事件背景
据路透社北京时间 8 月 9 日独家报道，据其看到的一封特斯拉与内华达州机动车管理局（DMV，Nevada）之间讨论在该州进行自动驾驶卡车（semi-truck）道路测试可能性的邮件显示，埃隆·马斯克所言不虚，特斯拉确实正在按进度研发具备自动驾驶功能、能以编队形式行驶且具有较长续驶里程的电驱动卡车。
为什么马斯克会在多个场合一再提到电动卡车呢？它在技术与商业上究竟有何魅力呢？为什么将测试地点选在内华达州而不是自动驾驶汽车的圣地——加州呢？
下面我们就通过七问七答的方式，对上述核心问题加以解答。
1. 马斯克在哪些场合提到过特斯拉要研发电动卡车？
图 1 马斯克 4 月 14 日推特
据查证，马斯克最早在一年前就宣布了生产重型电动卡车（heavy-duty electric truck）的意向。其后，今年 4 月 14 日在其个人推特上（如图 1 所示），在 2017 年 4 月 28 日的 TED 大会压轴访谈上（如图 2 所示），以及今年 6 月的特斯拉股东大会上，马斯克都有提到「特斯拉要研发自动驾驶电动卡车」。
图 2 马斯克 4 月 28 日在 TED 上
其中，作为今年 TED 大会的压轴嘉宾，马斯克在与主持人的访谈中表示：「通过 Tesla Semi，我们想证明：由电机驱动的卡车的输出扭矩比由柴油机驱动的卡车更强，如果有一场拔河比赛，Tesla Semi 将能拖着柴油机卡车往山上跑。」其中，「Tesla Semi」为特斯拉要研发的重型长续驶里程电动卡车的代号。当然，马斯克的说法有夸张的成分。
2. 为什么是内华达州而不是加州？
图 3 获得加州 DMV 路测许可的 37 家机构
众所周知，加州是全球自动驾驶汽车技术发展的最前沿地区。如图 3 所示，目前共有 37 家来自世界各地的机构获得了由加州 DMV 颁发的自动驾驶汽车道路测试许可证。而且，加州也是特斯拉总部所在地。
那么，为什么马斯克要舍近求远呢？
答案就在加州自动驾驶汽车法规上——在由 DMV 制定的自动驾驶新规草案第 227.28 条法规中，全面禁止总重量超过 10,000 磅（约 4535 千克）的汽车在公共道路上进行自动驾驶测试或部署。其中隐含的意思，就是不允许自动驾驶商用车在加州的公共道路上测试。
图 4 特斯拉给加州 DMV 的回信中要求废除对测试车辆重量的限制
如图 4 所示，虽然在 4 月 24 日给加州 DMV 征求公共评论（Public Comment）的回信中，特斯拉强烈要求 DMV 废除这一条款，声称「该条款会扼杀加州境内一些重要的汽车安全方面的创新技术在商用车的应用，并将迫使这一领域的创新者离开加州。」
照如今的情形，颇有一语成谶的味道。
3. 还有哪些企业在研发自动驾驶卡车技术？
图 5 Otto 用自动驾驶卡车来运送啤酒
除了特斯拉之外，研发自动驾驶卡车技术最著名的就是曾经风光无限地被 Uber 以 6.8 亿美元收购、如今创始人已被 Uber 扫地出门的 Otto 了。如图 5 所示，Otto 曾在去年 10 月用自动驾驶卡车将五万罐百威啤酒从罗拉多州的科林斯堡送到了科斯普林斯。但 Otto 其实并没有知会该州的 DMV 并征得其同意，事实上这次「表演」是非法的。当然，这也符合莱万多夫斯基和卡兰尼克我行我素的行事风格。
图 6 Waymo 自动驾驶卡车的硬件配置
此外，今年 6 月 1 日爆出新闻，Google 母公司 Alphabet 旗下的自动驾驶技术子公司 Waymo 正在探索将自动驾驶软硬件技术方面多年积累的经验应用到卡车上。如图 6 所示，目前且已有一辆自动驾驶卡车在进行测试，其现阶段主要任务为采集数据。
图 7 具有半自动驾驶功能的沃尔沃卡车行驶在比利时 Vilvoorde 市的 E19 高速公路上
