创见丨刘明辉:那个站在小鹏P7背后的男人

  • 2020/06/18
  • 车云网

在一汽贡献了二十余年的光辉履历之后,刘明辉决定将余下的十几年甚至更长,交给小鹏汽车发光发热。

刘明辉是一个资深汽车人。

1992年吉林工业大学毕业后,他进入了一汽,负责整车性能控制相关的开发工作。刘明辉用了第一个“八年”,坐到了一汽研究院整车性能开发技术总监的位置。接着又用了第二个“八年”,成为一汽研发院的首任汽车电子部部长。

然而当时的国内市场,只有汽车电气设计,没有汽车电子行业。随着国家“863计划”(国家高技术研究发展计划)从2000年开始推行,刘明辉和几位博士成立了一个小的课题小组,大家从读国外的文献开始了解什么是新能源汽车,组建一汽新能源汽车项目组,参加国家863电动汽车重大专项的科研项目。

到2006年左右,团队觉得新能源汽车技术足够成熟了,应该考虑产品了,刘明辉又牵头筹建了一汽电动汽车专业部门。2011年,他从电子部部长正式转任到电动车部部长。

刘明辉越发确信,技术变革越来越快:“每个人的职业生涯当中完全从事一个职业、一个专业,这种可能性是越来越小的,很多人可能面临一些职业生涯的转换,所以这个在我加入小鹏汽车时候也有所考虑。”

在一汽贡献了二十余年的光辉履历之后,刘明辉决定将余下的十几年甚至更长,交给小鹏汽车发光发热。

加入小鹏

2014年,刘明辉注意到国内开始陆续出现一些新的造车企业。

既然要迎接技术创新,车企就必须要在体制上进行改革。这也是刘明辉下定决心加入新造车的主要原因:“我自己做的是新能源,对于这样一个新的技术,它就需要一个新的机制、新的企业,才能更有想象空间。”

当他看到造车新势力非常重视在电动化、智能化和网联化等方面的差异化竞争,并且真实投入了更多资源。新造车的这些特点,让刘明辉更加坚定了选择小鹏汽车的决心。

2017年8月,刘明辉正式出任小鹏汽车副总裁,全面负责公司的动力系统工作。

加入小鹏以后,刘明辉面临最大的挑战在于,一家充斥着互联网基因的初创企业,要求积极快速地应对内部与外部的各种变化,还要拥抱这些变化。

“大家也知道小舢板和航空母舰的区别,小舢板的优势就是能够快速的感知内外部的变化,而且快速的响应内外部的变化,这是它的优势。小鹏汽车作为一家年轻企业,从组织结构、体制机制,乃至到团队到每一个人,都要具备能够适应和不断地拥抱变化的素质,这是我个人最大的感受。”

刘明辉举了个例子。传统的大型车企,对很多事情研究得非常深非常透,对各种环境和预期都能够进行非常准确的预测。有些企业甚至要做五年、十年,个别还会做将近一百年的规划。“我们曾经听到过丰田研究院,研究一些非常超前的技术,他们对未来一百年的技术变化趋势都有一些分析,企业要展望几十年上百年,做这样的规划,这样的企业往往把这一点引以为傲,非常自豪。当然我也相信,某种程度上也是他们的优势,他们可以看得很远,设立一个目标出重拳,然后获得成功。”

可在刘明辉看来,面对电动化、智能化和网联化的新趋势,想要更好地适应这种形势,更应该快速的适应变化,要有非常灵活的组织,能针对这些变化做出迅速的调整和适应。

最初来到小鹏汽车时,动力团队还不够大,只有二十几个人,几乎是从零开始。而当时的小鹏虽然使用圆柱形电池,却仍旧严格对标特斯拉,在市场上找不到更合适的电池产品。刘明辉决定将思路调整为,使用圆柱电池的同时,更注重方形和软包电池这样大的技术方向。另外建立起了整个的研发体系、产品的质量保证和生产体系。

