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[深度] 蔚来汽车企业分析:核心技术
2022-09-30
Echo

蔚来汽车电动化技术:

自研电机电控,掌握三电核心技术

电池PACK和电驱系统自研自产,掌握三电核心技术。电机、电池和电控是新能源汽车的核心动力总成,  蔚来采用自研自产电驱动系统和电池系统→ 有助于其增强对供应链的把控,降低成本,提高利润率。



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蔚来的三电系统在南京先进制造技术中心(XPT)进行研发和生产,XPT工厂目前是中国乃至全球最具规模的三电制造基地之一,主要由EDS电驱动系统车间、ESS储能系统车间、整车试制车间组成。目前新势力中,除了特斯拉, 蔚来在三电自研自造领域处于领先地位。

电驱电控方面:蔚来自研水平在造车新势力中领先。具有超跑基因的蔚来对于驾驶性能的追求极高,从成立之初就坚持自研自产电机,也是目前新势力中唯一使用自产电机的公司,其通过全资子公司蔚然动力研发与制造车用电机和电控系统。核心产品包括感应电驱动系统、永磁电驱动系统、电机控制器以及ESS储能系统。

公司当前采用的是160kw前永磁+240kw后感应电驱动系统,双电机系统能够将百米加速提升至5秒以内,而ET7还将搭载180kw的永磁和300kw的感应电驱动系统,总功率达到480kw,百公里加速进一步提升至3.9秒,与特斯拉、比亚迪汉、广汽埃安及高合汽车一起加入“三秒俱乐部”。

电池电芯方面:除了比亚迪外其余车企基本都处于采购状态,蔚来使用的也是宁德时代的三元锂电。


自研BMS电池管理技术

蔚来通过液冷恒温技术、SOC精准的测量与估算、均衡策略、实时监控大数据等,实现安全、精准、智能的电池管理。



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液冷恒温技术

  1. 蔚来电储能系统的每个电池模组内置有3个电芯温度传感器,可实现温度精确检测和控制。

  2. 将铝制液冷板铺于电池模组下,在模组与液冷板之间加入一层导热垫,并在液冷板与壳体底部之间再铺设有隔热和绝缘材料,确保电池整系统的恒温和安全。工作时,电芯的温度传递到模组与冷板接触的底部,再通过导热垫传给液冷板,液冷板外壁再把热量传导到冷却液,达到降温目的。加热过程反之亦然。

  3. 进入换电站之后,液冷系统的双向截止阀会自动关闭/打开,让液冷系统与电池包液冷回路断开/重连(耐久性为10000+次),实现液冷电池包快速更换。

SOC精准的测量与估算

SOC (State of Charge) 指电池中剩余电荷的可用状态。预估SOC的精准性一直是行业的难题,这受制于电化学本身的特性,它没有绝对的标准。电芯的健康程度、外界温度变化和充放电倍率是影响电芯本体SOC性能的三个重要因素。

蔚来SOC测量与估算的主要特点:

  1. 提升传感器测量精度:整包电流传感器采用德国进口的伊莎贝拉传感器,电流采样精度高

  2. 提升芯片的处理能力:新一代英飞凌主芯片,具备32位数据处理的能力

  3. 强大的算法处理能力:蔚来独立研发

均衡策略

  1. 蔚来BMS不是一个单独的控制器,它相当于BMU(Battery Management Unit电池管理单元)+ N 个CSC(Cell Supervisory Controller电芯监控控制器),即BMS= BMU + n × CSC;

  2. BMS通过均衡电阻对电芯进行主动控制,让高电量与低电量电芯均衡一致。

实时监控大数据

  1. BMS监测到电池健康状态异常,就会报告给车辆,车载系统立即上传数据给蔚来;

  2. 更换疑似故障的电池,可以APP/电话通知NIO Power,剩下的事情交给他们;

  3. 在换电站可将把现役电池包换走,装载健康的电池包继续行程;

  4. 云端大数据指导车主前往最近的换电站获得健康的电池包、指导车主获取迭代后的更高容量的电池包、为蔚来NIOService / NIO Service提供数据支撑等。

自研“三纵三横”电池安全架构

基于电池安全与循环寿命作为首要提升目标,蔚来提出了“三纵三横”电池安全架构,有效提升电池包安全与循环寿命。



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“电芯-模组-电池包”:从微观到宏观的排序,电芯得精巧,用电芯组合成的模组才安全,用模组组合成的电池包才更安全。

“电池包-模组-电芯”:从宏观到微观的排序,电池包外壳受损,模组外壳还能继续保护,模组外壳也受损了,电芯本体还有自我保护能力。

“预防-控制-损控”:以时间顺序排列,先预防风险,再通过各种温控、电控、密封来规避潜在风险;当损害无法避免时,还有损控流程降低损失。


抢先发布半固态电池产品

蔚来汽车在第四届NIO Day,发布搭载半固态电池的ET7,电芯比能量达350Wh/kg,整车续航超1000km。



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蔚来电芯技术一直是合作为主,ET7上面所搭载的半固态电池的技术来自北京卫蓝新能源公司,该公司知名度不是特别高,但背靠的是中国科学院物理研究所成立的公司,2016年设立,专门研究下一代的固态电池技术。

蔚来目前跟北京卫蓝新能源合作准备量产的150kwh固态电池并非全固态电池,而是氧化物固液混合电池,通过将隔膜更换为柔性固态电解质,依旧以镍、钴、锰三元为正极,负极掺硅,传统的电解液依旧存在,这种设计可以增加能量密度的同时,控制成本,能量密度350Wh/kg,是目前最佳的解决方案。

为什么要用固态电池:

