在汽車科技領域,寧德時代智慧科技致力於滑板底盤的設計、生產、銷售和服務。
這個滑板底盤,不僅是傳統汽車底盤的簡單延伸,而是一項高度整合的、智慧化的創新。從這個裡面,也能看到寧德時代對於下一代整車開發的思考。
以下內容來自寧德時代智慧科技執行長胡國亮《重塑與蟬蛻:寧德時代的一體化智慧底盤思考》的演講。
很高興今天有機會給大家分享寧德時代在智慧底盤相關領域的一些思考。大家首先會有一個問題,為什麼寧德時代今天來講底盤?我想透過今天的介紹,能讓大家有基本的了解,我們從哪一個角度開始考慮,從電池,到底盤寧德時代是如何思考的。
整個人類工業的發展,已經經歷了三次工業革命。現在是由傳統的第三次工業革命,進入到一個發展最快的時期,也就是大家說的工業4.0。前三次工業革命,汽車人遇到的問題是,一個交通工具屬性的大宗商品如何開發、如何適應市場的需求,如何提高車輛安全、效率。
在此情況下,可以看到過去汽車產業有一個基本不變的定律,也就是說,汽車產業引領者基本上是能夠獲得規模的人,透過更大的量來降低產品的成本。從最初的機械化到電氣化到電子化,一直不停地用汽車產業的技術發展、迭代、創新,推動整個產業的發展,這是一個以交通工具屬性推動的大產業。
過去一百多年,整個產業發展也基本上印證了這樣的規律,在這個前提下可以發現,整個產業會越來越集聚,特別是量集聚、資本集聚。所以,最後形成了2000年前後行業會談“三大三小”,出現了行業裡面OEM數量急劇減少的狀況。
但進入21世紀之後,我們看到的情況發生了比較大的變化,尤其是最近這5到10年裡面,我們發現電動化、智能化、場景化和各種新技術的引入,加上人群消費觀念、人群消費能力的差別,也導致整個新生代對車的需求改變了。
過去的購車主體喜歡的是比較中庸的,可靠、空間大、性能好的車型,而現在的90後、00後,Z世代,他們的消費觀念發生了很大變化。我們看到現在的新生代買一輛車和不買一輛車可能不再以它的底盤有多紮實、動力有多好為依據,可能是眼緣,一眼看上去不夠漂亮,可能是看有沒有提供兩房一廳或三室一廳,可能因為沒能提供冰箱、沙發、大彩電,導致購買慾望改變了。
今天汽車這個大宗商品在交通工具的屬性上,已經逐漸附加上更多的消費品、生活、空間相關的屬性。所以,我們看到的是產業正在“蛻變”,這個和賈老師定的主題“蟬蛻和改變”非常契合。
整個產業和需求發生了很大的變化,可以看到市場更多是由需求拉動的。前面的論壇提到了,很多時候我們的問題不在於我沒有辦法把這個產品做出來,而在於我不知道做出什麼樣的產品才能滿足使用者的需求。
基於這樣的狀況我們可以看到,今天尤其以中國為代表的汽車市場非常“卷”,“卷”到最後大家賺不到錢,捲到最後大家發現整個行業裡面所有的OEM和Tier1都很苦。我們到底在「卷」什麼?
首先汽車產業最重要的點是安全,所有車廠都在安全這個基礎上競爭。然後可能更關注的是客戶到底要什麼,可以在腦中數一下今天主機廠制定的賣點都有什麼。
當我們談到新勢力的時候,會發現他們建立品牌差異化、贏得市場的點已經遠遠超越了傳統交通工具動力、底盤的屬性。
我們經常講“四化”,現在用戶更多買單的是智慧駕駛、智慧座艙、智慧網聯、數據互動、造型。我們看到一輛車更多地回歸了“人性”,這些都是為人服務的,終端用戶能夠感知到的。所以,我們可以看到,很多使用者體驗是取決於車裡面的智慧、互動、造型相關的屬性。
這種情況下我們在想一個問題,也是今天我們能看到的,在行業裡面能夠取得成功的這些車企和車型,絕大多數都是在以下五個方面做到了極致。
有些把重點放在高度智慧化整車上;有些放在極度個性的造型設計上;有些把焦點放在高效率的營運上。
同時,我們可以看到還有兩個點是必不可少的,雖然它們不是直接擺在面上的競爭點,但是它們是高效率的支撐。
一個是高效率電動化的底盤。現在電動車的競爭無論是競爭成本,還是競爭續航里程,還是競爭底盤的壽命,這些基本上都是在電動化的領域裡做競爭。
一個是極致迭代速度。現在的行業太“卷”了,中國講“卷”的時候不僅僅是成本上很“卷”,不僅僅是拼性能,更多的是迭代速度極高。當國外需要三年甚至四年開發一款車的時候,中國市場兩年半到三年如果沒有車型迭代,這樣一家公司基本上會被市場逐漸淡忘。所以,汽車的極致迭代比較是類似消費品、類似IT產業的迭代思維。
這五個要點是我們看到當今產業內成功者的核心要素。寧德時代在電池產業裡面,在賦能全球企業更好、更快地推進電動化進程中,我們能做什麼。如果產業和客戶想要實現剛才那五個要點,我們從電池技術和底盤系統效率上能否做一些工作?