遭遇挑战

在三电方面,刘明辉给团队定下了基本的门槛:质量和安全性、成本控制、差异化特征。

除了前两项基本功之外,在差异化层面,小鹏在电池安全、续航能力、充电能力、整车超低静音以及智能化几个维度投入了相当大的比重。刘明辉也透露,团队正在研究下一代超充技术,作为下一步的发力重点。

何小鹏经常强调,小鹏汽车是智能汽车。刘明辉就会跟他说:“我希望叫智能电动汽车。除了强化智能汽车这个标签之外,我们一定要把电动化做好,让用户能够认可小鹏汽车作为电动汽车的一面。”

对于“智能电动”这个标签,团队内部将其分解成了三个方向:动力总成、自动驾驶、车联网。刘明辉也给出了一个小目标:今年年底,在年内主推的产品上,五个方面的差异化竞争力要做到国内前三,然后再用两年时间,在国际上形成足够强的竞争力。

“我们最初在做P7策划的时候,确实遇到了很多很多的挑战。”

刘明辉回忆道,其中一个问题就是当时策划P7的时候,大家都希望做一个SUV,但是何小鹏说:“大家都做的SUV已经是红海了,我们要奔蓝海去,要不要做一个高端的电动轿跑?”

于是团队开始反复修改造型。“这个车矮了之后,造型好看。但又是偏跑车型、运动型的,驾驶室里的人坐姿还要不像跑车的躺姿,保持轿车的坐姿,所以驾驶舱也要留出足够的高度和足够的离地空间。”

最后,P7给三电团队的要求就是,要设计出一个非常矮的电池包出来。“我们当时也试着能不能把车再稍微放的高点,让电池高度不要那么矮,更好做一点。但是我们做了几版轿车的整车造型,发现就差那么30-40毫米。最终大家还是选择了1450的高度造型,没办法,就确定了110毫米的电池包。”

事实上,单纯把电池包尺寸本身缩短,难度并没有那么大,但与此同时还要保持整车的续航能力。刘明辉最初设定的续航数字其实并没有现在这么长,可顺应国内市场的变化,P7的续航从一开始的550公里,提到了600公里,不断提升要求。

“两年前大家觉得做到550公里就够了,但是随着技术进步和市场大的趋势,小鹏觉得要想保持领先,还要不断加强。”刘明辉个人也不支持无限延长续航,但是对于P7这款车的定位而言,一台中高端偏运动的轿车本身,续航能力就要足够的强。

电池包做薄、电量足够充足、还要保证绝对的安全性,这样三个卡死的指标直接框定了刘明辉团队的工作难度。

电池高度降低,就要从电芯、电池管理和电池包这三个角度做努力。“像电芯我要做到80到82毫米,比原来的电芯降低十几毫米。大家都知道电芯的头部和端部这两端的高度不能轻易动,涉及到它的可靠性和安全性。也就是说,电池的总长度中,实际只有中间那一段是它的有效长度,是能够产生能量的长度。”

如果要降低电池包高度,必须要控制好头部与端部降低的量。为了保障电池的材料、保障安全性的同时,提高它的能量密度,小鹏也与宁德时代在电芯方面进行了很多联合研发的工作。“从整车到电池包系统,我们把对电芯的运行工况、安全要求提给供应商,他们设计,我们来审核,最后一起做验证。”

电池的管理系统(BMS)和电池包层面,则完全由小鹏汽车自己负责。如何把电池包的高度压低?还要保证它的强度、刚度,同时还要保持里面很好的冷却性能,还有电池包本身的总体布置……刘明辉团队花费了很大的心思。不仅如此,在车上,他还要考虑车辆的碰撞性能,正面碰撞、侧面碰撞,还有车辆的一些极限工况、托底等等,都要对电池包进行很好的保护。

最后在电池的管理系统层面,要让电池足够安全,又能发出足够的电量,电池的管理系统对电池的荷电状态(SOC)和电池的健康状态(SOH)的计算精度要非常高,这样才敢贴着边界用。

“用到极限,又能保证安全性能”,就这点而言,小鹏的三电团队解决了非常非常多的挑战。“应该说,当前我们110mm的电池高度,目前市面上的车中我们是高度最低的,同时能量密度又是最高的。”

在最重要的安全性上,刘明辉要求保重要的实验采取双倍以上的余量来进行测试。比如说电池的防护性能,大多企业做的是IP67的标准——一米深的水半个小时。小鹏则以IP68的标准进行测试:“我们给它的定义是一米深的水48小时,这个远远超出行业标准。”

迅速决策

关于小鹏P7在动力方面的决策考量,刘明辉也直接给出了答案:

Q:未来小鹏是否考虑使用磷酸铁锂电池?

