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2020-04-02

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打造一辆 NEDC 续航超过 700 km 的车需要几步? 幕后故事

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如果站在 2017 年底这个时间点,在主流电动车续航普遍在 300 km 左右的情况下,我很难想象 2020 年的纯电动车续航已经可以达到 700 km。

但事实就是特斯拉做到了,小鹏汽车也做到了。

看到小鹏 P7 续航突破 700 km 之后,我问了同事们一个问题,如果 2017 年底给你一个机会,造一辆纯电动车,你想做什么车型,规划续航在什么水平?

除了某些不正经同事放飞自我、马后炮式的回答之后,剩下几位的选择都是做一台 SUV 车型,目标续航 500-600 km。

而小鹏汽车的选择是造一台中型运动轿车目标 NEDC 续航 550 km,是不是和现在 P7 的成绩有一些出入?

现在我们从第一个故事说起。

一个来自小鹏品牌的一个大目标

小鹏 P7 立项的时间点是 2017 年底,在立项之初的会议上,很多人都希望做一台 SUV。

毕竟从市场的角度来看,2017 年末中国 SUV 市场正处于快速增长阶段,SUV 车型的销量同比 2016 年,月增长率稳定在 10% 以上,截止 2017 年底,SUV 车型占汽车总销量比例已经超过 44%。

而且在电池能量密度没有重大突破的情况下,电动车铺在地板下的电池组至少会占用车辆 15 cm 的高度,做一辆 SUV 不仅留给电池的空间更大,留给成员舱的空间也更大。SUV 车型高度上的富裕可以极大程度地降低电池对车内空间的影响,也极大程度的降低了技术门槛。

简单做一个盘点:

  • 蔚来的第一款车 ES8——SUV

  • 蔚来的第二款车 ES6——SUV

  • 威马的第一款车 EX5——SUV

  • 威马的第二款车 EX6——SUV

  • 理想的第一款车 ONE——SUV

  • 爱驰的第一款车 U5——SUV

  • 天际的第一款车 ME7——SUV

因此,站在 2017 年末这个时间节点,研发一辆 SUV 车型的难度显然会小不少,这也是 80% 以上的造车新势力的选择。

但是最终小鹏汽车董事长兼 CEO 何小鹏拍板,既然将来纯电动 SUV 会成为一片厮杀激烈的红海,我们不如进入一片蓝海市场。

没有人做的「纯电动运动轿车」就是一片蓝海,并且何小鹏希望做一款面向高端市场的「纯电动运动轿车」

如果你了解何小鹏对小鹏汽车品牌的战略规划,就不难理解这个在 2017 年看似不那么明智的选择。

在汽车商业评论对何小鹏的专访中,何小鹏表示:

中国汽车到了后面,如果不能品牌上行,就没有毛利,没有毛利就不会有研发,没有研发就不会有差异化,这是一个正向的循环。所以越是打性价比(牌),一定不会有差异,你不能有差异,你怎么能真正做强?

小鹏汽车的目标很明确,中国汽车产业想要借着电动化、智能化的浪潮实现弯道超车,车企就必须实现向上突破。只有品牌溢价更高,才有更多的毛利,车企才有足够的资金做更多的研发,在研发上有足够的投入,才能产出更有价值的产品,对于企业来说才能进入一个良性循环的状态。

所以小鹏 P7 就是小鹏品牌向上突破路上非常重要的一款车型。

在小鹏汽车看来,P7 是一款中高端轿车,面向的人群非常看重续航能力,并且电动汽车在中国市场还处于渗透阶段,所以续航能力仍然是一个非常重要的指标。

在立项初期,小鹏内部制定的续航目标是 550 km,但是电池技术和电耗控制的能力这两年发展得非常快,小鹏内部也不止一次提高过 P7 的目标续航。

小鹏汽车副总裁刘明辉告诉我们:

去年小鹏内部希望 P7 的续航达到 650 km,后来又经过不断的努力、不断优化,最终达到了 706 km。(电动车)这个整个开发过程和传统车的开发不太一样,传统车的开发,你说这个车的百公里加速时间、最高车速、多大的油箱、续驶多长,一开始都是定好的。但是电动车,尤其是续航这件事情上,因为电池的技术、相关的低能耗技术快速发展,所以有一个开发过程。但是,我们从一开始就把长续航作为一个重要指标,要做到最好。

这是小鹏汽车希望做到的核心「差异化」之一,也是实现品牌上行的重要支撑。

既然目标明确了,剩下的则是通过技术手段实现这些目标,小鹏汽车实现长续航手段有两个——「更大的电池」和「更低的电耗」。

在电池的选择上小鹏给自己画了一个新的选项

如果仅从 P7 2996 mm 的轴距数据来看,塞进 80.87 kWh 电池并不是困难,但是大家忽略了一个重点,这是一辆「轿车」。

先让我们来回答一个问题,为什么除了特斯拉,没有人做纯电动轿车?