我們仔細分析研究後,結合自身的特質發現,五個要素裡面,前三個要素和主機廠、使用者直接相關,主機廠、移動出行商最理解在這種場景下針對什麼樣的人群需要做什麼東西。這些翻譯回去,在整車開發上,基本上就意味著整車造型、整車智駕、整車座艙、整車互動等所有數智化的工作,這些聚焦在上車體的工作由主機廠、移動出行商去完成,這是最合理的,這條路徑最短,效率也最高。
同時我們看到現在的電動車底盤好像也不是很完美。為什麼不完美?市面上大部分的電動車是由傳統的ICE底盤改造,它並不是真正的電動車底盤。現在國際大廠開始建造下一代的純電動底盤,儘管也不是特別理想,但大家都在做這件事。
在中國,每個車企要新推出一代車型的時候,推一個平台,就要重新考慮如何建構一個基於傳統ICE底盤經驗的電動車。我們說這是一輛純電動的車,但架構卻延續了超過一百年的傳統架構。
傳統架構的特點是,車的設計是以傳統的白車身為基礎,是傳統的籠式車身。傳統架構上整輛車的結構、安全都是圍繞著車身建造的。即使是底盤這樣一個如此關鍵、如此重要的部件,也是建築在白車身的基礎之上,架構上增加了前後橋和前後段形成的。
如果車廠要同時進行上車身和下方底盤的工作,需要的資源和人力會非常多,開發週期會非常長。正是因為傳統造車和傳統車架構有這樣的問題,才導致了這樣的局面。
還有一組產業數據:2022年中國新能源車市場賣出500多萬輛車,總共400多個車型,這裡面只有幾十個車型平均月銷量過萬,佔總銷量一半以上,剩下的300多款車加到一起總銷售量不到一半。
在這種情況下,低銷售車型有沒有存在的道理?實際上很明顯,存在即合理。因為這些車型是為了滿足某個特定領域和某個特定市場的使用者需求。在這種情況下,主機廠沒有辦法沒有必要從頭到尾,從上到下,開發一台完整的整車和整車架構。否則開發成本極高,開發週期比較長,最後導致在競爭中沒有辦法獲利。這也是我們產業「內捲」的一個核心問題。
寧德時代從策略上考慮,我們董事長(曾氍群)明確地提出三大路線。
第一條路線,移動式化石能源的替代,也就是車載電池。第二條路線,固定式化石能源的替代,是做儲能。但我們的下一步是希望公司轉型去做第三條路線,就是電動化和智慧化結合的應用。
電動化和智慧化結合的應用不僅僅在於車,但是在車上面我們在考慮以我們的能力和優勢,能否幫助這個行業打造一個新模式,讓整個行業能夠很好地得益於這樣一個新的架構和模式,來開發出有競爭力的底盤和電動車。
所以,我們在寧德時代的體系內專門做了一個研究,基於電池技術做進一步研發拓展。在拓展過程中,我們和全球的主要客戶不只一次地討論過「電動車和純電動底盤最核心的問題/特點是什麼」。在過去的四、五年時間裡,大家得到的共識是:純電動車底盤設計最大的問題是電池。
所以,一方面,大家在不停地推電池的成本、效能、能量密度,但是另一方面我們同時在考慮是不是應該把所有的續航、充電、成本焦慮壓給電芯。後來我們得到了一個答案:整個底盤設計尤其是乘用車底盤的設計,傳統的設計想法是以底盤的機械架構為核心,最後把機械架構前後橋中間留出一塊給各個供應商,例如電池廠把這個空間填滿。這時候,電池設計是以機械架構給出的邊界為核心。
