【心理小测试】电动汽车时代大众的战略

2018-10-21 00:00  阅读 554 views 次 评论 0 条

心理小测试】电动汽车时代大众的战略

8月20日辽阳一辆电动汽车着火,8月23日聊城发生电动火车着火事件,8月25日成都威马汽车起火,8月26日安徽铜陵一辆安凯电动客车着火……2018年5月到8月,公开报道的电动汽车事故多达16起,其中事故原因判断为“充电自燃”就有9起,其他事故原因包括电池故障、电器元件短路、停放中自燃等等。新能源汽车进入发展高速期,技术突破和安全性上的挑战随之而来。

新能源汽车主是指采用非常规的车用燃料作为动力来源的汽车,目前市面上最常见的是纯电动汽车和混合动力汽车。与普通汽车需要内燃机一样,电动汽车需要动力电池提供前进的能量,目前动力电池中最主要的类型是锂离子蓄电池。

“遵循科学规律,不要盲目”、“先把安全可靠的技术发展起来”,在10月17日至18日 北京举行的“中国宜春·2018全球锂电产业链高峰论坛”上,来自学界业界的人士,纷纷就锂电池发展安全性的问题,如是呼吁。

锂离子电池(Li-ion Battery)由锂电池(Lithium Battery)发展而来。锂电池在人们的生活中由来已久,比如纽扣电池就属于锂电池。锂电池的正极材料是二氧化锰或亚硫酰氯,负极是金属锂。电池组装完成后电池即有电压,不再充电。锂电池一般禁止充电,因为其充电放电过程中容易形成锂枝晶,造成电池内部短路。

1992年,日本索尼公司发明了以炭材料为负极,以含锂化合物作正极的电池,在充放电过程中,只有锂离子,没有金属锂存在,也就是现在的锂离子电池。此后,日本索尼能源开发公司和加拿大Moli能源公司分别研制成功了新型的锂离子蓄电池(以下简称“锂电池”)。目前锂电池已广泛用于各类手持式电子产品和电动汽车上。

对于锂电池来说,性能好坏表现在两个指标上:一个是充放电倍率,代表了电池的充电速度;一个是能量密度,决定了一辆车能续航多少公里。然而,对这两项指标的盲目追求,很大程度上牺牲的是安全系数。

“快速充电技术目前还没有出路”

“这些着火的事件,至少有60%是在充电或充电刚刚结束的时候出的事,说明充电出了大问题。” 国家863电动车重大专项动力电池测试中心主任王子冬表示。

锂电池在充电过程中,锂离子在两个电极之间往返嵌入和脱嵌,正极负极不发生氧化反应。但是王子冬提出,现在充电的方法和使用过程充电都是用的氧化还原反应,不是锂电池遵循自身规律应该有的充电方法。此前王子冬团队的实验结果显示,使用现在的充电方法,大概能使电池寿命降低30%。因此在这样的情况下,王子冬认为不应当考虑用大电流充电。

锂电池的充放电倍率是指单位额定容量内的充放电电流,例如额定容量为100Ah的电池用20A充放电时,其充放电倍率就为0.2C。一般锂电池充电电流设定在0.2C至1C之间,电流越大,充电越快,但同时电池发热现象也越严重。目前纯电动汽车的充电容量都是慢充化的,基本在0.3C到0.5C之间。另一方面,用过大的电流充电会造成容量不够满,这是因为电池内部的电化学反应需要时间。和倒啤酒的一样,倒太快会产生泡沫,反而倒不满。

北京大学新能源材料与技术实验室主任其鲁介绍,今天的多元正极金属复合氧化物电池要实现8分钟充电,理论上大概要用10C的倍率才能做到,“这个能量不可想象”。

这些技术瓶颈实际上并不是新问题,其鲁是中国锂电池研究领域的先锋人物之一,曾担任2008年奥运会清洁能源电动车用动力电池项目的首席科学家,早在北京奥运会时期,他们就针对各类问题做过各种实验。当时三元材料电池已经可以在5分钟内完成充电。在实验里,三元锂电池在快速充电的过程中,热量不能迅速释放,使得爆炸的可能性大大增加。考虑到安全问题,其鲁表示这种技术不能用到纯电动车上,只能用在电池混合动力车。

此外,动力电池的快充还面临着一个非常现实的问题——城市的电力基本设施无法满足个需求。假设一辆公交车用的是150kWh的电池,需要5分钟来充电,一辆公交车就需要100kW供电能力,如果同时有几百辆上千辆公交车一起充电,会对电网造成很大的冲击。