别杠,我说的是基于纯电动平台正向研发的纯电轿车。

先说答案,受限于电池高度。

轿车相比 SUV 整车高度大幅下降,留给电池组的高度非常有限。 大家可以仔细观察一下,目前路上大多数基于油车平台改的纯电动车轿车,虽然车内空间没有受到太大影响,只要你趴下就能看到底盘吊着一块电池,非常明显。

轿车定位的特斯拉 Model 3 和 Model S 车高分别为 1443 mm 和 1445 mm,小鹏为了保证 P7 整车姿态处于一个流畅的轿跑造型,把车高定格在了 1448 mm,但是做到相对低矮的车身的同时,不能牺牲乘坐空间影响舒适性,也不能降低底盘离地间隙牺牲通过性,所以留给电池的空间非常有限。

在这场「车高」、「车内空间」、「离地间隙」、「电池高度」的博弈中,前三者都是消费者能够直接感知的差异,为了不牺牲用户体验,唯一可以做出牺牲的只有电池高度。

特斯拉采用的圆柱电芯高度只有 65-70 mm,组成 Pack 后高度低于 120 mm,所以在高度上有着天然的优势,国内主流的电池均为方形电芯,高度超过了 100 mm,组成 Pack 之后高度均为 140 mm-200 mm,只适用于 SUV 车型,并不能满足小鹏 P7 对高度的要求。

所以对于像小鹏汽车这样一个自己不制造电芯的整车厂来说,只有两个选择,第一换用高度更低的圆柱电池,第二和电池厂家联手开发一款电芯高度更低的方壳电池。

在权衡了技术竞争力、供应商资源、开发费用等之后,小鹏选择了和宁德时代开发一款高度更低的新款高密度电芯。

对于小鹏来说这显然是一个艰难的决定。

因为小鹏面对的不仅有高额的开发费用,还赌上了未来的毛利率。

宁德时代作为当红的电池生产厂家,找上门来的客户络绎不绝,并没有理由出钱为小鹏开发这么一款低高度的电芯,所以这部分成本只能小鹏汽车自己承担。

虽然成本很高,但是为了实现差异化,小鹏并没有退缩。小鹏汽车副总裁刘明辉告诉我们,小鹏 P7 电池包的高度做到了 110 mm左右,是目前国内高度最低的电池包,配合宁德时代 590 大模组方案,Pack 能量密度仍然做到了 170 Wh/kg,这款电芯也是小鹏 P7 首发。

对于小鹏汽车而言,越早用上新技术,意味着可以越早占领用户心智,就像 2019 年车圈的 811 电芯之争,手机圈中骁龙 865 芯片之争,谁先用,谁就是领先。

但是接下来更大的挑战是,量产之后如何拉低电芯的制造成本?

小鹏汽车副总裁刘明辉也坦言,小鹏汽车一家用这个电芯这个量不够,会影响它在成本方面的竞争力。

所以小鹏汽车的这个决策涉及到了将来是否会有品牌也使用这款电芯,以及这款电芯未来的用量。对于小鹏而言只有将来对「低高度电芯」的需求越来越大,不断提高产量,实现一定的规模,电池制造成本才有可能降低,小鹏 P7 才能获得足够毛利。

汽车工程大方向的决策,容错率并不高,一但明确了方向,就是重资产的投入,在这里小鹏赌上了未来的毛利率。对此,刘明辉表示有充分的信心,因为已有多个整车友商对这款电芯和 Pack 产品平台表达了他们的极大兴趣。

在电池电芯这道选择题里,小鹏给自己画了一个新的选项,在 2996 mm 的轴距、110 mm 的高度里塞下了 80.87 kWh 的电池。

从空间的角度来看,小鹏 P7 塞下 80.87 kWh 电池实属不易,但是从续航的角度来看,80.87 kWh 的电池实现 706 km 的 NEDC 续航并不足以令人信服,这里就涉及第二个手段,降低电耗。

小鹏 P7 电耗控制的秘密

在说电耗之前我想先明确一个概念,NEDC 续航并不等于实际续航,这只是工信部在预设工况下测试出来的一个数据,真实的续航与驾驶者当前的使用环境有直接关系。

虽然 NEDC 续航不等于实际续航,但是在统一标准下测试出的成绩也可以做一个横向对比。

小鹏汽车向我们透露,今年 2 月内部实测,在 20 摄氏度左右,开空调的环境下,实测续航大约在 600 km 左右,其中既有高速工况,也有市区工况。

低电耗的背后则由多个方面构成。

首先是车型,P7 是一款中型轿车,低于 2 吨的车重和 0.236 Cd 的风阻系数相比 SUV 有天然的优势。

其次是电驱效率,小鹏 P7 首次采用了三合一集成方式,前后电驱共平台化设计,这种设计会给我们能耗带来哪些优势呢?

