已有二十多年汽车相关工作经验的刘博,涵盖了过去的汽车电子技术,到新能源,到如今的自动驾驶、网联等领域,刘博也见证了中国汽车工业在电动化以及数字化上的发展。
2017 年 8 月刘博正式加入小鹏汽车,担任小鹏汽车副总裁,主持汽车动力系统研发工作。在加入到小鹏汽车之前已有 8 年整车性能开发以及 17 年新能源汽车以及电子产品开发经验。此前担任一汽技术研发院副院长,先后主持完成多项关键产品开发项目和新能源国家 863 重大专项项目。
1992 年刘博在吉林工业大学毕业后就只身进入一汽,并在 1995 年时正式做整车性能部分控制开发,8 年后刘博正式做一汽研发院整车性能控制。
从 2000 年开始,刘博同样历时 8 年后,就任研发院的首任汽车电子部部长,由于在当时国内对于汽车电子正处于摸索阶段,并开始发展汽车电子能力以及汽车电动化,刘博也在此时接触新能源,并组建新能源项目组。
到 2009 年,刘博正式担任一汽研发院的副院长。在刘博的工作经历中,他拥有过整车性能开发、汽车电子开发的经验,并在最近十几年都聚焦在新能源上。
“技术以及市场变革越来越快,每个人完全从事单一职业专业,从头到尾,这种可能性越来越小了。”
对于从一汽传统大企步入到小鹏新能源车企,刘博对未来新能源汽车的发展有着信心与动力,而新势力车企所吸引他的,正是创新。
刘博认为未来汽车行业将迎来电动化、智能化、网联化以及共享化发展,而新兴的新势力车企正是迎接了汽车新四化的趋势,在体制上以及技术上做创新,这将给为新能源汽车发展带来更多的想象空间,在他看来,小鹏作为一个“初创企业”,面临着机遇时也面临着内部与外部所带来的变化,这也是吸引刘博加入小鹏汽车的一个主要原因。
刘博坦言道,加入小鹏汽车前动力团队只有二十几个人,而三电是关乎整车性能表现的重要元素,其也涉及到整车质量、驾乘体验、安全等于一身,为此刘博制定了一套新体制。
从质量安全这一根本性因素出发,并构建自身的产品差异化竞争,最终控制成本。
质量与安全是造车门槛。
1.110mm的定制化电池包高度
与过去燃油车涉及到的主动与被动安全不同,电动汽车还必须兼顾电池安全。随着电动化市场竞争趋于白热化,单一的电池带动车辆运转的技术早已成为过时黄花,新能源更注重性能、智能、安全、设计等于一体式开发。
刘博的团队在做产品规划时就遇到诸多挑战。
2017年设计之初,小鹏产品团队曾想做一台 SUV,借着 G3 的经验同时兼顾电池有较好的布局,但何小鹏直言道,此时的电动 SUV 已经是一片红海,我们要奔蓝海去,要做就做一台高端的电动轿跑。
一锤定音,团队开始转身投向轿跑。
偏跑车式的造型,营造较低的车身姿态,另外还需要兼顾车内人机设计。设计之初,团队强调车内座椅不要像跑车上的躺姿,而是要保留轿车的舒适性坐姿,驾驶舱内的高度不能过多改变,而留给底部的电池包空间剩余不多了,这都给动力团队带来了挑战。
最终制定以电池为开发中心的方案被定了下来,车身高度最终锁定在 1450mm,并确定了电池包的厚度,“我们力争做到国内前三,甚至做到国内最好。”
前面是一堵墙,就得想办法把它撞开,而不是把它绕过去。
在提出 110 mm的电池后,刘博的动力团队与宁德时代联合研发,在降低电池高度的同时还必须确保性能、续航达标,另外这也对电池强度刚度、托底保护、冷却性能等安全性能提出更高的要求。
“续航我们一开始也没想到这么长,一开始是要求从 550 到 600 ,一直不断提升,随着市场趋势在变,我们要保持不断领先、不断加强。”