“今天的城市电网根本做不到这一点。”其鲁表示。

目前,王子冬的团队正研究充电过程中根据电池特性调整充电方法,改了不同的充电方法后,普通标准充电法充500次的电池寿命,在新方法下可以做到充电1000次,有效减缓了电池的衰减。所以王子冬表示,即便有很多瓶颈,锂电池一定会有特别适合自己的充电方法。

其鲁认为,现阶段最合适的是以车位为单位接线充电,两三个小时、五六个小时、甚至一个晚上,这是充电技术完全可以做到。通过先把安全可靠的充电方式发展起来,来推动电动汽车的稳步、安全、健康发展。

能量密度与安全性是一对矛盾

2018年2月,财政部、工信部等四部委联合发布《关于调整完善新能源汽车推广应用财政补贴政策的通知》,取消了对续驶里程150公里以下纯电动车的补贴,对续驶里程超过300公里的纯电动车补贴则增至3.4万元,超过400公里的车型补贴增至5万元。

美国加州大学戴维斯分校中国交通能源中心主任王云石分析,这意味着纯电动车在达到与汽油车类似的续驶里程后,续驶里程越长越好。新政策可能希望通过对动力电池系统能量密度的要求,来推进动力电池的发展。

锂电池的能量密度(Wh/kg)是指单位重量的电池能储存的能量多少,主要由电池的材料特性决定。按普通铅酸电池的能量密度约为40Wh/kg计算,如果使用铅酸电池驱动家用汽车行驶200公里以上,则需要将近1吨的电池。因此把电池重量控制在一定范围的前提下,电池的能量密度越大,汽车的续航里程就越长。

能量密度数值理应是越高越好,但电池是能量高度集中的小型装置,当更小体积里聚集更多能量时,如果使用不当,比如温度升高或突然遇到剧烈碰撞,其产生的后果甚至可以和炸弹相提并论。

根据新能源研究院真锂研究发布的最新数据,2018年6月份之后,120Wh/kg的电池包的装机量占比达到了约95%,而一年前的6月该比重仅为7.3%。也就是说国内电池系统能量密度的进步数以“惊人的速度”远远超过了海外。

 

  2017-2018.8 中国电动汽车乘用车产量中不同能量密度电池包的装机占比 来源:真锂研究

尽管在高能量密度电池包的装机数量有了极大提升,但如何平衡能量密度与安全性的问题尚未得到解决。

“在今天,能量密度毫无疑问和电池安全性成反比,我们还没有解决好这个问题。” 其鲁表示。

目前中国国内量产的锂电池,理论电芯能量密度在300到400Wh。在这个上限尚无突破办法的情况下,可以通过减磨隔膜的方式,扩大材料空间,从而提高能量密度。隔膜的作用是使电池的正、负极分隔开来,防止两极接触而短路,并让电解质离子通过。

“这是最简单,也是最危险的办法。”王子冬表示。

王子冬介绍,此前他的研究团队了解过三星Note7的着火事件,检查发现三星Note7的电池使用的隔膜约在45微米到46微米左右厚,在使用同质材料的情况下,有些动力电池制造厂商甚至在考虑用10微米、8微米厚的隔膜,在他看来这样的想法“很胆大”。

由于电池制造过程当中避免不了掉颗粒的现象,实际隔膜都会带些细微的“工伤”,在材料没有突破的前提下,超薄的隔膜、可燃的电解液、加上暗流涌动的枝晶,若在这一环节铤而走险便会埋下爆炸隐患。

“在没有掌握住锂电池的着火规律前,把控能量密度、安全性和寿命的平衡关系,是我们不能忽视的问题。”王子冬说。

实际上,能量密度与安全性这一“鱼与熊掌”的问题,不仅困扰着中国的锂电池技术发展,同样也困扰着业内领先的韩国和日本。来自德意志证券韩国公司的分析师Seunghoon Han表示,目前没有哪家公司敢说其技术路线是完全确定的,但每个公司都认为他们的电池是最安全的。鉴于其他很多行业都通过标准化和规范化,引导解决了很多安全问题,如今锂电池行业发展面临的这些安全问题,或许也可以需要标准化来解决。而这些发展瓶颈期的问题,并不影响快充技术和提高能量密度依然是未来的技术发展方向。

