蔚來的「4 秒俱樂部」秘密,和它的補能哲學

日期:2019年4月22日 下午10:42

創業之初蔚來就想要掌控有關「電」的一切核心技術,這也許就是它的「秘密武器」。

在今年的上海車展上,蔚來第一次向公衆展示了包括 ET Preview、快充樁在内的産品,轎跑 ET Preview 的發布讓人們普遍認為,「新造車勢力下一代産品是轎車」這個規律變得沒有懸念。

汽車外形設計更加激進的同時,内部的動力總成部分也在快速更新。小鵬研發了新一代 SEPA 智能化平台,看起來是對上一代平台進行了大刀闊斧的改革,功能性方面強大了很多;蔚來雖沒有透露轎車的具體細節,但作為新造車勢力的第一梯隊,不管是車内的動力總成,或是他們引以為傲的換電技術,似乎都在向著更有突破性的想法邁進。

蔚來在上海車展的展台 | 官方提供

比如,除了現有量産的兩台電驅動系統,蔚來還展示了具有扭矩矢量控制能力的 220kW 永磁同步雙電機系統,以及碳纖維殼體電池包等技術儲備。

蔚來全球電動力工程部副總裁、蔚來驅動科技首席技術官黃晨東告訴極客公園,蔚來在動力總成的團隊分為三部分,做當前上市的車型落地、面向下一代車型和面向 3-5 年,為更遠未來做准備,不斷在創新層面研究。

蔚來展示的三款電驅動系統 | 官方提供

在換電策略上,蔚來也走過一段彎路,之後重回正軌。在這家公司看來,這些技術也許都是他們積累下來的經驗,在有關「電」的核心技術上,容不得半點馬虎。

「4 秒俱樂部」的秘密

系好安全帶,挂 D 檔,用力踩一腳油門——其實應該是電門,沒有燃油汽車發動機的轟鳴聲,在車内能感受到的,只有強烈的推背感。

在試駕蔚來 ES6 量産前試裝車時,雖數據上看百公里加速與蔚來 ES8 的 4.4 秒相差 0.3 秒,但電動汽車的優勢在這輛車上已經明顯地迸發出來。

一款 7 座的 SUV 得以進入「4 秒俱樂部」,核心的地方就是蔚來自研的電驅動系統。衆所周知,蔚來的第一款量産車行——蔚來 ES8 使用了兩台 240kW 感應異步電機,具備高功率、大扭矩和高轉速等特點。同時,全世界只有特斯拉與蔚來在量産車型上搭載 200kW+的⾼性能電機。

蔚來 240kW 電機  0rpm - 5500rpm 均可輸出最大扭矩 420Nm | 官方提供

在號稱全球首個采用「永磁+感應」雙電機的 SUV——蔚來 ES6 上,電機結構改變為 240kW 永磁同步電機+160kW 異步感應電機。在此之前,只有特斯拉 Model 3 采用了這樣的雙電機組合。不同的地方在于,特斯拉 Model 3 采用前異步感應電機+後永磁同步電機。兩種方案各有優勢,黃晨東介紹,前 PM(永磁同步電機)+後 IM(異步感應電機)更適合 SUV 車型。

蔚來 ES6 與特斯拉 Model 3 在電驅動系統方面的差異 | 蔚來官方提供

「蔚來 ES6 的感應異步電機主要在加速時起作用,在後面推著給車輛足夠的動力。」黃晨東解釋道,如果與特斯拉 Model 3 使用相同的結構,由于後面動力太大,加速時車頭會直接擡起來;而轎車的附著力比 SUV 強,所以特斯拉 Model 3 選擇了後面的永磁同步電機作為主電機。

和特斯拉 Model 3 相比,蔚來 ES6 在電機内部一些細節上也采用不同的做法。當能源從儲能系統以直流電形態輸出時,需要通過 IGBT(絕緣柵雙極型晶體管芯片,電機驅動部分最核心的元件之一)完成從直流(DC)到交流(AC)的轉換,才能夠在磁場作⽤下轉化為機械⼒驅動⻋輛,在整個過程中,作為電流轉換器的 IGBT 就變得⾄關重要。

特斯拉使用的是離散式的 IGBT,蔚來則在感應電機中把兩個 IGBT 並聯在一起,連入蔚來研發的雙三相拓撲結構中,可達成大功率輸出,還可對輸出扭矩精准控制。

比起強調爆發力的蔚來 ES8,ES6 更加注重爆發力和耐久力的結合。黃晨東向極客公園表示,電動汽車增加續航的方法除了增加電池容量的方法之外,感應電機+永磁電機組合能夠提升整車效率,一樣可以完成長續航的表現。兩款車的實時驅動模式可智能切換,蔚來 ES8 在低速時後電機工作,高速場景時前電機進行工作,加速時則雙電機一起工作。蔚來 ES6 在舒適/運動模式下雙電機一起工作,節能模式下則由永磁電機負責中低車速行駛。

