常見的“倒蔚派”學(xué)說基石有二:
第一、續(xù)航,無論是高速續(xù)航一百五十公里還是百公里40L柴油,基本都是圍繞長途續(xù)航在做文章;
第二、李斌的表情包,我估計(jì)現(xiàn)在蔚來的PR最頭大的事情就是李斌被采訪,因?yàn)殡y不成哪句話、某個(gè)表情被摘出來就上了頭(負(fù))條(面)。
日復(fù)一日老調(diào)重彈,看多了也未免生厭,本文提供全新的角度,探討更深一層次的問題,蔚來到底有技術(shù)嗎?
純電動車技術(shù),肯定得從三電(電池、電機(jī)、電控)看起。
三電系統(tǒng)占據(jù)了純電動車型一半以上的成本,相比燃油車的傳動系統(tǒng),占比明顯高得多。
恰逢筆者有緣參觀蔚來南京先進(jìn)技術(shù)制造中心(XPT工廠),XPT工廠主要負(fù)責(zé)解決蔚來的EDS電驅(qū)系統(tǒng)以及ESS電儲能系統(tǒng),所以該工廠算是蔚來核心中的核心了。
XPT工廠主要負(fù)責(zé)項(xiàng)目:
1、電驅(qū)動工廠
電驅(qū)動工廠包含:240kW電驅(qū)系統(tǒng)生產(chǎn)車間(就是ES8用的那個(gè)大電機(jī)),以及160kW電驅(qū)系統(tǒng)生產(chǎn)車間(就是ES6的前軸永磁小電機(jī))。
2、電儲能工廠
好理解,就是為蔚來所有車型提供電池包的,目前以70kWh電池包為主。
3、全鋁車身試制線
這個(gè)比較新鮮,南京全鋁車身試制線包含車身線、涂裝線、總裝線,擁有小批量量產(chǎn)能力。
很多人覺得奇怪,蔚來不是有合肥工廠嗎?為什么還要在南京XPT工廠搞試制線呢?
其實(shí),試制線就是為了提前小批量試驗(yàn)、匹配、標(biāo)定用的,能夠?yàn)樽罱K更快速的量產(chǎn)節(jié)省一定的時(shí)間,代價(jià)當(dāng)然是要花很多錢了。
那么,從昆山的逆變器,常熟的電池包,再到南京XPT蔚然動力(電驅(qū)+電池),再往西還有合肥整車工廠,背靠中國制造業(yè)體系最精華的長三角,200公里半徑的供應(yīng)鏈體系非常完整清晰,一目了然。
結(jié)合時(shí)間點(diǎn),XPT南京先進(jìn)制造中心成立于2015年,所以蔚來自成立就想明白了這件事:三電是基礎(chǔ)。
對此,蔚來驅(qū)動科技首席技術(shù)官黃晨東博士表示:就是要規(guī)避特斯拉早期遇到的風(fēng)險(xiǎn),一開始就把三電捏在自己手里。
目前國內(nèi)獨(dú)立包辦電機(jī)的新勢力不多,能拿出200kW以上高功率感應(yīng)異步電機(jī)的,估計(jì)也就僅此一家了。
高功率異步電機(jī)的好處就在于發(fā)力,直接體現(xiàn)在蔚來ES8 4.4s破百以及蔚來ES6 4.7s破百上。
相比來看:Model X 100D為4.9s、奧迪 e-tron為5.0s、奔馳EQC為5.0s、而保時(shí)捷Macan Turbo 3.6T需要4.8s。
240kW電驅(qū)系統(tǒng)以感應(yīng)異步電機(jī)為核心,配合雙三相拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的電控制器以及大扭矩齒輪箱,突出一個(gè)高功率、大扭矩、高轉(zhuǎn)速。
另外,蔚來聲稱自己是國內(nèi)首家量產(chǎn)銅轉(zhuǎn)子技術(shù)的廠家。銅轉(zhuǎn)子相比鋁來說,導(dǎo)電性能高出40%,溫度低,可靠性高。
由于電池儲備的直流電轉(zhuǎn)化為感應(yīng)異步電機(jī)所需的交流電,還需要逆變器的轉(zhuǎn)化。而逆變器當(dāng)中的IGBT功率模塊,就是逆變器的執(zhí)行單元,ES8搭載的就是最新一代的英飛凌HPDrive IGBT功率模塊。
要保證單個(gè)電機(jī)最大功率240kW、最大扭矩420N·m的輸出,“雙三相拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)”的專利就是將兩塊逆變功率模塊并聯(lián),單個(gè)三相拓?fù)浼軜?gòu)容易造成功率器件運(yùn)行不穩(wěn)定,提升整個(gè)電控單元的可靠性。
再者,雖然選擇了銅轉(zhuǎn)子異步電機(jī),體積和重量就必須要處理好。