“只有将安全指标标准化、规范化之后,技术发展才会更容易确定哪些是更安全的,哪些是不安全的。”Han表示。

另一方面,高能量密度意味着需要高密度的材料,高密度的材料将会决定储存电能的大小。当一种材料能做到的厚度达到安全极限却还低于人们期望的时候,很多人将目光转向寻求新的材料。王子冬认为,如果没有材料上突破,突破高能量密度这一问题,将会在瓶颈期会停滞很长的时间,10年或50年都有可能。

而对于最近很火的石墨烯、纳米材料等,其鲁却并不看好。他表示,包括此前使用的硫酸亚铁锂在内,这些材料实际上都是低密度材料,而三元材料多元材料等密度则高很多,未来甚至还能将密度做得更高。

“从材料角度看,石墨烯导电性能好,但由材料推导到电池再推导到电动车上,概念能一样吗?”其鲁说,“纳米材料在这个领域当中不会有什么具体应用。”

不管是快充还是高能量密度,其鲁认为一定要戒骄戒躁、保持警惕,尤其对类似固态锂电池这类能保证能量密度、使用又安全的技术,在没有很好电导率的电解质材料出现之前,对这类电池的产业化不应抱有太多期望。

“我们还是要全力以赴发展出我们可行的技术,我认为最重要的是我们‘明天的技术’。”其鲁表示。

很多人,尤其是很多「新造车势力」们,喜欢将这一次的汽车行业的变革与手机产业中上一个十年的「智能机时代变革」做比较,人人都希望打造出汽车产业的「iPhone 时刻」。

只是另一边的「诺基亚们」,虽然身处汽车行业金字塔顶部,依旧凶猛,却在遭受着不断的质疑,与挑战者一次次的试探,这一切带来的压力与焦虑远超于当年的手机巨头们,也许更是超过新造车们。

谁也不想成为当年后知后觉的「诺基亚」,对于手机行业的经验总结,也许汽车巨头们才是熟读了最多遍的那一位。在看过了很多新造车势力们的新思路、新打法和新产品之后,我们更应该看到传统的巨头在说什么、做什么、实现了什么。

大众汽车集团正是这个值得研究的车企巨头之一。

2018 年对于大众汽车集团来说更是一个非常关键的时间点:2017 年销量突破 1074 万台,卫冕全球汽车品牌销量冠军宝座,旗下拥有保时捷、奥迪等等 12 个品牌的大众汽车集团不仅仅是调转方向这么简单,今年是大众的「产品大年」,放弃输赢,面对汽车行业的新变革,大众不仅仅需要让大象转身,更需要的是让大象向前迈步,不断的加快速度。

正是这样一个难以想象的庞大巨头,因为 2018 年汽车市场逐渐凸现的变化,甚至是中国汽车市场的变化,变成为了众人眼中最焦虑的那个人。「汽车行业正处于一个非常重要的转型阶段,这对于大众汽车集团、特别是大众汽车集团 (中国) 来说尤其如此。因为在中国,创新和发展速度比世界其他地区要更快。」大众汽车集团 (中国) 总裁兼 CEO 海兹曼教授说。

被利润蒙蔽了双眼,还是因为利润而步履更加谨慎小心?大众汽车集团的动作无形中在影响着新造车势力们和无数车企巨头们的节奏,对于任何研发节奏的把控,产品平衡感的尝试,一切都仿佛显得十分微妙和重要。

面对汹涌而来的变化,大众则也以汹涌的姿态面对。拿出 340 亿欧元投资新出行领域,规划「下一个 1000 万辆电动汽车」,从传统汽车制造企业转型为移动出行解决方案商等等战略逐渐开始被释放,在这些战略之下,提升「设计」部门力量在未来出行体验规划中的权重,打造内部移动出行服务创业公司,能量之外却也能够发现大众战略的细腻之处。

下一个「1000 万辆」

电动汽车,无疑是变革的第一战。

大众汽车历来独有的特点之一,在于一致的平台战略。大众的 MQB 等平台已经在燃油车平台证明战略的成功。现在,大众希望让这一技术知识和战略向电动化时代转变。

一个月前,大众发布了 ELECTRIC FOR ALL 计划,同时这个「100% 专为电动汽车而设计的平台」MEB 电动模块化平台也于德雷斯顿全球首发。

耗时四年研发,大众高层非常看好 MEB 的意义以及前景:这一平台将助力电动汽车从小众产品转变为畅销车型,甚至评论 MEB 平台的诞生如同当年甲壳虫进化成高尔夫。仅在大众集团的首批计划中,就约有 1000 万台电动汽车将基于 MEB 平台打造。