蔚來 ES6 | 官方提供

值得注意的是,蔚來 ES6 的首發限量版和性能版均搭載了前 160kW 永磁同步電機+後 240kW 異步感應電機的組合,而基准版采用的是雙永磁同步電機組合,續航里程反而更短,70kWh 與 84kWh 的版本分別縮短了 20-30km。

負責「耐久」的永磁同步電機疊加在一起反而不如永磁+感應電機組合的續航,這是為什麽?黃晨東解釋道,如果兩台永磁同步電機一起工作的話,由于磁場作用,兩台永磁同步電機會産生反電動勢,相當于多出一個向後拉的力,損失一部分動力。因此效率不會因此提升,而是會拖累車輛在加速時的表現,續航也更短。

換電與電池模組的「默契」配合

蔚來的動⼒電池系統稱為 ESS 儲能系統,是整車能源的提供者。蔚來 70kWh 的 ESS 儲能系統采⽤電芯規格為 PHEV2 的 50AH⽅形電芯,在 1500 次充放電之後容量不低于 80%,電池壽命得以保證。

蔚來 ES8 與蔚來 ES6 兩款車在電池模組方面分別支持 135Wh/kg (70kWh) 與 170Wh/kg (84kWh) 兩種能量密度,但黃晨東告訴極客公園等媒體,蔚來的動⼒電池系統,即 ESS 儲能系統支持五種能量密度的電池,在將來的電池拓展性上也沒問題。

蔚來將其動力電池系統稱為 ESS 儲能系統 | 官方提供

具體來講,能支持多個種類的電池是 BMS(電池管理系統)的功勞。電池管理系統策略由蔚來獨立研發,整套 BMS 不是一個單獨的控制器,它相當于 BMU(Battery Management Unit 電池管理單元)+ N 個 CSC(Cell Supervisory Controller 電芯監控控制器)。

蔚來的電池包采用 32 個電芯模組,包含 384 個全鋁硬殼電芯。實際上,每一個電芯的容量不完全相同,使用的時候也不均衡。怎樣在把所有電芯串並聯起來的同時,還能夠最大地發揮每個電芯的作用,是蔚來,或者說所有電動車企面臨的難題。

蔚來用自研的軟件來解決這個問題,采用的是 BMS 主動均衡,保障了電芯的工作穩定性。

和其他電動汽車不一樣的是,除此之外,蔚來的電池模組需要額外考慮一項功能——換電。

根據蔚來官方所說,在為車輛換電時可能會換成 70kWh 和 84kWh 兩種能量密度的電池,同時不需要 BMS 的重新適配。黃晨東表示,蔚來的 BMS 非常智能,在軟件中有很多標定的文件。電池進入換電站後,首先要讀取電池的序列號,是 70kWh 的還是 84kWh 的,隨後匹配各自的標定文件。

蔚來換電站 | 官方提供

此外,每次換電都需要將電池模組上的螺栓擰下,而時間久了螺栓很容易有磨損,導致安全的問題發生。蔚來對此的解決辦法是在螺栓下安裝彈簧,每次換電時用彈簧的力將螺栓頂上,大幅減少螺栓的損耗。據介紹,蔚來的全自動換電⽀持 1 萬次換電操作⽽不會出現耐久性疲勞。

「數據」是充電服務體系核心

換電是蔚來的電源管理體系中的一環,卻也走過一些彎路。

在蔚來最早的換電策略中,市區是最重要的部分,然而經過一些用戶的反饋,蔚來發現,其實高速才是最適合換電的場景。「如果讓用戶在路上花 1 小時充電,在服務區多待一個小時,這樣的用戶體驗確實不好。」李斌曾在公開場合表示。

李斌公布關于服務情況的數據 | 官方提供

因此,蔚來將重心放在了高速公路上,相繼在 G4 京港澳高速線、G2 京滬高速以及 G15 部分路段建設換電站。

實際上,除了換電,蔚來組建了一套充能的體系。在今年的上海車展上,蔚來就首次對外展示了超充樁,並且宣布旗下的「一鍵加電」服務全面開放。

蔚來工作人員展示超充樁 | 官方提供

蔚來車主每月有 15 次免費「一鍵加電」服務次數,如果超過 15 次則按照 180 元/次收費。針對其他品牌電動車用戶,通過「一鍵加電」微信小程序可呼叫蔚來加電服務,價格為 280 元/次。如果選擇指定充電車服務,則為 380 元/次。