蔚來采用的是逆變器、感應(yīng)異步電機(jī)、減速箱三合一集成電驅(qū)單元,確保整個(gè)動力系統(tǒng)的輕量化、散熱能力。
據(jù)蔚來汽車聯(lián)合創(chuàng)始人鄭顯聰表示:這個(gè)電驅(qū)系統(tǒng)完全是按照300kW功率設(shè)計(jì)的,只不過受制于IGBT的性能,限制在240kW,后續(xù)想要提升性能表現(xiàn),只要相應(yīng)的提升IGBT就能夠?qū)崿F(xiàn)。
160kW永磁同步電機(jī)是為續(xù)航而生的。
蔚來ES6在首發(fā)紀(jì)念版以及性能版上運(yùn)用了首創(chuàng)的“前永磁同步電機(jī)+后感應(yīng)異步電機(jī)”,在基準(zhǔn)版上搭載的是前后雙永磁同步電機(jī)。
永磁同步,就是轉(zhuǎn)子用永久磁鐵代替導(dǎo)條的同步電機(jī),不需要耗費(fèi)額外的電能勵(lì)磁之后,電耗就降下來了。
蔚來這塊兒160kW永磁同步電機(jī),突出一個(gè)體積小、高效率(能量轉(zhuǎn)換效率做到了96.7%),電機(jī)重量為56.5kg,相比前面那塊兒輕了很多。
有意思的是,特斯拉Model 3采用的是前感應(yīng)異步電機(jī)、后永磁同步電機(jī),而蔚來采用的是前永磁同步電機(jī)、后感應(yīng)異步電機(jī)。
只能說在單驅(qū)時(shí),ES6這種單前驅(qū)穩(wěn)定性更好,而Model 3這種單后驅(qū)操控性更好,整體上孰優(yōu)孰劣真的難以判斷。
沒想到在技術(shù)路線上,殊途同歸了。
ESS儲能系統(tǒng),就是指動力電池。
目前蔚來提供兩套動力電池,70kWh以及84kWh電池組。其中84kWh電池組將是國內(nèi)首部搭配NCM 811鎳鈷錳三元正極材料電池,能夠在保持體積不變的條件下,大幅提升重量能量密度。
之所以蔚來選擇了70kWh的VDA方形硬殼電芯,其實(shí)還是有多方位考慮的,目前主流電芯還是分硬殼、軟包、電芯這三種。
一般概念上,這三種電芯具有以上圖中這些特征。
不過隨著技術(shù)的進(jìn)步,這倒也不是一定的。
你比如說,ES8所用的70kWh VDA電池包能量密度為135Wh/kg,低于Model X的18650電池包能量密度137Wh/kg。
回過頭看ES6的84kWh VDA電池包能量密度就達(dá)到了170Wh/kg,高于Model 3的21700電池包能量密度160Wh/kg。
無論是補(bǔ)能路線還是電芯的選擇,蔚來從來都不是什么善茬,從NCM 811來看,說是“激進(jìn)”都不為過。
細(xì)究起來,由于需要兼顧換電技術(shù),蔚來的電池包尺寸都是被限制死的。
1個(gè)電池包,有32個(gè)電芯模組,共計(jì)384個(gè)全鋁硬殼電芯組成(電芯供應(yīng)商為寧德時(shí)代)。
電池包需要兼?zhèn)淇炻湟约皳Q電技術(shù),在整個(gè)生命周期當(dāng)中,1500次完整循環(huán)衰減20%,按照一周開車開滿2次完整充放循環(huán)(淺充放不算),時(shí)間為15年。
目前電池包重量被控制在525kg,為了減重底盤以鋁為主,也有部分鎂合金,在ES6上也會存在碳纖維結(jié)構(gòu)。
不要以為XPT工廠做Pack時(shí)就是把電芯組裝起來就完事兒了。
XPT首先會把所有電芯重走一遍完整的測試流程,保持一致性(大多數(shù)廠家為抽檢)。
接來下還要連入自己獨(dú)創(chuàng)的BMS電控系統(tǒng)、液冷恒溫系統(tǒng)、快速換電裝置等等。
溫控系統(tǒng)對于電動車的重要性這里就不廢話了,各種溫控系統(tǒng)當(dāng)中,目前量產(chǎn)車型中又以液冷恒溫最為高效。
蔚來的技術(shù)主要是將鋁制業(yè)冷板鋪于模組下,然后在模組和液冷板之間加入導(dǎo)熱墊,液冷板最終把熱量帶給冷卻液這么個(gè)路子。
再看BMS,蔚來的BMS(電控)集成了BMU(電池管理單元)以及CSC(電芯監(jiān)控控制器),簡單來說就是用來管理電池、監(jiān)控電池、保障穩(wěn)定性的。
為了配合換電,還有一處獨(dú)特設(shè)計(jì)。
電池包不是擰上去底盤就完事兒了,由于電池包需要極高的防塵防水等級,螺紋經(jīng)常松緊肯定會出大問題。
所以蔚來就針對性的搞了一個(gè)螺栓的專利,擰上去之后讓彈簧來吃力,以此來保證螺紋持久的生命力。
