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小鹏刘明辉:3年内打造国内第一动力系统,吹牛?还是真实力!

刘明辉博士,小鹏汽车副总裁,曾任一汽技术研发院副院长,自2000年参与国家开展的“863计划”以来,涉足新能源汽车行业近20年,是一位不折不扣的新能源造车巨擘。

小鹏刘明辉

自从2017年加入小鹏汽车,刘明辉一直在负责三电系统方面的研发工作,自然也包括时下正热的小鹏P7。

6月12日,我们针对小鹏的三电系统,对刘明辉博士进行了一场线上采访。关于小鹏P7在三电方面蕴含的诸多技术细节,我们或许可以一一为大家揭秘。

小鹏三电的独到之处

“小鹏汽车在三电方面有什么突出优势?期望突出怎样的标签?”当我们向刘明辉提出这个问题时,他向我们强调了几个关键词:安全、续航、智能、以及快充。

安全是刘明辉首先提到的关键词,这里指的不仅是电池安全,还包括了整车的主动安全、被动安全、电动汽车特有的高压安全等等。当然,电池安全依然是重中之重,但在其他方面,小鹏做到了“不输给传统燃油车的水准”。

在三电方面,刘明辉还十分看中续航能力。对于电动汽车来说,优秀的续航表现,靠的不仅是更高的电池能量密度和更大的电池装载量,整车的能耗要足够低才行,而这反映到三电系统上来说,则意味着电驱系统的效率要足够高。”

小鹏刘明辉:3年内打造国内第一动力系统,吹牛?还是真实力!

第三个关键词是智能。小鹏一直强调自己的产品为“智能汽车”,而刘明辉也十分认同这一点,但这与三电系统也有很多的结合:

•通过对动力系统的数字化,小鹏P7在开发过程中节省了大量时间,通过模拟减少了大量的实物验证,同时也更好地控制了生产过程,提高了生产效率。

•动力总成通过互联网,可以将数字特征实时上传,小鹏通过大数据分析,甚至可以监控到每颗电芯的运行状态,及时排除安全隐患。

第四点:充电。对于电动汽车来说,充电能力的好坏,会直接影响用户体验,所以在小鹏看来,快充的性能至关重要。就像刘明辉在采访中所说:“小鹏P7有很好的快充能力,我们也在研究下一代超充的技术,这也是我们下一步的发力点。”

薄了30mm的电池组,带来的化学反应

关注小鹏P7的朋友都知道,P7在三电系统方面有一个非常独特的地方,那就是它的电池包厚度只有11厘米。小鹏为什么要这么设计?

“其实我们一开始也不想的,”对于110mm的电池包,刘明辉似乎很是“苦恼”:“当时做P7策划的时候,本来是打算做SUV的,但何小鹏说了,大家都在做SUV,已经是红海了,我们要奔着蓝海去,做一个高端点的电动轿跑。”

但是轿车跟SUV不一样,轿跑跟普通轿车又不一样。首先轿车要比SUV低矮,这样车内可利用的空间就小很多。而轿跑跟轿车相比,要更运动、更漂亮,对空间的限制就更大。

小鹏刘明辉:3年内打造国内第一动力系统,吹牛?还是真实力!

据刘明辉介绍,在设计P7的过程中,团队针对P7的造型做了大量的方案,但小鹏内部一致认为P7作为一辆轿跑,应该尽量做得低矮。“当时做了两版造型。其中一个版本的车高是1480mm,另外一版就是现在的1450mm,对比下来,大家觉得还是1450mm的好看,于是在这个高度下,电池包的高度就只能被压缩到110mm。”

110mm的超薄电池组所带来的的优势是显而易见的:小鹏P7凭借1450mm的车身高度,保证了流畅美观的轿跑造型的同时,让车内的空间没有被电池组侵占,空间表现堪称C级。当然,流畅的轿跑造型也让P7的风阻系数降到了极低的Cd 0.236,优于Model S的 Cd 0.24,并最终实现了更高的续航表现。

绞尽脑汁,与宁德联手攻克难关

电池包并不是想做薄就能做薄的,即便对从业已逾20年的刘明辉来说。

单单要把电池包做薄并不难,但P7是一辆定位中高端的车型,小鹏不仅要把电池做薄,还要保证这辆车的续航能力。在最初,小鹏内部为P7的设定续航里程为550公里,但随后被调升到600公里,在设计过程中,市场需求不断在变,内部对P7的续航要求也在不断变高。

“我本人并不支持无限制的续航延长。”这是刘明辉的观点,但他明白,P7作为一辆定位中高端的轿跑,需要足够优秀的续航里程来做背书。

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但将电池包做薄,不单单取决于电池包本身,刘明辉感叹道:“电池组的高度做低,从电芯、电池管理和电池包这三个角度都要做工作。”

电芯的结构是基本固定的,头部、端部这两端的高度是不能轻易改的,因为这涉及到它的可靠性和安全性。这样一来,要想降低电芯的高度就只能从电芯的中部下手。

但电芯的中部,正是它的“有效长度”,也就是主要存储能量的部分。贸然降低这一部分的高度,会对电芯的能量密度造成影响。针对这个问题,小鹏联合电池供应商,在电池的材料、结构和安全性方面进行了联合开发,做了许多尝试,最终得到了一个令人满意的结果。