刘明辉:目前我们在短续航的配置版本中有所考虑,现阶段也在做开发。

关于电池结构层面,小鹏考虑向无模组电池发展。目前也在跟我们的供应商伙伴在讨论这个应用的可能性,虽然目前我们还没有已经投产的产品,但我们下一代产品是有这个规划的,正在开发。

材料方面,我认为高镍三元未来仍然是一个主流方向,直到下一代电池出现,它的应用主要还是在中高端车上,一个是要求能量密度,要求大续航里程,另外一个就是成本,这是我对于高镍和三元的看法。所以,目前小鹏汽车仍然在用,当然我也看到后面的问题,大家也在提它的安全性。

电芯,我们跟供应商伙伴讨论的是PPB级的,再加1000倍(10的三次方),要做到这个级别的安全性。实际上特斯拉的安全系数比起传统车企是要高的。但是今后大家的水平都在提高,小鹏汽车会争取做到10亿级的PPB级,这样安全性的问题基本上可以得到解决。

关于目前提的比较多的磷酸铁锂,我认为现在看也是个趋势,它主要满足的中低端车对成本的诉求,这是我的个人看法。当然在安全性方面,大家对它更有信心,但是我个人认为仅仅讲电芯这个层面,811和磷酸铁锂之间没有大家想象的那么大的差别。

相反如果我使用811的时候,我在电池系统层面、整车层面,会用更多的成本、采用更多的措施保证它的安全。磷酸铁锂,大家会在这方面减少措施,要发挥它成本的优势。实际上最后综合起来,两者不会有太大差别。

所以这两个方面的技术我们都不排斥。我们认为这两个技术是适用于不同车型不同用户的不同需求,短期看三到五年,到2023年、2025年之前,我觉得这两项技术仍旧是主流。未来在固态电池、新体系出来之前,我们还是要把这两个技术用好。

Q:小鹏为何同时选择方壳和软包两种电芯方向?

刘明辉:小鹏汽车目前采用的策略短时间内还是采购电芯。目前我们是两家供应商并存,因为我们车型的需求不一样,所以不同厂家电芯的特点也不一样。

我们的车是以电池为中心进行设计,那么电池包最初的架构就考虑到我要用一个电池包的外扩尺寸,通过改动内部的结构,然后适应不同电芯。所以首先我采用不同电芯,确保对车没有影响,对车的开发没有影响,这个往往是成本的大头。

团队只改动电池包的内部,改装相对少,同时有很多件可以借用,这两者同步开发,开发周期短。另外,当初我们做的工作就是针对两种电芯自主开发电池管理系统,我要做的工作主要是标定,在策略上一个平台就可以完成。

Q:电机方面的设计特色,以及优势?

刘明辉:首先优势的地方在于:

第一个,我们这个电驱系统是一个高度集成的,在可靠性和成本各方面都有了非常大的优势。

另外这个尺寸也可以做的很小,所以我们能够做到2.0的能量密度。但是相比特斯拉2.1的能量密度它又略弱一些。因为特斯拉的Medol 3采用的是油冷,但是用油冷的话成本上现阶段不划算,这是团队当时的考量。

第二个,功率,200千瓦目前国内在售车型中基本没有,其他公司仍然在开发当中。

第三个,电驱系统的效率和噪声。在噪声方面,我们优于特斯拉,在很多阶次上都优于特斯拉。


下一步我们要提升的方向:

第一个,功率器件。我们希望如果稍微激进点,在2022年、2023年左右,小鹏能够采用和碳化硅相关的产品。

第二个,目前我们的电驱系统开发,更侧重中国工况。现阶段我们这套系统在低速段效率非常好,下一阶段我们要把高速段更佳优化。

第三个,噪声效率。我认为未来电驱系统的竞争,主要竞争的就是噪声、效率和成本,所以下一步我们还要持续在这方面推出新技术来。

第四个,成本。通过进一步加大集成度、改进设计方案、采用新技术来降低成本。

Q:小鹏P7在中低速段和低速段的效率如何取舍?