這是我去年9月份從廣州開ES8去上海,經(jīng)過杭州時(shí)換電拍的視頻,換電速度各位看下進(jìn)度條:
安全性方面,主要分為結(jié)構(gòu)和試驗(yàn)兩個(gè)維度。
因?yàn)殡姵匕枰邆漕l繁換電的能力,蔚來提出了“三縱三橫”的力學(xué)結(jié)構(gòu),力求換電時(shí)的安全性。
電池包外殼用的是高強(qiáng)度鋁,強(qiáng)度更高,也不生銹。
蔚來獨(dú)創(chuàng)的水冷快換技術(shù)具有以下特點(diǎn):
1、支持全自動換電
2、耐久性高,零部件支持10000次換電
3、快速插拔、導(dǎo)向定位
4、X、Y、Z浮動,支持一定傾斜角度換電
5、能實(shí)現(xiàn)自動開啟關(guān)閉
不過據(jù)我所知,冬天北方積雪、融雪劑路面,很容易把底盤弄得難以識別,今年過年期間就有失敗案例需要人工介入處理,因此惡劣天氣這套設(shè)備的成功率會受到影響。
試驗(yàn)方面就比較常規(guī)了,火燒、自由落體、浸泡、沖擊、擠壓、振動等等都是要做的,不多說。
240kW電驅(qū)系統(tǒng)生產(chǎn)車間占地20000平米,具備定子、銅轉(zhuǎn)子、電機(jī)總成、電驅(qū)系統(tǒng)的完整制造能力。
160kW電驅(qū)系統(tǒng)生產(chǎn)車間占地25000平米,具備電機(jī)控制器、電機(jī)總成、電驅(qū)系統(tǒng)的完整生產(chǎn)能力。
兩個(gè)電驅(qū)生產(chǎn)車間都具備MES系統(tǒng)(生產(chǎn)過程監(jiān)控及追溯)、自動化IGBT壓接機(jī)器人、ABB六軸/七軸機(jī)器人以及AGV自動物料系統(tǒng)。
重點(diǎn)技術(shù):銅轉(zhuǎn)子裝配、 激光熔焊、車削動平衡、定子電加熱浸漆等等全自動生產(chǎn)。
銅導(dǎo)條高精準(zhǔn)自動化插裝
ESS儲能系統(tǒng)車間占地15000平米,電池包殼體內(nèi)操作精細(xì)度超過機(jī)器配合度上限,所以這個(gè)區(qū)間擁有不少人工工位。
圖中可以清晰看到32個(gè)電池模組,應(yīng)該還是70kWh電池包,84kWh估計(jì)還需要調(diào)試一段時(shí)間。
恰恰不是,蔚來雖然并不是什么事情都自己干,但確實(shí)是一家輕資產(chǎn),重運(yùn)營的公司。
所謂的輕,也是相對的。在面對核心技術(shù):例如三電系統(tǒng)、能源服務(wù)網(wǎng)絡(luò)的時(shí)候,蔚來還是選擇牢牢攥在自己手里。
從蔚來長三角生產(chǎn)供應(yīng)鏈以及換電體系來看,蔚來不惜投入極其高昂的成本構(gòu)建自主體系以及加快研發(fā)進(jìn)度,失血速度也頗為驚人。
結(jié)合2018年財(cái)報(bào):蔚來總研發(fā)費(fèi)用為39.979億美元,僅第四季度的研發(fā)費(fèi)用就達(dá)到15.152美元,占總研發(fā)投入的37.9%。第四季度研發(fā)費(fèi)用的增長主要?dú)w因于產(chǎn)品和軟件開發(fā)相關(guān)團(tuán)隊(duì)員工人數(shù)的增加,以及2018年12月推出的5座高端電動SUV ES6相關(guān)的設(shè)計(jì)和開發(fā) 費(fèi)用的增加。相比而言,蔚來在2018年的研發(fā)性投入遠(yuǎn)高于特斯拉的14.6億美元。
當(dāng)然了,年度凈虧損也達(dá)到了93億元人民幣,足夠觸目驚心。
雖然蔚來在零部件研發(fā)以及供應(yīng)體系的長遠(yuǎn)眼光,以及能源服務(wù)保障體系的巨額投入都讓人倍感欣喜,但是自建體系如何挺過初始階段如此微小的供應(yīng)量,是個(gè)始終繞不過的終極難題。
蔚來汽車聯(lián)合創(chuàng)始人鄭顯聰表示:目前的量肯定是不夠的,但是如果加上廣汽蔚來以及長安蔚來的話,成本還是能夠顯著下降的。
結(jié)合打造整個(gè)閉環(huán)的比亞迪也正在逐步對外開放、降低成本,未來XPT工廠做出類似操作也不失為明智之舉。
不管怎么說,蔚來以壯士斷腕般的勇氣投入到短時(shí)間摸不到好、長時(shí)間也不一定能夠成功的自建體系中去,足以說明其志在千里。
圖/文:皆電 等一個(gè)BKB
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