「依托 MEB 平台,我们正在充分发掘电动汽车的可能性,致力于实现大规模经济效益。MEB 平台是电动汽车的经济性和技术性基础,这些电动汽车将面向所有人。」大众汽车品牌电动出行负责人吴博锐说。

在位于德雷斯顿的透明工厂内,大众汽车品牌展示了 MEB 平台的核心——移动子结构,这一结构将应用于量产车型之上。使尽可能多的用户能够用到创新的技术,正是「ELECTRIC FOR ALL」计划的核心。「以 MEB 平台为例,将来针对基于这一平台生产的车型,我们会不断升级,就像你们所持有的智能手机会不断地升级一样,」海兹曼说。

大众汽车集团 (中国) 总裁兼 CEO 海兹曼教授

如果计划顺利,这也意味着从 2019 年开始,MEB 平台下的纯电动车将会如雨后春笋般亮相。作为大众汽车品牌电动汽车攻势的重要部分,大众汽车品牌 ID. 将成为全球首款基于 MEB 平台生产的车型;它将于 2019 年底在德国茨维考开始生产,将是完全由德国制造的电动汽车。大众汽车正在为电动汽车投资约 60 亿欧元,其中投入到零部件工厂的资金达到了 13 亿欧元。中国的首款 MEB 车型将是一款 SUV,它将紧随其后于 2020 年开始生产。

对于用户而言,MEB 平台能够带来明显的益处,大众汽车电动车研发负责人 Christian Senger 解释说:「它将是一款全面互联且功能完善的电动汽车,同时,其价格能让数百万人接受。」

至 2022 年,大众集团旗下 4 个品牌将在全球增加 27 款 MEB 平台车型,覆盖范围从紧凑型车到富有生活情趣的厢式车 Volkswagen Bulli,这是大众集团前所未有的举措。

除此之外,现阶段下大众集团旗下奥迪 E-Tron 和保时捷 Mission E 两款纯电动 SUV 也陆续发布。保时捷 Mission E 是基于保时捷研发的 J1 电动车平台,而奥迪 E-Tron 则是以升级版的奥迪 MLB 生产平台为主,但奥迪技术研发总监 Peter Mertens 曾证实,J1 和 MLB 生产平台都将由全新高端纯电动汽车平台 PPE (Premium Platform Electric) 所替代。

而这个全新高端纯电动汽车平台 PPE 原本并不在计划之内。起初,奥迪希望新一代 MLB 平台可以是一个交融性的平台,可实现内燃机、混合动力和纯电动汽车生产,但这一策略最终被推翻。Mertens 说:「这样一个平台成本高,不够精细,它所占的份额与豪华品牌的定位不符,一个全能型生产平台可能会抑制潜力释放。」

当大众的电动汽车平台策略打通,产品得到认可,相信大众的电动汽车攻势将会变得非常猛烈。大众「Roadmap E」全球电动化战略,2025 年前推出 80 款全新的电动车型也并不难理解了。

车型增多之后,如何定位对于大众来说也有着不同的看法。「关于纯电动车,并非续航里程越长,这款车型就越好。当然,根据车主具体的用车需求,具有适合的续航里程是重要的。」海兹曼说,「从另一方面来说,续航里程越远,电池就要做得越大,整车就越重,电池部分的成本也就越高。另一种种情况下,车型设计也可以比较紧凑,车身更轻,加速性能更好,驾驶的乐趣就会更大,而不是单纯的强调续航里程。当然,我们也可以根据客户的需求提供多样的续航里程选项。」

今年 6 月,大众纯电动赛车 I.D. R Pikes Peak 改写了派克峰国际爬山赛的历史记录,成为了百年以来首次成为冠军的电动汽车。这其中则有一个有趣的插曲,大众在公布汽车参数的时候相当的保守,以至于真正夺冠后在现场的讨论中才得知汽车的性能是更好于参数的。

设计驱动力与「新出行」

当电动汽车成为基础之后,真正的智能汽车、自动驾驶、新的出行解决方案则会以更大的想像空间应运而生。

除了已经量产的全新奥迪 A8 的 L3 级自动驾驶技术之外,被很多人忽视的是大众汽车集团在 2017 年日内瓦车展上展出的 SEDRIC 无人驾驶概念车。虽说是概念车,其实背后基于纯电动车 e-glof 打造自动驾驶车队已经在美国展开路测了。