現在行業裡面達成共識的是,如果要做一個完好的電動車底盤,充分發揮電池、電動驅動和電動車的優勢,我們應該改變觀念,「Build Around Battery」。以電池為核心構建整個底盤架構,這句話聽起來很容易,但是當我們落地的時候就發現,以電池為核心構建整個底盤,我們需要把電池能量倉和電池包子部件變成底盤的核心。
既然要變成底盤的核心,我們再考慮是不是索性把電池包進行拓展,把電池包的邊框和機械結構進一步地延伸,在電池包的前部延伸出車架,在電池包的後部延伸出車架,在電池包的內部讓它承載更多的車架、機械結構相關的功能。
基於這個思想,寧德時代創造了一個新產品,我們取了一個名字叫做「CIIC」一體式智慧底盤,「Integrated Intelligent Chassis」。
這個產品最核心的點是以電池為核心建構一個底盤,同時實現上下車體同步開發,後者產業已經夢想了很久,但一直沒有真正實現解耦。所以,我們在開發過程中,把上下車體解耦當作另一個核心。如圖所示,這是一個實體底盤,,一個獨立的可以自行駛的滑板底盤。
基於這樣的滑板底盤結構,我們實現了與上車體的機械、電器、軟體、功能多維度地解耦。
同時,實現了滑板底盤之後,各個介面需要有非常嚴格的技術要求,我們強烈建議在整個產業內部能夠形成各個介面的標準化。
從滑板底盤的角度來看,為了實現機械結構、電子結構和軟體架構的解耦,我們在底盤E/E架構上做了比較多的工作。在這種情況下(上下車體解耦的情況下),以底盤域控作為整個底盤的“小腦”,配合上車體整車智能、整車計算中心或者座艙域、智能域,來實現完整的整車功能。
在這樣的設計中,我們形成了以底盤網域控制器為核心的三大控制中心。
首先是運動控制中心,主要實現底盤X、Y、Z方向的控制。但是我們不依賴上車體,也就是說所有的執行都需要透過底盤域控(SICC)對下面的轉向、煞車、懸吊等所有的運動部件形成運動控制。這裡面的運動控制既要支援目前L2人機共駕,也要進一步升級支援未來完全解耦的L4以上的無人駕駛。為了實現這些目標我們必須在軟體架構上實現對應的上下功能之間的解耦,實現冗餘設計和安全設計。
第二是能量中心。為什麼寧德時代要做滑板底盤?我們的出發點不是傳統的底盤性能,而是聚焦電池、電驅、電控的效率,所以會從充電、配電到放電,從熱管理到電驅,在每個環節實現底盤的「三電拉通」的設計。這種設計本身並不是一個很特殊的東西,因為電池要保持在一定的範圍內工作效率才最高,電動驅動也是一樣,整車的控制也是一樣,所以,我們會開發以多元熱泵為核心的一體化的熱管理系統,讓我們改善以能量為中心的使用者體驗。透過「三電拉通」的設計之後,讓用戶體驗到可以10分鐘充滿電,充到三四百公里的續航里程,可以在溫度很低的時候實現更高地續航里程保持率,這樣可以解決用戶焦慮,同時可以以最好的能量管理的方式減少整輛車的電量。尤其對於營運而言,營運企業非常強調營運效率,例如像計程車,如果電耗每百公里減少10%,生命週期的成本要降低多少?
