小鹏汽车副总裁 刘明辉

  近日,小鹏汽车副总裁刘明辉博士接受了各大汽车媒体的采访,透露出小鹏汽车在三电技术创新、未来发展等诸多最新消息,硬核技术的积累,让小鹏汽车在产品力上更符合中国国情。

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  问:能跟我们分享一下您过去的工作经历吗,特别是从一汽这样的传统大汽车厂步入到现在新的车企,您是怎么看这一次发布的,是否是职业规划中的一部分呢?

  刘明辉:好的,谢谢,我是一个资深汽车人,1992年吉林工业大学毕业后就进入一汽,90年代我负责做整车性能控制相关的一些开发工作,8年时间做到了整车性能控制方面的一级主查,相当于研发院在整车性能开发方面的技术总监。

  从2000年开始,经历8年时间做到了一汽研发院的首任汽车电子部部长,因为汽车电子行业当时在国内几乎是从零开始的,原来没有汽车电子,只有汽车电气设计。但是零几年开始,我们国家也开始建立汽车电子能力,所以各个整车厂开始建立自己汽车电子部,我当时便是一汽研发院的首任汽车电子部部长。

  2011年,又从汽车电子部的部长到电动车部的部长,然后到一汽技术研发院的副院长,新能源这个行业,我从2000年咱们国家开始863计划搞新能源汽车开始涉足的。当时我和几位博士成立一个小的课题小组,大家从读国外的文献开始了解什么是新能源汽车,组建一汽新能源汽车项目组,参加国家863电动汽车重大专项的科研项目。

  到2006年左右,大家觉得新能源汽车技术足够成熟了,应该考虑产品了,我们又筹建一汽电动汽车专业部门。2011年,我从电子部部长转任电动车部部长,应该说从2000年开始就一直在做新能源方面,这大概是我以前的工作经历,从工作经历上看,我做过汽车的整车性能开发,也做过汽车电子的开发,最后这十几年主要是聚焦在新能源上。

  刚才您提到离开一汽加入新造车企业是不是职业规划,我觉得这个应该还是没有的,在这种大的国企,一般大家的职业生涯是非常稳定的,按照职业阶梯一步步往下走,但是有一点我是确信的,实际上技术变革越来越快,每个人的职业生涯当中完全从事一个职业、一个专业,这种可能性是越来越小的,今后很多人可能面临一些职业生涯的转换,所以这个在我加入小鹏汽车时候也有所考虑。

  虽然我在一汽已经工作了二十几年了,但是未来我还有十年以上的职业生涯,甚至我觉得时间会更长,自己在职业生涯方面也考虑到这个因素。

  当时看到造车新势力在新能源汽车方面有非常强的创新能力,我想汽车业发展到21世纪的第二个十年,也就是2011年之后,汽车业呈现出三个大的趋势:电动化、智能化和网联化,有时会加上第四化共享化。

  在大趋势下,我个人认为在汽车业也需要一些新的机制和创新机制来迎接新的技术和挑战,我看到我们国内当时从2014年开始陆续出现一些新的造车企业,我认为这些企业在这方面,一方面为了迎接技术创新,另外一方面就要在机制上体制上做创新,很多事情做法都是不一样的,所以这点我觉得对我个人来讲是决定加入新造车的主要原因,我自己做的是新能源,对于这样一个新的技术,它就需要一个新的机制、新的企业,可能更有想象空间,这是当时的主要背景。

  我在一汽的时候主要还是从事跟新技术有关的内容,一开始搞汽车电子,后来做新能源,工作中也接触了自动驾驶和网联相关的专业,所以当我看到造车新势力非常重视在电动化、智能化和网联化这些方面的差异化竞争,会投入更多的资源,我觉得新造车的这些特点特点非常适合我。

  另外一个我觉得就是为了适应这些新技术,市场上会伴随着诞生出相应的新机制、新体制,所以这个大概是我当时的一些想法。

  问:您加入小鹏之后,具体带领团队做了哪些业务和方向上的调整,可能加入这样一个互联网基因比较强大的企业之后,对您自身来讲有没有一些影响。

  刘明辉:其实这个问题我来了以后经常有人问我,我觉得也是非常好的一个问题。我原来在一汽这样的企业,它是非常稳定的大型国业,经过几十年的发展,各方面的体系非常完善,它的基础能力也非常强。小鹏汽车大家经常说它是一个有互联网基因的新造车企业,我来这儿以后,我觉得最大的感受是它是一个创业企业,是初创的公司,这是它最突出的特点。

  其次,这个企业从最初的创立人到相关的一些同事,他们来自互联网行业,有互联网的一些思维、基因。

  所以,来到这儿之后,我觉得最大的挑战是小鹏汽车作为一个初创企业,它对很多事情要求积极快速的面对内部外部的变化,有外部条件的变化、外部政策的变化,内部不同的成长阶段有不同的情况,所以你要适应这些变化。

  我的体会就是说你不但要适应这些变化,还要拥抱这些变化。怎么讲呢?大家也知道小舢板和航空母舰的区别,小舢板的优势就是能够快速的感知内外部的变化,而且快速的响应内外部的变化,这是它的优势。一个新的创业型企业,他要能够不断成长壮大最后能够胜出,他一定要把他的特点和优势发挥到极致。小鹏汽车作为企业,从他的组织结构、体制机制,乃至到团队到每一个人,都要具备能够适应和不断地拥抱变化的素质,这是我个人最大的感受。

  具体来讲可以举个例子,传统的汽车大的企业,他们对很多事情研究的非常深非常透,对各种环境和预期能够做非常好的预测。有些企业甚至要做五年、十年,个别还有做将近一百年的规划,我们曾经听到过丰田有丰田中央研究院,研究非常超前的一些技术,他们对未来一百年的技术变化趋势都有一些分析,企业要展望几十年上百年,做这样的规划,这样的企业往往把这一点引以为傲,非常自豪。当然我也相信,某种程度上也是他们的优势,他们可以看得很远,设立一个目标出重拳,然后获得成功。

  但是我个人看法是说面临刚才说的电动化、智能化和网联化的新趋势后,要更好的适应这种形势,要能够快速的适应变化,要有非常灵活的组织。

  所以,具体体现到一些工作计划上,比方说我们也有工作计划,但是我们要有一套体制机制,如果有些情况变化了,能对这些计划做迅速的调整和适应,这是我的一个感受。

  另外一个就是你提到带领小鹏汽车在业务上的一些转变和方向性的东西,因为我2017年来到小鹏汽车的时候,动力团队还不够大,当时只有二十几个人,几乎从零开始。要说有一些转变的话,应该就是在技术方向上,比如说我们用圆柱形电池,因为当时对标特斯拉,市场上当时还没有太合适的电池。2017年我来了之后,我把方向调整为在用圆柱电池的同时,更注重方形和软包电池这样大的技术方向。另外建立整个的研发体系、产品的质量保证和生产体系,比较大的动作是这一方面。

  问: 回到产品,我们小鹏汽车在三电这边有什么突出的优势吗,小鹏希望在三电这边出一个什么样的标签?