第一是集成后其重量更低去除了电机和电控之间的高压线可以有效降低线路损耗。

第二是电机方面,结合整车工况进行电磁设计、冷却设计优化,通过与电控 IGBT 模块的匹配应用,合理优化了电机铜、铁损的分配,使电机运行的高效区更大。

第三是减速器方面,在国内率先采用了外置冷却水道的设计通过外置水道冷却可以降低润滑油的油量,减少搅油损耗。

还有非常重要的一点是,小鹏 P7 IGBT 也是 P7 实现强动力性的秘诀。

小鹏 P7 性能版车型的最大输出功率达到了 316 kW,超过了市面上大多数纯电动车,为了实现 316 kW 的大功率输出,小鹏采用了英飞凌 950A  IGBT。小鹏汽车告诉我们, P7 是全球首款采用英飞凌 950A IGBT 的车型。

看到这里你可能会想到有疑问了,在 P7 之前推出的蔚来 ES8 和特斯拉 Model 3, 最大输出功率都超过了 300 kW,他们是怎么实现的?

蔚来 ES8 采用了两个 820A 的 IGBT 并联实现了 480 kW 的大功率输出,桎梏于当时的技术,这是蔚来当时的解决方案。

但是随着技术发展,英飞凌推出了可承载 950A 电流的 IGBT 功率器件,相比使用两个 820A 的 IGBT 并联,使用一个 950A 的 IGBT,不仅在结构上可以做到更加紧凑,同时成本低于使用两个 820A IGBT 并联的方案。

至于为什么没有和 Model 3 一样选用效率更高的 SiC 作为功率半导体,小鹏汽车认为,从当前产业和供应链现状来看,效率提升有限,SiC 成本大幅增加,面向 2020 量产的性价比不高。

最后再来聊一个大家最好奇的问题,小鹏 P7 656 km 续航的车型和 706 km 续航的车型电池容量是相同的,那么多出来的这 50 km 是从哪里抠出来的?

小鹏汽车给出的原因有三个。

第一,706 km 续航版本的车型装配的是低滚阻轮胎,同时轮毂也为低风阻轮毂,更低的行驶阻力,一定程度上提升了续航能力。

第二,因为 706 km 续航的车型为低配车型,没有搭载 XPilot 辅助驾驶系统,也没有高功耗的丹拿音响,这些减少的电器节省了一些电量,同时低配车型在车重上也会略轻一些。

第三,706 km 的续航,在控制策略上做了更多的优化。举两个例子,第一 P7 的电控策略会在车停的时候把电机控制器关掉,以降低电耗。第二P7 的动能回收功能可以一直持续到接近停车,并且驾驶性不错。

写在最后

从车型定位到外观设计,从续航能力到三电技术,从辅助驾驶到智能化,可以看得出 P7 是小鹏汽车花了非常大心思打造的一款车,但是就在 P7 研发的这 2 年时间里,特斯拉把工厂开进了中国。

小鹏汽车副总裁刘明辉毫不避讳地告诉我们:

无论是当时(2017 年)还是现在,我们认为国内外电动化动力系统做得最好的就是特斯拉 Model 3,,从它的成本和性能的平衡,也就是它的综合竞争力,我们认为 Model 3 的电驱动系统应该是有竞争力,我们很多指标跟它做了对标。

高举高打的小鹏给自己选了个实力强劲的对手,当然也成就了不凡的自己。

从工信部最新的免征购置税目录来看,国产长续航版本 Model 3 已经整装待发,这意味着即将在 4 月上市,6 月交付的小鹏 P7 不可避免地会与国产 Model 3 站上同一个擂台。

虽然两款车型在车型定位上高度重合,但是外观设计、细节配置、最终售价都存在一定的差异,这个细分市场没有绝对的一家独大,至于消费者会如何抉择,我们等待市场给出的答案。

本文著作权归作者所有,并授权 42 号车库独家使用,未经 42 号车库许可,不得转载使用。
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