如何以 110 mm的电池包厚度满足性能以及续航许需求,这给小鹏以及电芯供应商宁德时代都提出了挑战,动力电池的初始围绕电芯开始,其也必须从兼容尺寸、能量密度、寿命和安全性等多维度进行筛选。小鹏与宁德时代的合作是由小鹏动力团队结合整车动力系统对电芯的使用工况向宁德时代提出需求,宁德时代设计方案后,最终双方再共同审核。
要做到 110 mm 就必须将电芯高度压到最低,双方开始尝试各种实验。电芯左右两端是固定的,只能改变电芯中间的高度。而电芯中间部位反应活性最高、四周较低,如果活性材料的容量变小,电池的能量密度提升以及安全系数的保证将会更难。
如何在有限的体积内提高容量,很大部分是削薄部分无明显贡献的部件,包括减少铝塑膜、隔膜体积等,从而提高电芯容量,这对电芯制造商提出了更高的要求,必须通过提高工艺、制作参数,最终还要做各种严苛测试。
除了电芯安全,还有整车安全性以及电池 PACK 上的安全。
在安全性上,小鹏 P7 还对整车安全性以及电池包的安全性上做考量。小鹏 P7 的电池包由小鹏动力团队自己来做,在研发电池包时必须兼顾更高的强度刚度、同时满足较好的冷却、碰撞、托底等安全性能。
刘博的团队将动力电池包作为独立总成做了双倍以上测试,达到高强度水准,包括强化震动实验、挤压测试以及冲击性实验等,另外基于 SEPA 平台架构的小鹏 P7,也采用了高强度钢铝混合车身,拥有 1500MPa 的抗拉强度,热成型钢材成为提升 P7 机械刚性的关键材料,在车身中占比达 13%,P7 的电池包也达到 IP68 级防水防尘等级。
在电化学反应中,BMS 充当重要的监督以及估算作用,SOC 作为 BMS 中的一重要参数,能够准确预估动力电池组的荷电状态,以维持在一个合理的范围以内,来保护电池。另外 SOC 的估算精度越高,对于相同容量的电池,续航里程将会有更优秀的表现,从另一个方面上讲也会降低电池成本。
对于小鹏 P7 必须兼顾续航、性能以及 110 mm的电池包而言,刘博对电池参数的预测精度要求以及电池安全保护策略都提出很高的要求,这也是动力团队必须克服的挑战。
2.811电池:目前两种主流电池都不会排斥。
刘博说到目前磷酸铁锂将会是一个趋势,但还是主要满足中低端车企对成本的诉求,而在 811 与磷酸铁锂的安全之争中,刘博提出了不同的看法。
“两者不会有太大的区别。”
对于刘博而言,电池运用到整车中的安全性,与汽车制造商对安全性把控有关。小鹏汽车在安全性成本上有大量投入,另外电芯技术的发展也逐步迈向成熟,并与电芯合作商充分协作,包括对小鹏 P7 的电压、电量、温度等方面通过大数据上传至后台检测,以确保安全。相反,部分采用磷酸铁锂的车企往往会因为磷酸铁锂的优势而忽略或减少安全性上的防护措施。
而电芯采用不同的供应商,这是基于成本以及产品自身考虑。
目前小鹏 P7 的电芯来自于两个不同供应商,分别是亿纬锂能以及宁德时代,在电池结构上也采用软包以及方形两种结构。
这是也是当前存在争议的点。
从现今上看电池作为整车重要的一组成部分,在选择供应商的时候小鹏也重点考量了供应商的质量控制能力,包括电芯的质量和一致性,都是安全性门槛。
小鹏 P7 设计初始便以围绕电池为中心,在采用软包与方形电池上,刘博表示将以一个电池包的外廓尺寸,通过改变电池包内部结构适应不同的电芯,这样既不造成其他多余的改动,一个平台可快速布局不同车型,另外也会提高自身的议价能力,从而降低开发成本。
电池作为制造商控制成本的一重要源头,这也考验车企的议价能力,当然电芯都是基于电芯制造商与车企双方携同之下设计而成,后期再由车企“根据自身情况”对整个电池系统做品质考验,达到安全与品质保障。另外,采用不同的供应商是基于产品的侧重点不同,包括不同车型具备不同的性能、续航、充电速度优势等,这也是当时采取不同供应商的原因之一。
