)布了多項(xiàng)可靠性測(cè)試視頻，包括機(jī)械沖擊、隨機(jī)振動(dòng)、高低溫運(yùn)行、高壓水沖擊等 DV（Design Validation）測(cè)試項(xiàng)目。

根據(jù)官方信息，速騰聚創(chuàng)這臺(tái) M1 已于 2020 年 12 月發(fā)貨交付，同時(shí)還建立了年產(chǎn)量六位數(shù)的車規(guī)級(jí)激光雷達(dá)自動(dòng)化產(chǎn)線，預(yù)計(jì)今年第二季度大規(guī)模量產(chǎn)發(fā)貨。

這有可能是全球最快量產(chǎn)交付的高性能車規(guī)級(jí)激光雷達(dá)。

自動(dòng)駕駛領(lǐng)域，感知部分的任務(wù)就是獲得準(zhǔn)確可靠的 3D 環(huán)境信息。深度學(xué)習(xí)加單目、三目是無(wú)法完成這個(gè)任務(wù)的。

單目和三目攝像頭的致命缺陷就是目標(biāo)識(shí)別（分類）和探測(cè)（Detection）是一體的，無(wú)法分割的，必須先識(shí)別才能探測(cè)得知目標(biāo)的信息。

而深度學(xué)習(xí)肯定會(huì)出現(xiàn)漏檢，也就是說(shuō) 3D 模型有缺失。

因?yàn)樯疃葘W(xué)習(xí)的認(rèn)知范圍來(lái)自其數(shù)據(jù)集，而數(shù)據(jù)集是有限的，不可能窮舉所有類型，因此深度學(xué)習(xí)容易出現(xiàn)漏檢而忽略前方障礙物。

如果無(wú)法識(shí)別目標(biāo)，單目就無(wú)法獲得距離信息，同時(shí)系統(tǒng)還會(huì)認(rèn)為前方障礙物不存在危險(xiǎn)，不做任何減速，特斯拉多次事故大多都是這個(gè)原因。

只要用了激光雷達(dá)，安全性就有壓倒性優(yōu)勢(shì)。 可以說(shuō)加入激光雷達(dá)的 Lucid 穩(wěn)贏沒(méi)有激光雷達(dá)的特斯拉 FSD。

這與算力無(wú)關(guān)，傳感器才是最關(guān)鍵的源頭，源頭數(shù)據(jù)不夠冗余可靠，下游算法做得再好也沒(méi)用。

隨著激光雷達(dá)技術(shù)成熟和成本降低，L2 以上的系統(tǒng)都會(huì)使用激光雷達(dá)，特斯拉也有可能采用。

從三電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)車輛的物理特性，到激光雷達(dá)大幅提升自動(dòng)駕駛的軟件性能，這兩大設(shè)計(jì)已經(jīng)成為 Lucid 搏殺特斯拉的秘密武器。

隨著各大車企的三電系統(tǒng)設(shè)計(jì)演進(jìn)，以及眾多車企紛紛選擇配有激光雷達(dá)更高規(guī)格的自動(dòng)駕駛系統(tǒng)布局，那個(gè)賦予人類出行安全與環(huán)保最高期望的智能電動(dòng)駕駛時(shí)代正加速到來(lái)。
編輯：lyn