第三是資料中心。整個底盤以上下車體解耦的概念實現一體式的滑盤底盤之後,整個底盤對上車體完全透明,透過SICC,把底盤的運作資料、控制資料、軟體邏輯控制都可以交給上車體。這裡我們會做一個以底盤SICC為核心的資料中心,我們可以把資料提交給上車體,會提交到雲端,可以是客戶的雲端,也可以是我們的雲端,一起來做資料的處理。同時,在整個過程中,我們可以提供相應的SOA服務。
我們是以SDV(Software Defined Vehicles)軟體定義汽車的架構去完成我們自己的軟體開發系統和以底盤為核心的作業系統的基本架構。我們希望圍繞著這三大中心,能夠提供客戶一個簡單易用的產品。
當然,我們講的所有這些功能的前提是,作為車最基本的安全需要有保障的,這是寧德時代一直堅持的基準線,如功能安全、電池安全、結構安全、資料安全、網路安全等等。
在滑板底盤上我們實現了「NP」設計,也就是無熱擴散的設計,電池不會燃燒。在這樣的前提之下形成的產品,就能夠支撐寧德時代實現當初想做的事。第一我們要把電池做好,第二才是擴充電池的業務,像是智慧化+電動化的滑板底盤領域的應用。
2019年公司在IAA上發表了CTP1.0第一代電池到電池包的成組技術。經過迭代,CTP2.0、CTP3.0前兩年都發布了。 2022年CTP3.0技術獲得了《時代雜誌》最佳創新獎,它的能量密度做到了整個行業最高,搭載公司電池的極氪的車已經實現了千公里續航。
下一步,CTP技術會演化變成一個把電池整合到底盤的CTC技術,它的體積成組效率會進一步提升,和傳統電池包來比,有超過10%的提升。
這種新型的技術會進一步減輕電化學體系的壓力,讓我們能夠在同樣續航里程需求的情況下,可以使用能量密度較低的電池。例如,用CTC技術可以使用磷酸鋰電池來實現90度左右的電量,實現一千公里左右的續航里程,過去只有三元能做到。
正式基於這樣的考慮和規劃,我們進入到一體化滑板底盤的領域,希望和各位同仁一起,把智慧底盤技術和寧德時代的電池技術結合起來,這個結合的初心並不僅僅是因為我們從技術上可以做,而是創新驅動的產業價值。
創新的最終目的不僅是把科技做出來,更是實現科技普惠。透過我們的創新,讓我們的市場,讓我們的客戶,讓我們最終的消費者,能夠享受創新的技術所帶來的好處。
所以,我們希望透過這樣的產品形態和業務模式,讓每月銷售不到一萬台的客戶,讓這一部分用戶需求,可以透過簡單易用的、開發成本極低的、開發週期極短的、70 %-80%性能經過法規驗證的滑板底盤來實現,讓這部分市場能夠實現盈利、消費者需求能夠滿足。我們希望這部分個人化用戶需求和市場,不再需要走一遍大眾、通用幾十年來以大規模量產實現技術和成本優化的路。
我們希望需要三房一廳的人可以享受三室一廳,需要彩電冰箱大沙發的人可以享受彩色冰箱大沙發。我們希望透過滑板底盤實現化學體系降級帶來的成本優勢,實現「三電拉通」之後帶來的效率優勢,實現整合的一體化設計帶來的空間優勢,實現讓客戶沒有續航焦慮、沒有充電焦慮的體驗。
最重要的是,現在這一代不可能接受一個產品驗證SOP之後八年、五年不換代,更重要的是上下車體分開之後,可以透過各自的演進、迭代共同進化,平行開發,實現上下車體都可以迭代,讓我們的車的屬性變得更像手機這樣的消費品的屬性,具備進化的能力。
在此情況下,我們希望用一個創新產品,釋放合作夥伴的雙手,不再需要花那麼多的力氣從頭到尾打造每個底盤,而是更聚焦於用戶場景,讓前端的用戶需求直接轉變為上車體、整車開發的場景應用。同時我們會透過產品的迭代,去實現高速路段載人載物到城市道路的無人駕駛運物運物的場景覆蓋。
針對滑板底盤技術產品,寧德時代(上海)智能科技有限公司2021年正式成立,目前我們在臨港建立了自己的研發中心,也建立了測試基地,同時也開始佈局量產製造基地。
在一體化滑板底盤產品的開發中,我們需要和業內底盤控制系統、底盤系統、零件系統公司廣泛合作,同時我們也希望和主機廠、移動出行商一起合作,打通能量流,一起賦能合作夥伴造好車。
這個產品因為比較新,所以業界過去大家可能不太會有這樣的產品的認知。有時候大家講商用車都是這樣的,我也在這裡稍微解釋一下,商用車天然就是滑板底盤,所以大家不會在已經默認是滑板底盤的領域裡面去提這件事。
但在乘用車領域,我們的滑板底盤產品是非常創新的,它的創新點不僅僅來自上下車體解耦概念帶來的技術影響,更深遠的影響是,它可能會改變幾十年來的汽車設計和生產方式,可能會改變主機廠目前以沖焊塗總四大製程為核心的製造流程和組織方式。
在這之前我也提一句,特別希望咱們行業裡的專家和企業能和我們一起,來把我前面提到的幾個上下車體解耦的標準、底盤控制的接口等規範一起制定出來。因為智慧底盤這個產業如果沒有標準,它很難快速健康地往前走。謝謝!(鋰電派)