  刘明辉:针对这个问题,大家也知道动力系统或者说三电在一个电动车当中是非常重要的作用,关乎到整车所有重要的性能、用户的使用体验和车的成本。我觉得我们在三电这块,首先要做好质量,包括安全性,我认为这门槛是基础,因为你过了这道门槛才能谈别的,所以我觉得第一道门槛是质量,在这一块我们非常重视,而且做的非常好,在安全性方面,我觉得我们达到了非常好的位置或者说一个阶段。

  第二个门槛我觉得是一些和成本相关的控制。第三个是我觉得我们在做好质量之后,更重要的是我们要做好用户可感知的一些差异化的特征,刚才我讲到我们保证质量、控制成本,这个是必须做到的,因为你做到了才有资格在前几名的企业当中说我有什么样的差异化,靠什么样的差异化去竞争。在差异化这边,我们目前投入比较大的,我觉得做的比较好的方面有这么几块:

  第一,刚才讲到电池安全相关的技术,当然从我们整个小鹏汽车的电动车而言,它的安全方面首先和传统车相关的主动安全、被动安全,然后是和电动车相关的高压安全,我觉得这相对都容易一些或者说相对来说都是大家必须要达到的基本条件。我觉得再往下是电池安全,我觉得这是第一个要强调做好的,而且我们做的也不错的。

  第二,续航能力,做好续航能力,不但要有非常高的电池能量密度和大的电池装载量,同时整车的能耗要足够低,对动力而言,一个是电池的能量密度,另外一个是电驱系统的效率。

  第三,充电能力,我们这次发布P7有很好的快充能力,我们也在研究下一代超充的技术,这也是我们下一步的发力点。

  第四,整车的静音,NVH或者说它的噪声方面,因为到了电动车,没有发动机的轰鸣声,噪音可能会变得非常敏感,控制要求要比传统车高的多。另外我们开发智能座舱和自动驾驶技术是会看到;在智能座舱的条件下,用户要体验一些音乐等的环境,他对静音要求会更高,我们要把整车的静音(这里主要是来自动力总成的静音技术)做到极致,这是我们第四个要强调的特征。

  第五,智能,小鹏汽车叫智能电动汽车,除了自动驾驶和互联网技术,我们在动力方面也做了非常非常多的尝试,首先动力系统数字化,从开发到生产到售后,因为动力总成做了很好的数字化,所以开发的周期非常短,实物验证就变少,生产过程控制也非常好。还有就是在车辆使用过程当中,所有的动力总成的数字特征实时地通过大数据上传,我们能监控到每颗电芯的运行。

  以上这五个方面是我们在做好质量和成本这些基本门槛条件的前提下下,我们希望做得更好,让用户能够感知到我们差异化的一些竞争力,大概是这样的。刚才你讲到标签问题,我想从其中一个角度来说一下,小鹏本人经常强调我们小鹏汽车是智能汽车,我跟他讲希望叫智能电动汽车,我们在强化我们智能汽车这个标签,这方面的投入和特征以外,它作为一个电动汽车,我们一定要把电动化做好,在电动化的五个方面给用户留下深刻的印象,也能够让用户认可小鹏汽车作为电动汽车的一面,在这方面提高我们的竞争力。

  问:小鹏团队在三电这方面的实力,比如说低能耗、电池包做的都很好,我想知道小鹏的三电团队在这个过程中具体有没有遇到过哪些挑战,我们又是怎么克服这些难题的?

  刘明辉:我从来到小鹏汽车之后,组建三电这个团队,当时我定了一个目标,我们的动力系统的产品竞争力分阶段的目标,我们要在2020你年底,也就是今年年底达成国内前三的水平,我们再用两年左右时间做到国内最好,要做到这点首先最终的检验目标是说产品的竞争力要做到这一点,像我刚才讲的质量、差异化的性能和成本控制能力要做到这一点。

  我们最初在做P7策划的时候,确实遇到了很多很多的挑战,其中一个问题就是当时策划P7的时候大家都希望做一个SUV,但是何小鹏说大家都做SUV了,已经是红海了,我们奔蓝海去,要不要做一个高端的电动轿跑,这时候大家就做造型,反复做造型,说这个车要矮一点,需要一个矮一点的电池包,因为这个车矮了之后造型好看,但是是偏跑车型、运动型的,驾驶室里的人的坐姿还不要像跑车的躺姿,要保持轿车的坐姿,所以驾驶舱的高度也要足够,还有离地间要足够。

  所以,最后要求我们只能做一个非常矮的电芯出来。在做这个车的过程中,我们就遇到了这样一个挑战,包括我们当时也讲能不能把车再稍微放的高点,让我这个电池高度不要那么矮,好做一点。但是我们做了几版轿车的整车造型,发现就差那么30、40毫米,大家都选择最终1450的高度造型,没办法,就确定了110毫米的电池包。

  当时我们拿到这个相当有挑战性的任务之后,我们要体现国内前三,甚至做到国内最好,我们就要迎接这挑战,多难也要把它拿下来,我们经常讲前面是一堵墙就得想办法把它撞开,而不是把它绕过去,这个我认为是我们当时面临一个非常非常大的挑战。