刘明辉:为了提高整个系统的效率、减小尺寸,我们倾向于把整个的转速提高。但是转速提高带来的问题,一个是噪音控制会难一些,这个就是加工也会难一些,在成本上会会受制约。因为目前国内因为速度提高之后,主要还是在减速器上面,适应高转速的减速器的加工目前国内的工艺实现起来还是有些难度。

技术上是一方面,另外主要还是在投入上,它需要上一些加工精密度更高的设备。所以把电机转速提高这件事,我觉得技术不是主要的,更多地是一种平衡:平衡性能、成本和资源。

Q:P7作为一个双电机版本,而且是一个性能提倡的车型,为什么还是采用了永磁同步电机?

刘明辉:实际上现在来看,感应电机和永磁电机两者在成本上没有太大的差别了,差别其实是在设计、制造这个层面上。在国外略有不同,是因为稀土资源的问题。

第二在安全性上,永磁同步电机也做的足够好。所谓的安全性问题有的厂家还在提,我认为是比较靠后的一些厂家,他的技术能力太弱。

现在看真正两者的区别在效率上,而且两者的效率的区间不一样。永磁同步电机它的高效区主要集中在低速段,感应电机在高速段效率好。

这样的话,如果你这个车城市工况更偏重的话肯定是永磁电机好一些。然后在高速段,现在永磁电机做的越来越好,如果匹配做得好的话,其实和感应电机的差别也没有那么大。

第二个区别可能是更重要的。当这个电机不输出扭矩的时候,咱们简单理解是空转、零扭矩的时候,永磁电机仍然会有功率消耗,比如消耗大0.7千瓦的功率消耗,感应电机没有,这是两者的特性决定的。

如果你这个车是四驱的,大部分时间只需要其中一个桥驱动就行了,因为没有那么大功率需求。前后驱同时驱动的工况,只有在急加速等一些内部工况才需要。这个时候如果你用永磁同步电机,你一个桥是驱动没问题,另外一个桥的电机是随转,零扭矩输出,但是有功率损耗。如果你这个桥用的是感应电机,它的损耗会很小。

所以总结下来,在高速行驶,然后你又不加速的时候,比较小的加速,这个时候如果你其中一个桥,就是随转那个桥用感应电机会好,仅此而已。

但是其中一个桥用这个感应电机它会有负面影响:

第一, 前后桥的电机不一样,你要采用两个产品平台。

第二, 目前国内外感应电机的资源非常少,在成本上也不合算。

如果考虑到我们在用户实际使用的时候,很少跑高速,对高速电耗又不那么敏感的情况下,全用永磁电机会很好。

目前我们全是用永磁同步电机,我们也注意到原来特斯拉全是感应电机,因为特斯拉是2003年成立的,它的第一款车是在2008年。那个时候确实历史上感应电机那些优势都是存在的,它采用感应电机是没问题的。

但是你能看到,它也在用永磁电机。国内比较明确的趋势就是永磁化,个别的会用到感应电机。因为这个除了我刚才前面分析的技术以外,和这个趋势有关,如果你不顺应这个趋势,你即使说这个产品对你合适,但是你找不到资源,也是很麻烦的事情。

Q:小鹏P7为什么没有使用热泵空调?

刘明辉:我们下两款车型会采用。

主要因素是在成本上,使用热管空调大概要1000多块钱。

第二个是资源,可靠性、耐久性、质量过关的资源,我们当时在开发的时候不是很好找。热泵空调当时我们也做了一些对比,在零下10度以下,它的能耗很高,它和PTC这种加热的模式两者区别不大、优势不高,它只在零下10度以上那一段作用比较好。


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