当然，我们不能忘记欧洲的汽车企业！虽然在人们的刻板映像中，欧洲自动驾驶技术的发展好像并不如硅谷的高科技公司以及美国车企快。在乘用车方面或许是这样，但是在商用车方面可绝不是如此。
如图 7 所示，在欧盟成员内部展开合作之风的带动下，由DAF、戴姆勒、依维柯、MAN、斯堪尼亚和沃尔沃 6 家以生产制造商用车为主的汽车企业组成的综合团体（umbrella group），已于 2016 年 4 月在欧洲多条通往荷兰鹿特丹市的高速公路上成功测试了以「卡车编队」（truck platoons）的形式运输货物的半自动驾驶卡车车队。
图 8 图森科技官网
值得一提的是，拿到加州测试许可证中国自动驾驶初创公司图森未来（图 3 中的 TuSimple）也致力于自动驾驶卡车技术的研发，且他们只做卡车，如图 8 所示。
4. 自动驾驶卡车在市场层面有何特别之处？
相较于自动驾驶乘用车，自动驾驶卡车在市场层面，可以从 商业模式和 市场规模两个维度来理解。
自动驾驶卡车所采用的商业模式将是开拓企业级市场（即是 2B 的），客户包括快递公司和货运公司 等。众所周知，由于传 感器套件价格昂贵以及没有量产的规模效应来降低成本，自动驾驶汽车在进入市场的初期阶段，其价格必然会很高。与面向 个人用户的自动驾驶乘用车不同，企业级用户对成本的敏感程度相较之下要低得多。因此，自动驾驶卡车无疑是一个更好的切入点。
图 9 Chris Urmson 4 月 20 日 CMU 讲座视频
数据表明，交通运输产业在各个国家都是一个规模巨大的产业。在厚势 8 月 9 日推送的文章《谷歌自动驾驶前 CTO：从 L2 逐步升级到 L4 + 是行不通的｜厚势》中，Chris Urmson 在讲座过程中提到了一个简单的数据（如图 9 所示）——2016 年美国所有的卡车行驶了 3 万英里，只要自动驾驶技术能够在每 1 英里上挣到 0.1 美元，这就是一个市场规模达到 3000 亿美元的大产业。
图 10 驭势科技创始人吴甘沙 5 月 19 日同济大学汽车学院讲座
无独有偶，驭势科技创始人吴甘沙在5 月 19 日同济大学 汽车学院为庆祝 110 周年校庆的学术论坛上（如图 10 所示），也提到了 一个 中国交通运输产业的关键数据——中国有 16% 的 GDP 都用在了物流运输上。简单换算一下汇率，便可知其市场规模与美国相当。
综上所述，由自动驾驶卡车切入自动驾驶市场，从市场层面看是更合理的选择。当然，企业级用户对自动驾驶技术的要求也会更高。
5. 自动驾驶卡车在技术层面有何特别之处？
简单而言，与自动驾驶乘用车相比，卡车所遇到的大部分行驶工况较简单、整套交通标志系统保存的较完善、高精地图较易获得，卡车的自动驾驶实现起来比乘用车更容易。
具体而言，卡车多在高速公路上行驶，其车速相对恒定，不会频繁出现加减速的现象，且车辆之间不太会频繁地互相干扰。此外，高速公路不像城市道路那样有非常多的交叉路口，且路边的交通标志以及路面的车道线等重要信息源都保存的较为完整，加上高速公路的高精度地图较易获取且没有 GPS 信号遮挡物，车辆较易实现定位与控制。
图 11 SAE J3016 标准对自动驾驶等级的定义
上述因素综合作用，导致自动驾驶卡车的行车场景对其自动驾驶系统技术达到图 11 中 Level 4 水平并没有图中描述的那么困难。从某种程度看，对于高速公路、 封闭式园区、公共道路上最初与最后一公里往返的固定线路、旅游景区或机场的固定路线等这些日常生活中常见但较简单的场景，具有图 11 中 SAE Level 2 功能的自动驾驶汽车能够实现 SAE Level 4 的效果。
