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【汽车与环境】小鹏汽车刘明辉:电动车技术创新及发展方向

盖世直播 2019-09-21 17:19:57

9月20-21日,由中国人才研究会汽车人才专业委员会指导,国家特聘专家汽车组及盖世汽车主办的"2019(第七届)汽车与环境创新论坛"隆重举办,论坛以一个主论坛加四个平行论坛的形式,携百名行业权威嘉宾,共同探讨中国汽车产业在转型升级的新形势和新常态下,整车厂与零部件企业协同创新、升级做强、共同应对严峻市场和产业变革挑战之发展路径。以下为小鹏汽车副总裁刘明辉博士演讲内容实录:

新势力造车,汽车与环境论坛,电动车技术创新


各位同行大家下午好。今天我的题目是《电动车技术创新及发展方向》。我将围绕三个方面来进行演讲,一个是看看电动车发展到现在有哪些挑战,第二个是迎接这些挑战我们做技术创新应该做哪些方面的工作,最后简单介绍一下小鹏汽车在这方面的工作。

众所周知,电动车的发展实际上是电池的发展史,从最初铅酸电池到镍氢再到锂电。锂电发明之后第一款用于量产的锂离子电池动力汽车应该还是以日产为代表。自从日产应用锂电池开始量产纯电动车以后,锂离子电池又经历了几代技术,从最初的磷酸铁锂到三元。

经过这十年的发展,锂电池已经成为纯电动车的主流方向。电池技术的发展基本上也左右了纯电动车发展的进程。而在这十年间,锂电池技术发展迅速,尤其最近几年,几乎每两年电池的性能要提升15%到20%,成本也有大幅下降。

就目前来看,动力电池的发展,从镍钴锰到三元,再细化到从111到523最后到目前811。尽管对于811的安全性还有很多人存疑,甚至有电池企业在讨论其技术推进的进程是否要缓一些,更扎实一些。但从过去几年来看,几乎每两年技术都会快速迭代一次。

基于整车厂自己的研究认为:截至2025年之前,锂电池的技术还会快速进阶,一方是提升性能,一方是降低成本;另外,2025年-2030年间还非常有可能出现新体系的电池。

当然,也有很多企业,2022年-2023年将是固态电池量产的的时间节点,但我认为可能性仍不大。而如果2025年-2030年间出现比锂离子电池更有竞争力的新体系电池,这将会迎来真正的电动车时代,到那时,电动车将无论从性能、成本都较传统燃油车更具竞争优势。

那么,在2025年那款更具竞争力的动力电池出现之前,纯电动车眼下以及下一步将可能面临哪些挑战?

就数据显示,今年上半年1-7月份,纯电动轿车产量已经达到48万辆,这意味着纯电动汽车已正式进入产业化,意味着它已形成比较完善的产业技术。因为一个技术要真正的变成一个主流,它的一个必要条件就是相关的资源、相关的产业链、相关的零部件供应链要足够成熟,其次才是它的技术竞争力。

但同时,我们还需要认清几个事实,一是今年上半年我们所售出的新车,都是以出行为主的,而不是卖给最终的用户;其次是更多的量销在限购城市,也就是说当前的电动车还是一个政策性市场为主的。也有一些产品逐渐的渗透到消费领域,但是主流还是这样一个状态。说明纯电动车作为一个量产的产品,在用户手里还有很多问题,纯电动车产品面临很大的市场挑战。

因此,我们总结了以下三个纯电动车目前尚待解决的难题。

  1. 性价比。而这又分为两类,一是首次购买价格较高,一款典型的纯电动A级车,其电驱部分成本和传统动力系统基本相当,但多出来的动力电池成本却依然很贵;其次是二手残值率非常低。

  2. 续航与充电。对于续航,很多调研结构表明,消费者更多希望续航里程应该在500公里,但这是NEDC的标准,实际上还需要更多,如果说燃油车一箱油的续航是400公里,那么纯电动就需要能跑500-600公里。