「如果要理解我們對能源體系的思考,其實就兩條,一是用戶體驗,另一條是體系化的效率。」蔚來汽車電源管理副總裁沈婓說,對外要保證用戶的用戶體驗,對内要提高效率。在經曆過流量高峰期的春節後,蔚來團隊就在思考有沒有一些方法能夠提升效率,同時能夠推廣一下幫助整個行業,于是開放加電服務的想法就這麽誕生了。

極客公園曾報道過蔚來經曆的第一個春節,在這個流量高峰期,蔚來 ES8 車主總里程累計達到 14882772 km,完成超過 16600 次一鍵加電服務和換電服務,可以說初步實現了「油車能去的地方,電動車都能去」的目標。

蔚來的移動充電車將提供「一鍵加電」服務 | 蔚來官網

至于盈利問題,蔚來目前沒有相關的計劃。「我們不靠它掙錢,但是我們肯定不往里面貼錢,我們會把握好這個度。」沈婓向極客公園表示,他們看中的,還是行業發展期間的市場環境。

那麽,隨著車輛銷量擴大,在下一個流量高峰期到來之時,蔚來的壓力會不會繼續加重?

答案是否定的,沈婓認為,數據是其中的關鍵因素。越多車輛跑在路上,蔚來積累的數據也就越來越多,可以通過蔚來雲——蔚來自研的雲調度系統觀察到用戶的需求,當用戶端發起需求時,蔚來雲會以大數據的方式進行快速地計算,並向地面的服務人員發出指令,快速解決用戶對補能的焦慮。

另外,蔚來從數據上也會感知到哪里更需要建設充電設施。比如在高速道路用戶走得較多的服務區,蔚來會更加關注一些。網絡的效率越來越高的同時,成本也會逐漸下降。

蔚來全球電動力工程部副總裁黃晨東(左)與汽車電源管理副總裁沈婓(右) | 官方提供

包括快/慢充樁、換電站、移動充電車在内的補能服務體系建立,實際上也與市場基礎設施有很大關系。市面上越來越多電動汽車的時候,配套的充電服務設施也會被動或主動增加。沈婓透露,蔚來車主安裝家充樁的比例是 78%,在一定程度上大幅減輕了公共充電的壓力。

投入換「蔚來」

蔚來創始人李斌稱,從一開始創辦蔚來時,堅決做的事情就是整車制造找合作夥伴,核心零部件自己研發。智能電動汽車上最核心的是三電系統、ADAS、數字座艙系統、數字網絡系統,在車外,換電、快充等技術也和車内的三電系統密不可分。

根據蔚來發布的 2018 全年財報數據,銷售、研發、銷售及管理三方面為支出方面最大的投入。

蔚來在上海車展的創新技術展示台 | 官方提供

2018 年,蔚來的總研發費用為 39.979 億元(合 5.815 億美元),較上年增長了 53.6%。其中 2018 年第四季度的研發費用為 15.152 億元(合 2.240 億美元),比 2018 年第三季度增加 57.8%。蔚來方面稱,比起 2018 年第三季度,第四季度研發費用的增加主要是由于人員成本與 ES6 的研發相關的設計和專業費用增加。

從技術研發投入的數據上看,蔚來的確下了功夫。大量投入短期内可能會造成公司資金上「入不敷出」的情況,但以前瞻性來講,核心技術又是公司的「秘密武器」,能在競爭中勝出的優勢之一。顯然,蔚來對「前瞻性」看的很重要。

責任編輯:王訓魁

 

 

 

 

 

▲ 掃碼或點擊「閱讀原文」立即搶購早鳥票。

更多精彩內容,請登陸
財華香港網 (https://www.finet.hk)
現代電視 (http://www.fintv.com)

極客公園

用極客視角,追蹤你最不可錯過的科技圈。有快聞、也有洞見;有腦洞、也有思考。

相關文章

4月17日
蘋果高通達成和解:蘋果賠款,高通股價暴漲;京東推同城速遞,最快半小時送達;郭台銘考慮退出富士康日常管理,可能參政 | 極客早知道
4月16日
捷豹路虎的中國新思考 | 2019 上海車展
4月16日
中年人沒有 996
4月16日
滴滴順風車整改出爐;知乎回應解散短視頻項目;鴻海否認郭台銘辭任董事長 | 極客早知道
4月15日
馬雲再談 996:不是簡單的加班;美團啓動首次大規模裁員;美圖宣布終止手機業務 | 極客早知道
4月11日
用戶、企業、政府,個人信息保護的三角拉鋸
4月11日
讓車燈「說話」,汽車的下一個交互入口?
4月10日
Google Cloud 下一站,不是技術升級而是戰略轉變
4月10日
傳華為將向蘋果出售 5G 芯片;京東宣布實施核心高管輪崗計劃;小米去年賺 134 億,雷軍年薪百億 | 極客早知道
4月9日
如何在一周内收獲 GitHub 的 5000 顆星?