  这当中把电池包做矮,简简单单只是说这个尺寸本身,我觉得这个相对来说容易或者说难度没有那么大,但你还要保持这个车的续航能力,因为我们最初设定续航也没有想到做这么长,一开始要求550公里,后来提到600公里,在做的过程中不断提升要求,这个也是国内市场的变化。两年前大家觉得做到550公里就好了,但是随着技术进步和市场大的趋势,我们觉得要保持领先,还要不断加强。我本人也不支持要无限制的续航延长,但是对于P7这款车的定位,我们定位在中高端偏运动的轿车,它的续航能力要足够长,所以我们把这个作为一个特征。

  反过来说,我们把电池包做薄,续航要做长就要装足够的电量,同时这个电池包安全性是否决项,绝对的安全。这三个指标卡下来,这个难度就有了,首先高度做低我要从电芯、电池管理和电池包这三个角度都要做工作,像电芯我要做到80到82毫米,要比原来的电芯降低十几毫米,大家都知道电芯头部端部这两端的高度不能轻易动,涉及到它的可靠性和安全性这样电池的总长度中实际只有中间那一段是它有效的长度,能够产生能量的长度,所以实际上要降这一块,头部端部也要降,但是降的比较少,所以当时要做到在保障电池的材料、保障安全性方面怎么能够提高它的能量密度,在电芯方面我们和宁德时代做联合研发做了很多工作。

  我们从整车到电池包系统角度,对电芯的运行工况、安全要求提给供应商,他做设计,我们做审核,然后要一起做验证,在电池包、整车这个层面做了大量的工作。

  在电池的管理系统(BMS)和电池包层面,完全由小鹏汽车自己来做的,怎么把电池包的高度压低,保证它的强度、刚度,同时还要保持里面很好的冷却性能,还有电池包本身的总体布置,这方面我们做了很多的工作。还有在车上,我要考虑车辆的碰撞性能,正面碰撞、侧面碰撞,还有车辆的一些极限工况、托底等等,都要对电池包要有很好的保护,在整车方面做了很多工作。

  最后就是电池的管理系统,要让电池足够安全,又能发出足够的电量,电池的管理系统对电池的荷电状态(SOC)和电池的健康状态(SOH)的计算精度要非常高,这样才敢贴着边界用,用到极限,又能保证安全性能。所以电池的管理系统的参数计算、预测的精度要非常高,包括各种电池安全的保护策略,这块我们解决了非常非常多的挑战,应该说当前我们110mm的高度,目前市面上的车我们是高度最低的,同时能量密度又是最高的。在安全性上,我们保持了很多重要的实验都是双倍以上的余量来进行测试。

  比方说电池的防护性能,大多企业做的是IP67的标准,一米深的水半个小时。我们是IP68,我们给它的定义是一米深的水48小时,这个远远超出行业标准来达成这种安全。

  问:我想详细的了解一下11厘米的电池整体的刚度是不是相对来说比较脆弱,整个电池包的安全有哪些比较详细的保护措施和安全设计。

  刘明辉:是这样的,很多人也会有这种疑问,电池包薄了,整个的高度小了,它的强度和刚度怎么样,这个我想从这几个方面说:

  第一,我们的电池包,包括目前大家的主流设计,电池包如果布置在车的底板下,电池包和车的底板是一体的,因为通过强螺栓连接,电池包的下箱体和汽车的底板之间是高强度连接在一起的,实际是一个整体,所以要考察它的强度和刚度是作为一个整体去考察,我们在设计的时候,这个电池包和车的地板是一体化的设计。当然电池包本身也有上箱体是非金属的,降低它的重量,也有一个上箱体,但是主要起强度刚度作用的是下箱体和汽车的地板,不仅仅是这么高的一个电池包。

  第二,我们对电池包的下箱体做了大量的强化设计,采用高强度铝合金的桁架结构,这个强度是足够的,里面有大量的钢板拼焊,是汽车当中一些高强度方面的技术应用。

  第三,我这个电池包本身独立总成也做了大量的测试,比如说有那么几项,第一个是在振动环境下,在整车上跑这种强化振动,我们的标准比目前市场上所说的6年60万公里的耐久性还要更强,第二个标准我可以说一下关于挤压,电池包本身要做挤压实验,我们给挤压的载荷是100千牛,相当于给它加10吨的力。一个轿车自身重量只有一两吨,但是我们单独验证电池包,给它的加的载荷是按照10吨以上去加。第三种实验就是冲击性实验,我们给的最大加速度是25G,大家知道一个G的冲击是电池包自身的重量,给它的冲击相当于25倍的自重的冲击加速度。

  所以,在它的强度和刚度上是绝对让人放心的,我们在这方面也做了大量的开发。电池创新目前一个是结构创新,一个是化学体系创新,结构创新现在小鹏已经用上了,化学体系创新主要是在磷酸铁锂电池,像昨天在工信部最新一些报告里面,使用磷酸铁锂的特斯拉也已经上市了,主要问题还是能量密度偏低,但是他通过用更多电池的方式,让这个续航比他使用LG化学的电池要更高。我的问题是未来小鹏是否考虑使用磷酸铁锂电池,因为在更多电池的情况下,其实是可以让续航增加,并且成本上是有一些下降的。

  刘明辉:我觉得刚才你说的很好,电池有两个方面的创新来提高它的能量密度、降低成本,因为对电池而言,它的挑战可以有三个:安全性、能量密度和成本。当然还有一些别的,但是我觉得主要的挑战是这三个。

  从这三个角度出发,目前的创新我觉得你总结挺好的,一个是从结构上,一个是从材料体系上。从结构上来看,一个电池集成从电芯到模组到Pack,在电芯和电池的Pack总成之间还要有模组,原因咱们讲第一性原理,本质的原因是一颗电芯尺寸不能做太大,尤其是高能量密度的材料体系,做太大保证一致性、减少缺陷很难,所以要做到一个平衡,尺寸要适中,这样的话这个电芯没有那么大,你一个个把它全固定在一个电池包里头,没有模组会有问题的,最初是有这个问题。

  后来随着技术不断成熟,电芯尺寸在不断做大,像比亚迪刀片电池是从长度方向做大了,有代表性的另外一家就是宁德时代,在厚度方向2倍厚度、3倍厚度,在厚度方向做大。这个时候从电芯到Pack之间还需不需要模组,这两家都做了一些创新,一个提出刀片的概念,一个是提出CTP的概念。