  3. 电池安全。自去年下半年开始,国内对电池安全关注度非常高,其本质上还是电芯的安全,其次是目前电池包设计尚不完善。此外,故障预警、社会公众认知以及对事故应对方式也都不成熟。但其实,也有很多研究数据表明,纯电动车起火事故率相交传统燃油车其实并不高。

那么一款车在用户中的价值又是什么呢?一般来说分为几个关键属性:

  1. 必备属性。顾名思义,这种属性你必须满足,但在满足到一定程度之后,再提高用户的满意度也不会再出现大幅的增长,不过就目前来看,行业还远远没有做到这一点,包括一些关键的特性,安全、可靠、寿命等等。

  2. 期望属性。一般这个指标做的越好,用户满意度越高,像续航、充电、性价比等等。

  3. 魅力属性。这指的是一些附加价值,用户想不到你给他的一些价值,包括智能网联技术、驾驶乐趣的提升等等。

想要推动电动车快速走向市场,就需要通过技术创新快速解决这些问题,下一步电动车技术创新方向也主要围绕这三个挑战来展开。

性价比方面,一般是将用户的价值比上这款车的价格,用户的价值,作为一个运载工具,相对于传统车必须满足;其次我们在电动车上需要给用户提供一些附加价值,来提升这个车的价值,增大分子。

可是具体该怎么实施?

我认为还需要结合电动车的特点,来增加这些附加价值。如较燃油车更快的油门响应速度、更舒适的驾乘空间、更灵活的空间分配、与智能网联汽车更易匹配等等优势可供发挥。

第二个,降低车的成本,应该从全生命周期考虑。

其中也包括要降低产品的BOM成本。方向首先是技术创新,比如说新的材料、电池体系将电池成本降下来。降低电池的成本主要思路就是提高它的能量密度,材料用的少了,成本就下来了。当然在电驱系统也有很多进一步的创新,比方说宽禁带的技术上来以后把电驱系统所用的材料也会减少,成本大大降低。

其次是系统集成。一个是动力系统自身的集成,另一个是电子系统的集成。

电动化以后,研发成本也可以大大降低。正是因为电动化的动力总成更容易模型化,在开发过程中也更容易采用数字化进行开发。从最初的仿真设计到半实物仿真到台架,通过数计划来大大提高验证效率,以减少整车的开发周期。

第三个方面,在运行过程中怎么降成本。一个是降能耗,尽管目前电驱系统的能耗已经降的很低了,但仍有很多办法、技术可以实现进一步下降,且免维护。

第四个方面,车的主要成本在电池,电池最后的梯次利用,通过梯次利用来降低成本。但如何落地,一般是两个方向,

  • 电池退役以后把它拆解开来做二次利用,或是电池本身整包的去做储能,我个人比较倾向于后者,可能成本上更划算。经过这些措施这些领域,我们通过技术创新,能够提升这个车的价值,降低这个车总体的拥车成本,最后让这个车在一些特定的市场,面对特定的用户让它具有竞争力。

  • 关于续航和充电。续航一般来讲首先是减少能耗,大家首先想到的是降低风阻,得益于电动车的独特性,其造型自由度更高,从而也就更容易实现风阻的降低;其次是低滚阻,电驱动也可以轻易解决传统车因低滚阻带来的一系列操控性、噪声方面的问题;轻量化,电动车轻量化,就意味着降低电池的成本,所以一些相对贵一点的技术,也会更早的可以在电动车上应用。

关于电驱系统效率,目前主流的提高效率方向就是宽禁带的控制器。通过改善电机的设计,采用一些新材料的技术:减速器,通过优化匹配它的噪声,来平衡提高它的效率伴随着噪声的问题;能量回收、降低电池内阻(提高电池的充放电效率)等等。大家在讨论电池的方向,

而充放电倍率,这是第二个话题——如何让充电快。因为解决续航与充电,通常只有两个途径,要么车的续航里程长,要么它充电非常快、非常方便。

充电快目前有两个思路:

  1. 大电流。把电池的倍率加大,但是电流大了以后,最大的问题就是系统的发热。增大电流来充电快也有一定限度。

  2. 高压化。充电站的高压化,本质上是为解决快充的问题;充电便利性上,目前我国解决充电设施上相对来说更有力度,但同样问题重重——充电桩的故障率、布局密度等等都还需依靠社会力量来解决。

以上这些是需要车这一端来解决的,最后是关于电池安全。一个电池包的安全应该从机械安全、电气安全、功能安全和化学安全分别去做。

  • 机械安全,是指车辆在发生碰撞时,电池包的安全性如何?电池的密封性、浸水、机械强度等等都是考核的标准;

  • 电气安全,高压电气、低压电气的电连接;

  • 功能安全,主要是电池管理的可靠性,电池的过充过放会引起起火爆炸,但是电池的管理系统可以解决这个问题;

  • 化学安全,是最本质的,电芯本身要安全。一般解决从电芯层面,电池包的层面,以及整车系统层面,分别要做工作,做一些技术创新。

电池安全在使用环节也有非常多的路径,如运用大数据对电池的健康状态评估,实现全天候的监控;根据大数据优化设计,包括用户服务。

正是以上这些挑战、技术的创新需要依靠汽车企业去改变,但同时推动这些课题研究,又会给汽车企业带来更多的挑战。因此,汽车企业需要从这三个方面去做思考:

  • 从传统车到智能网联电动车,企业的品牌内涵会有变化,企业的业务会有衍生,只有这样才能做好。

  • 企业规划它的产品,平台需要发生变化。传统燃油车,有自己的动力平台、底盘平台,但到了电动车上,它是以电池为核心的平台设计,这时候就有了新的约束,需要发生改变。不过同时,电池又释放了更多空间,给汽车带来更多竞争力。

  • 电池技术迭代加速,一般是每两年就会有一个快速的迭代,电驱系统甚至更快,技术迭代加快,企业组织结构要适应这个东西,就需要这个企业高效敏捷、可以持续创新。

以上是我对电动车技术创新,以及我们该如何应对技术创新带来的挑战。下面,我将快速过一下小鹏汽车在电动车创新方面做的一些工作。

首先小鹏汽车是2014年新造车企业,这4年来我们快速发展,2018年我们向市场投放了第一款量产车,名为1.0,只有几百台,目前主要是友好的用户和内部用户在使用。真正量产的产品是在2019年的3月份,截至到上个月,交付到用户完成上牌的已经超过一万台,并且绝大多数都是私人用户,这相比投放到出行行业,更考验产品的竞争力。

业务布局方面,我们分为四块,设计研发体系在广州,并在北京、上海和硅谷设有分地研发中心;制造方面,我们、与海马有联合生产基地,第二个制造基地在广州肇庆,另外在广州还有试制试验中心。

第三个体系是营销与销售,我们采用互联网用户参与式营销,传统的4S被我们拆开变成两个2S。运营服务方面我们自建了超充站,整合第三方的充电资源,互联网用户的运营和商业运营。目前的产品线中,第一款车是小鹏G3,今年从3月份大批量投放到现在已经超过一万台,这是一个A级的智能SUV;第二款车是在明年3月份量产,是一个B级的、偏运动的轿车,我们没有搞跑车,因为量太小,当然这个轿车会非常有特点;第三款正在研发中,预计会在2021年投产。

要靠技术创新解决电动车的难题,主要在动力系统。

首先在电池方面我们强调高安全、高性能。我们中高端定位要强调高性能,另外把安全放在第一位。例如,在我们研发的一款偏运动的B级车上,为了让它设计更好看、车高更低,我们特地做了一个110毫米高的电池包,但与此同时带来的非常大的挑战,而我们有这个实力。

电驱系统方面,我们主要强调低噪音、高可靠和高性能。未来对于电驱系统这个行业,大家在过了门槛之后,下一个便是解决噪音、提升效率、降低成本,最后是将动力系统做的更智能化。电驱系统本身就有很多传感器,它是互联网+的最好对象,我们可以通过大数据平台,在车本身加上模型,实现快速迭代,最终完成电动化的智能化+。

小鹏智能电动,创造美好出行生活,谢谢各位。

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