6. 以编队的形式来行驶（Platooning），对自动驾驶卡车有何特别的影响？
这个问题可以从汽车动力学、自动驾驶与网联三个层面来理解。
图 12 汽车行驶方程式
学过汽车理论或汽车动力学（其实就是牛顿力学在汽车上的应用）的朋友会应该记得图 12 中的汽车行驶方程式，等号的左边依次代表滚动阻力、风阻、爬坡阻力和加速阻力。图中用红色圆圈标志出来的 C_D 表示的是汽车的风阻系数，刻画汽车的流线型程度。常识告诉我们，卡车那种棱角分明的造型肯定比私家车的风阻系数要大得多，但是在以编队行驶的情况下， 图 12 中用蓝色圆圈标志出来的 u_a 表示的汽车与气流的相对速度会降低很多，总体而言，风阻会大大降低。
此外，由于编队在高速公路上以匀速行驶，内燃机或电动机可稳定工作在各自 MAP 图中的高效工况区域，图 12 中用蓝色圆圈标志出来的加减速操作也会减少很多，即汽车的加速阻力也会降低。
上述因素共同作用，会使得编队行驶的卡车的燃油经济性得到改善，即更省油 / 省电。
从自动驾驶与网联的层面看，在车辆以 100 公里/小时的车速高速行驶的情况下，即便激光雷达的探测距离有 200 米以上，给车争取的反应时间也只有 1 秒多一点，这对自动驾驶系统提出了严峻的挑战，特别是在目前车-基础设施通讯（Vehicle to Infrastructure， V2I ）技术中的基础设施还没有完整地建立起来之前。
编队行驶中的头车是由人类驾驶员在操作，后面跟随的车辆才是自动驾驶的。这种安排充分利用了老司机决策快的特长，通过车-车通讯（V2V）技术，前车的有价值信息可以很方便地传输给后车。
因此，编队行驶其实起到了进一步降低自动驾驶卡车行车环境复杂度的作用，从而使其能够更安全地行驶。
7. 以电动卡车作为自动驾驶技术的载体，有何特殊之处？
对于最后这个问题，笔者想说， 特斯拉所推出的「自动驾驶电动卡车」，其中「电动卡车」的分量要比「自动驾驶」重得多！
目前市面上能买到的电动汽车都是乘用车，没有一款是商用车（公共巴士除外）。其原因在于，如卡车之类的商用车，其应用场景决定了它必定要长距离行驶且对动力性要求更高，而这无疑对电池的放电功率、 续驶里程和作为基础设施的充电站 / 充电桩的布置密度提出了非常高的要求。
按照图 12 中的公式，经简单计算后得到（m=10吨， C_D =0.42，A=3.8 m^2，f=0.02，v=80 km/h），若电动卡车希望一次充电后行驶 300 英里（约 480 公里），电池容量要达到 327 kW·h ，而目前 Tesla Model S 的电池容量只有 100 kW·h 。
图 13 Tesla Model S 单次充电最高续驶里程记录—1000 公里
但是，就节能减排的效果来说，如果不把占小半壁江山的以柴油机作为动力装置的各种商用车电动化，那就不能真正地达到目的。不过，如图 13 所示，既然 Tesla Model S 单次充电可以行驶 1000 公里，或许特斯拉在电动卡车技术方面真的取得了突破性进展。
此外，总体而言，电动车更适合做自动驾驶技术的载体，因为用电动机比内燃机控制起来更容易一些，传统车企与一级供应商铸就的技术壁垒也更低。
小结
图 14 2017 年 TED 大会上，马斯克放出的特斯拉自动驾驶卡车图片
总结前文讨论，一言以蔽之：自动驾驶卡车是一个商业化前景非常光明的技术领域，电动卡车是一项对真正实现节能减排意义重大的技术，而二者的结合——自动驾驶电动卡车，其经济效益与社会效益不可估量！
让我们共同期待马斯克宣称要在今年 9 月发布的特斯拉自动驾驶电动卡车产品！
作者：厚势首席分析师沈纪余
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