“用 CTP 的话,我觉得会晚一点。主要是和安全性和质量控制相关。”
刘博认为 CTP 的核心是降低成本,其次才是提高能量密度,未来将从大模组化走向无模组,将会晚些时候采用 CTP 技术,这主要是和安全性和质量控制相关。但刘博也表示 CTP 未来将会是一个新方向,小鹏采用 CTP 将属于下一代产品规划,目前正在开发。
构建性能差异化、削减成本
1.自研三合一电驱系统
小鹏 P7 将电机、电控、减速器高度集成,组成高性能三合一电驱系统。相比传统分散型电驱布局,三合一电驱系统效率更高、更轻量化、车内布局也会更加规整,而减少电机到控制器等绕线,也能降低成本,整套电驱系统体积仅 18.6L。通过系统优化匹配,电机系统最高效率大于 95%,另外,小鹏 P7 还搭载德国英飞凌 950IGBT 模块,可持续 40s 向电机输出 580A 大电流。
2.兼顾舒适与性能水准,构建差异化优势
小鹏 P7 作为小鹏汽车旗下的第二款产品,在驱动形式上也更为丰富,共有后驱以及四驱版本,在四驱高性能版中,系统最大功率 316kW,最大扭矩 660 N·m,百公里加速 4.3 秒。后驱长续航版本系统最大功率为 196 kW,最大扭矩为 390N·m,动力性能上处于目前的第一梯队。
依托前后双电机布局,两台电机分别对前后轮独立控制,不同工况下均能够提供充足的扭矩和功率。另外在确保性能的同时,动力团队也对 NVH 性能做了一定的考虑,并且有 SPEA纯电动平台以及 SACHS 提供的 CDC 可变阻尼减震器的加持,小鹏 P7 在市场中也会在舒适性与静谧上拥有差异化优势。
刘博讲到:“目前小鹏主要的竞争优势有噪声效率以及成本,未来如果要继续保持领先,还得继续推出新技术。”
3.城市化工况调教
在性能调教上,刘博在性能调校上更侧重中国使用环境,集中提高低速段的效率表现,未来将会在高速段补齐。这也是小鹏选用永磁同步电机而没有采用感应电机的主要原因之一。
由于永磁同步电机的高效表现区在低速段,更贴合城市工况。而随着技术的发展,永磁同步电机在匹配上也会继续跟进,弥补高低速段的综合性表现。
“一个电驱系统往往就像一个小的被子,盖出头可能就要露出脚,盖住脚要露出头。全部覆盖的话,难度非常大。”未来会根据用户反馈,继续优化问题。
而提到为什么不像蔚来一样采用永磁+感应的双电机组合时,刘博表示非急加速等特殊工况,大部分四驱的使用工况都只有一个驱动桥驱动,另一个驱动桥不驱动,在高速行驶时,采用双永磁电机其中随转的驱动桥会因此输出功耗,产生反电动势,产生反电动势的部分不再作为电源,而变成了消耗电能,这是双永磁电机的弱势。
虽然感应电机就没有这个问题,但感应电机与永磁电机属于不同的体系,它们之间也会产生负面影响。
刘博表示对较少跑高速或者对高速电耗不明感的人,双永磁电机的影响基本不大。另外,国内的感应电机资源非常少,也不利于整车成本,这也是团队经过多次实验考量综合下所做的决定,再不确保其他性能等牺牲的同时,采用永磁同步电机。
全球电动化进程的加快,新能源汽车从动力电池、性能、续航、网联、自动驾驶上等百花齐放,从一汽传统大企步入到新能源“初创”车企,刘博对于新势力车企的互联网新思维、团队管理、技术、体质创新上有着很高的期待与信心。
在未来的职业生涯中,刘博对新能源汽车发展有着信心,小鹏汽车或许没有像一汽大企般“稳”,但这里或许能够带给刘博更多实现技术创新的想象。在拥有28年关于电子与电动技术的汽车工作经历中,刘博始终保持着与“新”俱进,选择新的挑战与新的平台是其职业规划中一重要部分,不断突破实现创新,就如他所说的:“以创新以及积极的态度去面对市场变化,并且去拥抱它,超越它。”