P7的电池包和电池管理系统(BMS),则完全由小鹏汽车自主研发。在电池包方面,如何把电池包的高度压低,同时保证它的强度、刚度、以及冷却性能,是小鹏面临的最大问题。同时,降低高度的电池包应该如何布置,通过什么方式布置、连接,三电团队都做了大量的工作。

而电池的管理系统(BMS),由于其重要性,对参数计算、预测的精度要求非常高,同时还要设计各种电池安全的保护策略,所以在针对超薄电池包的开发中也遇到了很多问题。但自主研发的BMS可以为P7带来非常多的优势。例如,前不久小鹏P7就通过一次OTA更新,对BMS系统进行了升级,为各个版本的P7提升了续航表现。

虽然电池组只是降低了30mm,但小鹏的三电团队面临的问题是多且复杂的。好在最终结果是好的,就像刘明辉的评价:“我们110mm的高度(的电池包),是目前市面上量产车中高度最低的,同时能量密度又是最高的。”

超60万公里技术验证,确保电池组安全

对于电动汽车来说,电池安全是重中之重。而P7只有11厘米厚的电池组,会不会非常脆弱?我相信这是大家都会有的疑虑。但刘明辉表示,针对电池包的强度刚度,小鹏已经做了足够的安全设计。

首先,P7的电池包和车的地板是一体化的设计,通过强螺栓连接,电池包的下箱体和汽车的底板高强度连接成为一个整体。对于电池包的下箱体,小鹏对其做了大量的强化设计,例如采用高强度铝合金的桁架结构、大量的钢板拼焊等等,这些安全手段都可以提高电池包的安全性,所以电池包的安全性,应将它与汽车的地板作为一个整体来看待。

小鹏刘明辉:3年内打造国内第一动力系统,吹牛?还是真实力!

而对于这些电池方面的安全设计,小鹏也做了充分的技术验证:

•振动:通过强化振动测试,模拟电池包在长时间用车后的表现。目前市面上主流的测试标准是模拟6年60万公里的工况,而小鹏的实际模拟标准要高于这个标准。

•挤压:通过挤压测试,模拟电池在遭遇车祸时的表现。小鹏的标准是给电池总成施加100kN的载荷,相当于给电池包施加10吨的力,要知道,一辆轿车其自身重量也不过一两吨。

•冲击:在事故发生时,电池组可能会受到极大的瞬时冲击,对电池组的连接是一个考验。小鹏在冲击测试中的加速度标准是最大25G,这相当于25倍自重的冲击加速度。

经过多重安全设计和测试,小鹏对这款只有11厘米厚的电池包的安全性有着很强的信心,就像刘明辉说的“在它的强度和刚度上是绝对让人放心的”。

远超行业的电池测试标准

前不久,关于三元锂电池的安全性在网上引起了激烈的讨论,而不时发生的电动汽车起火事件又一次次地打击了消费者对三元锂电池安全性的信心。

但在刘明辉看来,小鹏在三元锂电的安全性方面做到了“万无一失”。

“最根本的在电芯层面上。”要保证三元锂电的安全性,电芯自身的设计成熟度是根本,小鹏P7首先选择了开发足够成熟且使用足够广泛的电芯,从根本上为电池安全打下了基础。

其次,小鹏对电芯的质量一致性有着极高的要求。一般来讲,汽车行业对零部件的质量要求为PPM级(百万分之一),但小鹏对供应商提供的电芯质量要求为PPB级(十亿分之一)。在这方面,小鹏通过驻场工程师等手段,在电芯生产上与供应商有着大量的协作,以在电芯层面保证产品质量。

第三,小鹏在电池包和BMS层面做了大量的开发,例如前文提到过的,通过互联网,BMS可以将采集到的数字特征实时上传,可以监控到每颗电芯的运行状态,例如电压、电流、温度等等,通过大数据分析,针对数据异常的电芯系统会及时发出预警并尽早干预,以第一时间排除安全隐患。

“另外,我们做了非常多的测试,”刘明辉强调,“包括国家最新发布的电动汽车安全的强标,我们很多地方是超过它的标准的,比方说前面我提到的防水性能。所以在安全性方面,我们非常有信心。”

目标:三年内,做到国内最好

小鹏的三电系统团队已成立逾三年,在小鹏P7上交出的答卷无疑是令刘明辉满意的。那接下来,小鹏的三电团队将向着怎样的目标去发展?

刘明辉解释道,P7是目前小鹏的旗舰车型,也是细分市场中极具竞争力的车型之一。小鹏对P7的定位是“智能电动汽车”,智能和电动是P7的固有属性。而如果将这两者继续细分,实际上还可以分成三个部分:三电系统、自动驾驶、以及车联网。

小鹏刘明辉:3年内打造国内第一动力系统,吹牛?还是真实力!

三电系统对于电动汽车的重要性不言而喻,它直接关乎到整辆车的用车体验和各方面成本,可以说是一辆车的核心竞争力。

那么对于刘明辉及小鹏的三电团队来说,如何在三电方面加大投入、形成差异化的竞争力,在安全性、续航水平、充电速度方面创造优势,就是当下最主要的目标。就像刘明辉说的:“2020年也就是今年年底,达成国内前三的水平。再用两年左右时间,做到国内最好。”

以目前P7的产品力来看,我们相信,小鹏三电团队距离实现这一目标,已不遥远。

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