  这是我观察到的,不是这两家的秘密,是公开资料。最初CTP都是没有模组的,但后来我看他们实际在投入的时候也有大模组,只是模组弄大了,模组的概念没有那么强了。

  未来有可能完全没模组,但是要解决掉电芯膨胀的问题,在使用的过程要膨胀,因为原来靠模组来约束这个膨胀,这是一个难点。第二个就是你电芯要做的足够安全,不需要模组这一层去做防护,同时也不需要模组这一层在Pack方面去做固定,这些技术都在逐渐突破,我预计将来会快速往这个方向走。

  小鹏汽车在这个方向,目前也在跟我们的供应商伙伴在讨论这个应用的可能性,我们也认为是这个方向,到目前我们已经投产的产品还没有,我们下一代产品是有这个规划的,正在开发,这是第一个方向,关于结构层面的。

  第二个方面是电芯材料,电芯材料我觉得大的趋势也是考虑成本、能量密度和安全性这三个约束条件下的走向,我觉得对中高端车,因为它续航目前看还是用户的痛点,现在看还是要不断提高它的能量密度,这是对能量密度的需求。

  还有一个是成本,因为电芯技术足够成熟的时候,电芯的成本取决于材料,减少这块的成本,一方面减少稀有金属的使用量,比方说钴,他们说用高镍。另外材料用量少了,技术足够成熟的时候成本就下来了,这两方面能量密度提高了,相同电量自然成本就下来了,所以材料方面一个方向就是大家会往高能量密度上走,我认为往三元这个方向未来仍然是一个主流方向,直到下一代电池出现,它的应用主要还是在中高端车上,一个是要求能量密度,要求大续航里程,另外一个就是说成本,这是我对于高镍和三元的看法。

  所以,目前小鹏汽车仍然在用,当然我也看到后面的问题,大家也在提它的安全性。我觉得电池的安全是由整车上的安全性设计、Pack层面上的安全性设计、BMS方面的安全性策略以及电芯自身的安全这四个方面决定的,或者我把它变成三个方面:

  1、整车。2、电池系统,这里包括Pack和BMS。3、电芯。

  我们也密切关注市场上的一些安全问题,我们也看到实际上目前已经出现了的大部分的安全问题,其实原因都是来自电池系统和整车层面没有做好,如果这方面做好可以很大程度上解决这个问题,当然这个问题都解决了之后,仍然有电芯安全问题。

  我再说一下整车和系统电池安全问题,我认为目前汽车业的技术对一些能进入门槛的整车企业,他的知识是足够的,能够解决这个问题,也就是说你的这电池包要做到车规级,整车要以电池包为中心进行设计,小鹏汽车就是采用这种模式,我的整车是以电池为中心的设计,整个电池的布置、整车的架构都要考虑电池的需求,包括安全、能量密度等等,只有这样才能把它做好,也包括整车的一些故障、预警等等,包括我们使用过程中的电池故障预测等技术。

  第二个,电池包这个系统层面,我觉得是要做到刚才讲的车规级,从BMS到电池包作为汽车部件的设计,要真正做到车规级,我认为之前我们市场上很多车没有做到这一点。

  第三个我回答最核心的就是电芯,就是大家关心的电芯材料的问题。我可以讲一个信息,目前我们有好几个国内的头部电芯企业都获得了很多国际跨国汽车企业的订单,目前他们在国际市场上的选择的电芯无一例外都是811,这个信息是比较准确的。

  大家认为电芯肯定是有一定的安全性问题,实际上任何体系的,包括大家讲到的磷酸铁锂,比方说它的电解液漏液了,都是有安全风险的,这一点和811没有什么区别。当然不可否认,811如果发生一些问题,它可能会更剧烈一些,但是大家都有安全性问题,目前我跟国际上的一些汽车企业交流,大家在电池上的设计理念是什么呢?

  要保证这个电池的系统安全、整车安全,然后电芯本身要保证它的制造一致性,它的安全要达到一定程度,小鹏汽车在电芯这儿就是强调电芯的质量和一致性,也就是说我在选择电池企业的时候,这个电池企业的产品设计要足够安全,它的制造质量要足够好,要进入这个安全门槛,之前出的大量问题很多是出在了电芯质量上,没有做到车规级。

  目前在汽车上的质量标准是6∑,属于PPM级。电芯,我们跟供应商伙伴讨论的是PPB级的,再加1000倍(10的三次方),要做到这个级别的安全性。实际上特斯拉的安全系数比起传统车企是要高的。但是今后大家的水平都在提高,小鹏汽车会争取做到10亿级的PPB级,这样安全性的问题基本上可以得到解决。

  关于材料体系这个问题我说一下,我们仍然在用811电池,我们对这个事情是有充分信心的。刚才讲到整个的创新,结构创新和材料创新,我仍然认为高镍三元是个方向。

  其次大家提到另外一个方向,目前提的比较多的是磷酸铁锂,我认为现在看也是个趋势,它主要满足的中低端车对成本的诉求,这是我的个人看法。当然在安全性方面,大家对它更有信心,但是我个人认为仅仅讲电芯这个层面,811和磷酸铁锂之间没有大家想象的那么大的差别。相反如果我使用811的时候,我在电池系统层面、整车层面,会用更多的成本、采用更多的措施保证它的安全。磷酸铁锂,大家会在这方面减少措施,要发挥它成本的优势。实际上最后综合起来,两者不会有太大差别。

  刚才你提到小鹏汽车在磷酸铁锂方面,目前我们在短续航的配置里头也在考虑,目前也在做开发,所以这两个方面的技术我们都不排斥,我们认为这两个技术是适用于不同车型不同用户的不同需求,短期看三到五年,到2023年、2025年之前,我觉得主流的还是这两项技术,未来在固态电池、新体系出来之前,我们还是要把这两个技术用好。