更重要的是,在大众德国的埃拉·莱辛汽车测试基地体验这款 L5 级 SEDRIC 无人驾驶概念车时,你会发现除了自动驾驶技术,大众对于自动驾驶汽车的「叫车」流程、软件设置、交互设置都做到了极致,或者说创造了一个几乎零学习的交互体验。

在 App 上下单,选择颜色,车辆到来时快速识别接自己的 SEDRIC。同时车辆到达上车点时,SEDRIC 会播放音乐、闪烁灯光,车载蓝牙自动连接到用户的手机后,还会在车门显示屏上播放欢迎的字样等等,这一系列交互体验的设计则源于大众的「设计」力量,设计开始占领更加重要的位置。

「如果驾驶不再是中心焦点,那么界面设计、控制逻辑、内部概念和信息娱乐包都将发生根本性的变化。而此时,我们就应该更加注重设计的力量。」大众集团设计总监、保时捷设计总监 Michael Mauer 说。

因此,大众在这样的新出行时代,甚至拓展了很多新的设计职位用来设计自动驾驶的体验,用来设计未来移动出行的体验等等。「提供以人为本的移动出行解决方案是大众汽车集团(中国)的核心目标。」海兹曼说。这其中「以人为本」、「移动出行」、「解决方案」成为了最值得关注的几个关键词。

在出行方面,大众的野心也足够大。去年 12 月,在 TechCrunch Disrupt 技术盛会上,大众集团发布了旗下第十三个品牌 MOIA 的名字。MOIA 来源于梵文,寓意「魔法」。这个全新的「移动出行」品牌将拥有自己的电动乘用车,并服务于移动出行服务领域。

MOIA 虽然是由大众创立的子公司,但它却更像一个创业公司的氛围,更年轻的成员与更扁平式的管理。CEO Ole Harms 表示 MOIA 的目标是在未来 10 年内成为移动出行服务方的前三甲,同时和大众的传统车辆销售业务一起成为大众的业务支柱。

「通过 MOIA 的服务,我们可以不断累积经验。短期内我们要学习了解客户对于这类共享移动出行解决方案的需求度以及接受度。比如在一个地区推出某项服务需要多少辆车,一辆车平均载客数是多少,投放之后能达到怎样的利用率,等等。」海兹曼说

今年 7 月,大众子公司 MOIA 也已经开始了正式运营。MOIA 主要在德国汉诺威和汉堡两个主要城市展开,未来将在欧洲铺开。在更长远的未来,也会进军亚洲和北美市场。目前德国汉诺威已经颁发运营许可,到 2020 年该公司可达到 150 辆车的规模。试运营期间,共有 3500 人使用 20 万次,下一步将使用户群扩大到 15000 人。

「MOIA 希望提供介于公交车和打车软件之间的一种全新出行服务。」MOIA 公关及公共事务负责人 Michael Fischer 说。车辆可以通过手机 app 进行呼叫,同时用户之间可以共享车辆,但 MOIA 提供出行服务是欧洲化的概念,即没有自由职业司机、没有私家车参与服务。Harms 希望车辆的价格能和公交车差不多。

现阶段 MOIA 会依靠更专业的司机与更高效的调度来完成这项服务,但在未来 MOIA 同样受惠于大众汽车集团的自动驾驶技术。而据 Harms 透露,「我们的计划是在投放自动驾驶之前,就要实现盈亏平衡。」

MOIA 品牌车辆将由大众集团目前所有的车型提供,如大众 Transporter 小巴士等。最终将由一款全新的电动车辆代替,车辆将有 6 到 8 座,可能在 MEB 电动车平台上生产。

为了保证出行服务能够和大众的传统车辆销售业务一起成为大众的业务支柱,在 MOIA 之外,在大众销量最多的国家中国,还成立了大众汽车集团(中国)智能出行服务公司(Mobility Asia)及其品牌逸驾(ezia),为客户提供智能移动出行服务;同时在与滴滴出行通过共同探索移动出行项目以及智慧城市、自动驾驶和机器人出租车项目合作。

在这种种战略背后,你能感受到传统车企在新领域释放的能量足够强大,甚至超过新造车公司,只是在他们下一个必须攻下的堡垒之中,在这个过程中,战略背后的进化与效率是最值得关注的关键。

没有人到达过绝对安全的领域,总有更年轻的挑战者以更迅猛的速度出现。「如果大象能够跳舞,那么蚂蚁就必须离开舞台。」这是 IBM 前 CEO 郭士纳的名言。哪怕是 IBM 这样的昔年巨头也正在遭遇转型的阵痛,因为改变与行动是另一个世界的竞争。

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