  问:我想问一下小鹏针对未来避免811对高镍的不安全性做了哪些措施。

  刘明辉:首先我觉得最根本的是在电芯这个层面上,要有成熟的电芯开发,电芯的设计要足够成熟,我们目前使用的都是经过比较成熟的开发和比较成熟的使用经验。

  第二个就是电芯的制造,电芯的制造环节我觉得可能是更重要的,我刚才讲了要保证质量的一致性,要做到PPB级的。这方面我们是跟供应商一块协作的,我们小鹏汽车的工程师、质量工艺也在电芯生产线上的,和我们的供应商有大量的协作,确保电芯层面的质量,我认为这个关键是个质量控制问题。

  我们在电池包和BMS层面做了大量的开发,比方说我们的大数据后台对我们车上每一颗电芯都有实时数据的传送,因为大家知道电芯有什么问题,事先在电压、电流和温度方面一定有一些特征的,我们和供应商合作把这些大数据进行监控,如果有一些异常,很早就能够发现能够进行干预,确保安全万无一失。

  另外,我们做了非常多的测试,包括国家最新发布的电动汽车安全的强标,我们很多地方是超过它的标准,比方说前面我提到的防水性能。再比方说在一些加载荷上,我们也会强化,所以在安全、开发上做了大量的工作,我们对这点非常有信心。

  问:小鹏的电芯一个是用的宁德的方壳811,另外一个用的是亿纬锂能软包,这样一定会去花费更大的精力去做开发和适配,开发的成本和时间可能就会转移到消费者以及车企身上,我们未来开发车的方向上,以后还会考虑用方壳和软包同时去做,还是说尽量选择不同供应商,但是同样都是方壳或者同样都是软包的电芯,这是一个问题。另外一个是我想问一下我们软包的电芯,我看国外的一些用软包的模组,它的电芯是竖着放的,我不知道我们是平铺一层层铺起来的还是竖着放,因为P7对于电芯的高度要求比较严格。

  刘明辉:首先回答你最后这个问题,我们的电芯方形是竖着放的,软包是横着放的。你前面这几个方面我放在一起回答,首先一个整车企业在电芯资源上,每个企业都有他自己的战略或者策略,要有所考量。一个整车企业考虑他的电芯策略的时候他要考虑这么几个维度:

  第一,整车厂在考量资源的时候是要考察电池的质量控制能力。

  第二,性能,比方说有的时候我需要快充,有的时候我需要长续航,有的时候我需要低温,性能要非常好,它有不同侧重。

  第三,成本控制,这要考虑在供应商的溢价能力,因为如果你这个能力弱的话,最后你的产品价格上涨会在消费者那儿体现,最后要保证消费者拿到高质量、高性能、又可靠的电池,要低成本的话,最终一定是整车厂和零部件供应商有个很好的平衡。

  由于技术的变革在电芯领域非常快,刚才讲到的成本,就是电池供应商的制造成本,他的er‘ji供应商的供货成本,他的这些性能,包括质量控制都在不断地变化。另外,整个电芯行业(第三方)格局有在不断变化。所以一个整车厂制定他的电芯策略的时候,他要考量这些因素,他最后做出决定是说自己造电芯,还是说自己参股、合资,还是自己采购。如果采购的话,单供应商、多供应商,然后选择什么技术路线,因为电芯太重要了,所以我觉得每个车厂都会当做一个非常高层的决策去做。这是首先我想说说这个背景,和这些东西都是有关系的。

  小鹏汽车目前采用的策略短时间内还是采购电芯。目前我们是两家应商的并存,因为我们车型的需求不一样。所以不同厂家电芯的特点也不一样。

  最后一个,我们的车是以电池为中心的设计,那么电池包最初的架构就考虑到我要用一个电池包的外扩尺寸,通过改动内部的结构,然后适应不同电芯。所以首先我采用不同电芯,确保对车没有影响,对车的开发没有影响,这个往往是成本的大头,这个没有问题。

  我改只改电池包的内部,这样的话这个改装相对少,然后同时有很多件可以借用,这两者共同排,同时开发周期短。还有一个当初我们做的工作就是在电池的管理系统上,我们自主开发的管理系统针对两种电芯,我要做的工作主要是标定,在策略上一个平台就下来了。

  冷却方面两者略有区别,这个通过改动电池包内部的部件来适配两种电芯,这个是必须付出的。所以综合下来,我认为这个成本是可控的,甚至是有优势的。因为我针对不同车的需求,我采用不同的电池,那个也在成本上有很大收益,就是有很大的好处,所以完全能cover掉刚才那些问题。

  不同的电池适应不同的车型,各自有各自的一些优势,在成本上也会有这个优势。你比方说电池的型号,我做一个500的车型和做一个700的车型,有些型号就适合做700,不适合做500,恰好有些企业有这个型号,也有些因素在里头。

  问:我想问一下我们在电机方面的问题,因为我看到我们如果是后槽196千瓦的永磁同步电机,目前除了特斯拉以外,国内永磁同步电机里面功率最高的一款了。除了更大的放电功率的电池包支持以外,我们还需要再做哪些更多的优化?像特斯拉、比亚迪,他们现在开始用上了碳化硅的逆变器,为了提升整个永磁同步电机的效率,它开使用扁铜线绕组。那么我们在小鹏P7的这款电驱动系统,我们看到有用了英飞凌950 IGBT,除了这个以外,我们还有哪些电机方面的设计特色,以及我们的优势?

  刘明辉:我想首先说一下这个电机的特点吧,这里包括优势的地方,也包括下一步我们可能会再需要提升的地方。首先优势的地方:

  第一个,我们这个电驱系统是一个高度集成的,那么目前市场上是有少量的企业做到这一点。我们通过这种高度集成,从电机到控制器之间的线都已经布置在总成内部了,这样在可靠性和成本各方面都有了非常大的优势。另外这个尺寸也可以做的很小,所以我们能够做到2.0的能量密度。

  但是相比特斯拉2.1的能量密度它又略弱一些,这个原因是因为特斯拉的Medol3它采用的是油冷,我们当时没有采用油冷是觉得在成本上的平衡,用油冷的话成本上现阶段不划算。因为作为一个车,它一定是在各方面取得一个非常好的平衡,这是当时的考量。

  但是尽管这样,我们在目前这个电驱系统里,我们在功率密度上做的应该是非常好的,排在前几名的。

  第二个,它的功率,刚才你也讲到了,200千瓦目前在国内已经上车的基本没有,我们做的是非常好的。其他公司做的比较高的,仍然在开发当中。

  第三个,我觉得我们做的好的就是它的效率和噪声,我觉得非常好。在噪声方面,我们优于特斯拉,在很多阶次上都优于特斯拉,在所有的阶次上都不比它的弱,然后有好几个阶次比它好,这个我们都做过仔细的分析对比。

  效率我们做的也非常好,这是我们电驱系统的一个做的比较好的地方,优势的地方。

  下一步我们要提升的方向:

  第一个,它的功率器件刚才你谈到了,比亚迪也好,还有特斯拉也好都用到了碳化硅。我们在目前这一部分没有采用原因是什么呢?成本。目前碳化硅的成本是硅基功率器件的3到5倍,而功率器件本身在电机控制器里头,又占电机控制器的一半,你可以算出来这个成本很高。然后我们也注意到特斯拉在2019年推出的最新的Model3已经切换到硅基功率器件了,放弃了碳化硅这个方案了。我们也注意到了,我估计是成本问题。

  我们希望如果稍微激进点是3年之后,就是2022年、2023年左右,能够推出和碳化硅相关的产品来。因为碳化硅的优势在于它的效率,它的开关效率好,所以做出电驱系统效率高。

  另外一个它更适用于高电压,如果大功率充电的话要高电压,高电压的方向也是个方向,所以它更适合。所以我们希望那个时候采用这样的技术,而不是现在。

  但是2022年、2023年左右,那个时候的碳化硅我们估计成本仍然要比硅级高2到3倍左右。

  第二个,目前我们的电驱系统开发,更侧重中国工况。我们中国工况原来是NEDC,现在是采用CLTC,这两个工况比起WLTC平均车速度偏低,因为我们中国这是特有的。所以目前我们这套系统在低速段效率非常好,高速段就没有那么强调了,下一阶段我们要把高速段更佳优化。

  但是这个是这样,往往一个电驱系统像一个小的被子,盖住头就露出脚,盖住脚就露出头,全部覆盖难度非常大,这是它固有的特性。它一定是个平衡,所以我们将来会适用我们中国工况不断地认识,包括我们的车投入到市场之后根据用户的反馈,这方面是我们下一步努力的重点。

  第三个,我觉得和噪声效率有关,我觉得我们这个车目前做的很好。但是我认为未来电驱系统的竞争,主要竞争的就是噪声、效率和成本,所以下一步我们仍然持续在这方面保持领先,还要持续在这方面推出新技术来。

  第四个,成本。通过进一步加大它的集成度、改进设计方案、采用新技术来降低成本,大概是这样一个情况。

  问:因为我看到有不少的人在讲到小鹏P7,说这台车最高时速是170公里/小时,然后它的最大转速是12000,刚才听到您说的这个以后,我能否认为我们这台车更倾向于把中低速段的效率做到更好,可能提升到90%以上这样的效率。然后就电机本身外特性的特点,就导致了你如果想把整个电驱系统的最高时速、最大转速做高,那么我在低速的时候就会受到影响。所以我们在取舍方面,我们更偏重于日常驾驶的噪音跟效率?

  刘明辉:对,你的理解完全准确,是这样的。为了提高整个系统的效率、减小尺寸,我们倾向于把整个的转速提高。但是转速提高带来的问题,一个是噪音控制会难一些,这个就是加工也会难一些,在成本上会会受制约。因为目前国内因为速度提高之后,主要还是在减速器上面,适应高转速的减速器的加工目前国内的工艺实现起来还是有些难度。

  技术上是一方面,另外主要还是在投入上,它需要上一些加工精密度更高的设备。所以这个问题就是把电机转速提高这个事情,我觉得技术不是主要的,大家往往容易把它跟技术先进性去挂钩。我觉得更多地刚才我讲了是一种平衡,平衡性能、成本和资源。

  问:一般感应电机的提速性能会更强一些,P7作为一个双电机版本,而且是一个性能提倡的车型,为什么还是采用了永磁同步电机呢?这个主要的考量是什么?

  刘明辉:首先是感应电机和永磁电机这两者的特性对比要从这方面去说,因为大家经常的印象,在六七年前,一般认为感应电机成本更低一些,控制上更容易一些,因为那个时候大家还没有去把技术做的这么好,还不能够去关心它的效率等等这些问题。

  那么当原有的问题都解决掉了,就是大家竞争已经不在那个层次上竞争了,同时这两组电机的技术其实都在提高。实际上现在来看,感应电机和永磁电机两者在成本上没有太大的差别了,差别其实是在设计、制造这个层面上,这两种电机本身不会造成太大的成本差别。在国外略有不同,是因为稀土资源的问题。

  第二个在安全性上,永磁同步电机也做的足够好,它在控制上也没有安全性的问题。所谓的安全性问题有的厂家还在提,我认为是比较靠后的一些厂家,他的技术能力太弱。那么有资格谈这个事的整车厂家,比方说整车长的TOP6、TOP10这个层面的企业,电机厂的前5、6名不会谈这个问题的。

  现在看真正两者的区别在效率上,而且两者的效率的区间不一样。永磁同步电机它的高效区主要集中在低速段,就是它低速的效率好。然后感应电机在高速段效率好,大致上是这样,有一些细微的区别。

  这样的话,如果你这个车城市工况更偏重的话肯定是永磁电机好一些。然后在高速段,现在永磁电机做的越来越好,如果匹配做得好的话,其实和感应电机的差别也没有那么大。

  第二个区别可能是更重要的。当这个电机不输出扭矩的时候,咱们简单理解是空转、零扭矩的时候,永磁电机仍然会有功率消耗,比如消耗大0.7千瓦的功率消耗,感应电机没有,这是两者的特性决定的。

  这个时候有什么问题呢?如果你这个车是四驱的时候,我们其实大部分时间开四驱车只需要其中一个桥驱动就行了,不需要前后桥同时驱动,因为你没有那么大功率需求。

  前后驱同时驱动的工况,只有说你急加速,一脚油门踩下去,就是一些内部工况才需要,要做那些指标的时候。正常我们开汽车开出来体会不大,所以大部分工况都是单驱。这个时候如果你用永磁同步电机,你一个桥是驱动没问题,另外一个桥的电机是随转,零扭矩输出,但是有功率损耗。如果你这个桥用的是感应电机,它的损耗会很小。

  所以总结下来,在高速行驶,然后你又不加速的时候,比较小的加速,这个时候如果你其中一个桥,就是随转那个桥用感应电机会好,仅此而已。

  但是其中一个桥用这个感应电机它会有负面影响:

  1. 你前后桥的电机不一样,你要采用两个产品平台。
  2. 目前国内外感应电机的资源非常少,在成本上也不合算。

  如果考虑到我们在用户实际使用的时候,你很少跑高速,然后如果对高速电耗又不那么敏感的情况下,全用永磁电机会很好,就没有问题。所以这个纯是一个各家对技术趋势的认识,同时还有你的需求。

  目前我们全是用永磁同步电机,我们也注意到原来特斯拉全是感应电机,因为特斯拉是2003年成立的,它的第一款车是在2008年。那个时候确实历史上感应电机那些优势都是有的,它采用感应电机是没问题的。但是你能看到,它也在用永磁电机,也在往下面走。国内比较明确的趋势就是永磁化,个别的会用到感应电机。因为这个除了我刚才前面分析的技术以外,和这个趋势有关,如果你不顺应这个趋势,你即使说这个产品对你合适,但是你找不到资源,也是很麻烦的事情。

  问:永磁电机高转反电动势是不是需要我们电池给电机充电进行一个抵消?

  刘明辉:是这样的,因为这个它要耗电。

  问:大概是在极限转速下的它的耗电功率是不到1千瓦,零点几千瓦的样子?

  刘明辉:是的,如果你理解成能耗的话,对整车能耗的影响和永磁电机比,两者相差大概在2%到3%的样子,就是对感应电机最有利的情况下,大部分情况下还做不到这一点。

  问:我之前的时候也跟比亚迪那边聊过,他们说他用到的那个双永磁电机,他们开发的电机可以不用抵消它的反电动式。我不知道这样的技术,小鹏会不会到未来也会有?

  刘明辉:车停着的时候大家也会上电,这个时候是可以关管的。关管可以减少一部分的损耗,但是高速行驶的时候靠关管也是没有用的,这是靠电机推进你的电源,那个时候是控制不了的。

  问:明白,他们说减少了铜线绕组的密度,将这个车反电动势控制的更好。

  刘明辉:在高速工况下,永磁电机损耗是原理决定的,不是采用什么技术能够解决的,这个解决不了。它只能是某些工况是能够做到的。

  问:刘博您好,我想问一个我们网友非常关心的,小鹏P7为什么没有使用热泵空调呢?

  刘明辉:一个就是我们原来考虑因为主要因素是在成本上,使用那个热管空调大概要1000多块钱增加一些成本,这是成本很高。

  第二个就是资源,就是可靠性、耐久性、质量过关的资源,我们当时在开发的时候不是很好找。同时还有一个,就是热泵空调当时我们也做了一些对比,在零下10度以下,它的能耗很高,它和PTC这种加热的模式两者区别不大、优势不高,它只在零下10度以上那一段作用比较好。但是我们下两款车型会采用。

  问:第一个,关于充电的问题,小鹏P7在公共的充电桩上最大功率可以达到94千瓦,特斯拉Medol3只有54千瓦,他想问一下P7是不是在自己的超充桩上可以达到更高的功率,或者说未来能不能达到更高的充电功率?另外,与国外的比如说特斯拉相比,国内的品牌,比如说小鹏,在不同的路况下,城市道路和高速公路,车辆的续航、能耗的标定逻辑是不是有什么不同?

  刘明辉:首先我也刚看到大家写的一些问题,我们在国内充电桩的适配性我们做了大量工作,目前国内公共桩上的99%以上的桩我们都能适配,那1%不到为什么不能适配呢?我们认为那些桩本身不规范,有一定的故障率,容易损坏车,我们没有让它适配,主动的放弃适配,因为目前充电桩的行业桩的质量参差不齐,但是已经达到最大的适配度了,这个我们做了大量的适配,有一部分不太规范的桩,我们也能够让它充,我觉得比特斯拉表现好一些不意外,这个我们专门有团队全国到处跑。

  第二个就是关于充电功率这个事,目前因为整个桩的功率就是在100千瓦多的水平,目前我们对车的充电速度也是适应这个桩,未来下一步我们在开发更大的充电功率,在做这个研发,包括我们自建的桩,我们自建的桩现在最大可以做到180千瓦,但现在车都用不到,还没有用足,我们还在做180千瓦之外更大功率的,适应将来的快充,也适应将来的超级充电标准,大概能做到300千瓦以上,什么概念呢?我们如果下一个车型是100度电的话,充电时间充80%大概20多分钟,大概是这么情况。

  第二个问题关于续航和能耗的标定。这应该是一个匹配问题,就是整车和我们国内实际用户使用工况的相匹配问题。因为这里头在道路标定上、续航能力、一些工况适应上,其实更多的还是匹配问题,我们汽车上术语标定是指对控制器改一些数据就可以了,但有些不仅仅是改数据的问题,有些是整车的参数问题,像传统一些速比等等,所以我们说叫匹配,这点是毫无疑问的,我们做了很多工作,刚才前面也提到了。

  因为考虑到国内用户使用工况是以中低速段为主这种城市工况,所以我们车的匹配,包括在路上的标定是侧重这个方面的,它是一个平衡,我刚才讲到会有侧重这方面,所以在城市工况、中低速这方面,我们会更重视一些。当然高速从动力性各个方面可能会没问题,但是在经济性各方面会折中一些。

  问:我看到刘博的履历上有关于规则制定这方面,我想问一下我们国家现在有对电动车的安全法规,在您看来,国家这个标准在国际上是属于什么样的水平。对于车企来说,这个水平很难达到吗?

  刘明辉:你们可能看了我的履历,因为对安全法规这块,在之前的企业在那个时间段担任过联合国世界车辆法规协调论坛的一些工作,一个电动车安全法规工作组叫EVS,中国专家组的组长。当时专家组的目的就是世界范围内协调电动车安全方面的法规,大家要定一个统一一致的法规,当时工作组主席国是美国,中国和欧盟是副主席国,日本是秘书长国家,其它像韩国、加拿大那些国家就属于参与的会员国,当时这件事是工信部汽车处陈春梅牵头的事情,我们来做这个事情,是为了加强主导作用,特意国内成立了一个中国专家组,我当时任这个组长。

  这几个国家最后的成果是达成了一个统一的安全法规,像今年公布的GB18384/2020那个版本,那个之前有好几个版本,有一个2015年的版本,之前好像还有一个2000的版本,你可以上网查,这次公布的是2020的版本,这个版本基本上是和我前面提到的国家安全法规是对接的。

  所以,目前咱们国家这次公布的法规是在2021年1月1号执行,这个法规和国际法规就已经对接了,我的理解就是等同采用,基本上是完全一样的,这是一个背景。

  对这个法规我应该是非常了解的,国际上这几个主要汽车强国也进行了充分协调,很多不一致的地方最后达成一致,所以我们国家的标准你说在国际上什么水平,我认为在安全法规上跟国际是完全接轨的,同等水平。甚至我们当时提了一些更高的要求,但是因为考虑到各方要协调一致,所以有些要求也做了折中,这是一个。

  我们国内能不能达到,我觉得前10位的企业差不多应该没问题,因为定这种法规也考虑到可实施性了,也就是说能有资格上牌桌做竞争的企业应该是可以的,但是对于一些能力不是那么强的企业,稍微边缘一点的整车企业,对他们是一个挑战,将来这个法规如果严格执行的话,还是有有挑战。

  但是我觉得这样的法规对我们整个行业的健康发展还是正面促进作用,同时也有利于我们整车企业、零部件企业走出去,因为你不制定相同的标准,你很难走出去。

  问:我想问一下现在基本上是不是所有的厂家都希望走一个大模组的路线,另外一个就是除了模组以外,刚才刘博提到BMS的时候,里面讲到了对于SOC、SOH这些估算,但是目前针对于SOC的估算还是用一些物理的办法去做更加准确,未来我们在做BMS系统的里面的剩余里程估算的时候,像开尔曼滤波,还有神经网络,尤其是神经网络的估算,您觉得这个东西现阶段以及未来有没有使用的价值,它这个东西会变得更准吗?

  刘明辉:首先,CTP核心还是降成本,其次才是提高能量密度,对于磷酸铁锂而言,应用会早一些,我估计今年会陆续的在市场上多起来,当然北汽去年已经投到市场上了,今年还会有几家,明年我觉得会逐渐普及。

  在三元用CTP,我觉得会晚一点,这个主要是和安全性、质量控制相关,但我觉得未来一定也是这个方向,这当中可能会先经历一个大模组阶段,最后走向无模组。

  第二个是关于BMS,BMS实际上也是一种汽车电子产品,像咱们传统车上有发动机的电控系统、自动变速箱系统,还有底盘的电控,ESP都属于,BMS也是一种汽车上的电控系统。汽车的电控系统上更强调数据、标定,通过这个东西去做策略,很多前沿一点的偏复杂的策略比较少,像神经网络这样的技术目前在人工智能、大数据上用的比较多,因为需要大量的数据和不断的演进,喂一些数据不断的训练。

  汽车电子产品标准是你的产品要上车需要100%达到门槛,你再不断学习成长是另外一回事,但是你一开始就是要及格的,像BMS的一些算法现在仍然还会是一些基于门限值的一些逻辑,和汽车电子相关的一些算法,我现在看到的这方面的工程应用会更容易一些。

  但这些先进技术有可能会首先应用到后台上,因为电池数据量特别大,电芯有这个特点,目前BMS属于在线实时的,是装在车上的。目前我们正在做的就是在云端在后台,基于大数据的一些算法来不断修正车的一些计算量,这方面我们目前也在做,像这些稍微复杂一点的算法,稍微需要大量数据的算法,我们先放在后台上做。将来比较成熟的时候,算法比较成熟,数据比较多,同时车载的BMS的算力足够的时候,会往车上用,但我认为这个时间要晚一些,大概2023年到2015年之后吧。

  问:相当于现在很多提的概念都是在发paper的阶段,很多车载的BMS系统还是要基于传统的物理模型,然后我们去进行参数识别、验证模型精度,我们每一个车企会有大数据后台,就是云端监控电池的这个,这上面可能会用一些新的技术,因为后台不存在算力的问题对吧?

  刘明辉:对,像神经网络这个算法,模糊控制等,我记得我做博士论文的时候,那都是将近20年前了,那时候就有。经过这20多年,在汽车这块更多还是停留在paper上。

  问:咱们小鹏的动力系统战略是怎样的?

  刘明辉:首先小鹏汽车的品牌,我们对外贴的标签是智能电动汽车,这里一个是智能,一个是电动,我们自己把它在战略执行层面分解,我们在把车扎扎实实的做好,在底盘、车身、制造、质量做好的基础上,我们需要有一些差异化的竞争力,那就是我们这个标签:智能电动。实际内部我们把它分解三个方向:

  1. 动力总成,也就是三电。
  2. 自动驾驶。
  3. 车联网。

  从我们的技术、战略到内部的组织结构都是这种模式,实际上我们内部的话三个中心也是这么对应的,这是大的方面。作为动力,如果我们作为电动化,主要是电动化体现,在电动化上我们要有所形成差异化的竞争力,首先在产品竞争力的高度上,我刚才讲到我们今年在推出主要的产品上竞争力要做到国内前三,我说的这个前三是指在国内市场上的产品。我们再用两年的时间做到国内领先,然后在国际上也是足够有竞争力,是这样的想法,这是我给我的团队定的目标。

  再一个层面就是如何把它落地,因为要差异化,主攻的方向我前面基本讲了,第一个是安全性,主要是电池安全,当然在高压安全上也在做。第二个是长续航。第三个是快速充电。这三个是解决电动车快速市场渗透问题。

  第四个是整车超低静音(我们的品牌形象)。第五个是智能化,动力系统本身也要智能化。

  我们强调的就是这五个特点,这五个方面我们要做最好,至少要前三的水平,综合起来动力系统要最好,这是一个大概的。当然战略我们内部往下分解的,从我们的组织结构到我们的业务等这一系列的,我们都是有规划的,大概是这么一个情况。

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