对于用户来说电池的安全一直至关重要。由于使用液体电解质溶液,当前的锂离子电池存在电池损坏的风险,例如温度变化引起的膨胀或外力引起的泄漏,固态电池则解决了这一问题,具有固体电解质的固态电池显示出更高的稳定性,即使电解质被损坏,电池仍然可以保持形状,不会起爆,也不会起火,增加安全系数。

除了安全,车辆的续航也是用户的关注点,有两种方法可以增加容量。首先是增加电池数量。但在这种情况下,电池成本会上涨,电池组占用车辆太多空间。另一种方案就是增加电池的能量密度,相同的体积和重量,固态电池比使用液体电解质溶液的锂离子电池具有更高的能量密度,由于结构更稳定,可以省略一部分安全结构,在相同的空间内放置更多的活性材料,增加电池的容量。


蔚来汽车智能化技术:


平台化更新迭代,走向全栈自研化

蔚来智能驾驶采用平台化更新迭代,软件从合作走向自研。智驾技术平台升级换代到NT2.0,具备自动驾驶系统量产能力。基于新的平台,蔚来建立了包含感知算法、地图定位、控制策略和底层系统在内的全栈自动驾驶技术能力。


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蔚来在是否自研自动驾驶的技术的战略上,有过一些波折和调整:

  1. 成立初期,蔚来采取自研战略:蔚来早期成立北美自动驾驶研发团队,主要负责智能网联技术及自动驾驶的软硬件开发,但由于 2018 年-2019 年北美 CEO 伍丝丽、中国区庄丽离职以及资金吃紧,公司的自动驾驶系统研发进入停滞;

  2. 2019年11月,蔚来转向合作研发的模式:与自动驾驶技术公司Mobileye达成战略合作,Mobileye负责新一代Mobileye EyeQ系统芯片以及相关软件,蔚来负责自动驾驶系统开发、集成和量产;

  3.  2020年8月,重启自研:随着后续资金压力解决,蔚来决定在国内重启自动驾驶自研,在芯片、系统、算法和数据方面建立全栈自研能力。

在重启自动驾驶自研后,蔚来设定了很高的目标。继进行了超强硬件配置、重新布局算法后,蔚来基于其全栈自动驾驶技术平台NT2.0,将在2022年3月交付的ET7车型上搭载新一代自动驾驶系统NAD。


NAD 自动驾驶技术

蔚来依托NAD自动驾驶平台建设,构建全栈自动驾驶技术能力,打造了Aquila蔚来超感系统和Adam蔚来超算平台。


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Aquila蔚来超感系统:

  • 33个高精度感知硬件

  • 800万像素高清摄像头

  • 超远距高精度激光雷达

  • 360°视觉冗余

  • 全向无盲区融合

Adam蔚来超算平台:

  • 4颗NVIDIA Orin芯片

  • 1,016T算力

  • 超级图像处理流水线

  • 超高带宽骨干数据网络

  • 热备份冗余设计

自动驾驶算法:

  • 多方案相互校验感知

  • 多源组合高精定位

  • 多模态预测规控

  • 群体智能

  • 个性化训练

自动驾驶整车平台:

  • NVOS底层操作系统

  • 核心控制器供电通讯冗余

  • 转向系统控制冗余

  • 驻车制动冗余

  • 双电机动力冗余

蔚来NAD自动驾驶,从地图定位到感知算法,从底层系统到控制策略,拥有全栈自动驾驶技术能力,逐步实现高速、城区、泊车和换电场景的全覆盖,解放时间,减少事故,带来安全放松的点到点自动驾驶体验。

同时,通过算力、传感等硬件配置的跨越式提升,蔚来在逐步缩小与特斯拉,小鹏在自动驾驶方面的差距, 随着蔚来NAD算力的赶超、视觉和激光雷达感知融合的加强,未来城市场景将成为蔚来NAD驰骋的重要阵地。


ADaaS运营模式

蔚来NAD自动驾驶系统,推出ADaaS (ADas a Service)模式,实现完整功能“按月开通、按月付费”的订阅。ADaaS为当前阶段推广和普及自动驾驶技术提供了商业模式上的创新方案,更为蔚来从车辆制造商向服务提供商转型奠定基础。


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蔚来在自动驾驶的运营模式上,从NAD推出以后也从以前的NIO Pilot做了相应的改变:

NIO Pilot:

  • 精选包:定价1.5万元,包含自动驾驶系统的部分常用功能

  • 全配包:定价3.9万元,新增并优化部分功能,已购买全配包的用户可免费升级

NAD(NIO Autonomous Driving):

  • 全系标配完整自动驾驶硬件

  • NAD蔚来自动驾驶服务订阅,每月支付680元

  • NAD订阅,实现自动驾驶技术快速体验和推广,预计将带来20%左右的毛利润

全球首个量产车载人工智能系统

NOMI智能交互基于强大的车载运算能力和云计算平台,打造领先的用户体验


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NOMI车载人工智能系统,作为一个 AI 实体,基于强大的车载运算能力和云计算平台,集成了语音交互系统和智能情感引擎,能够通过声音、表情、动作来展示虚拟助手无法完成的精微互动。蔚来第二代数字座舱,以NOMI为核心实现系统间多屏交互,综合考虑了驾驶员之外的其他乘客,凭借 5G 平台,提供丰富的应用和沉浸式情感体验,实现更多的智能互联和自动驾驶互动场景。


全系支持OTA,持续迭代更新

全系支持OTA,持续迭代更新,实现全新功能开发、现有功能的优化和潜在问题的改善。


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通过自研技术的加持,蔚来现在通过FOTA可实现整车五大功能域、35个ECU的更新,实现对车机、辅助驾驶、动力三大模块内容的优化和升级。根据用户的需求不断开展系统优化及新功能的添加,实现产品力持续成长,让车主享受到智能汽车技术发展的红利,有效提升产品保值率。


蔚来汽车充换电技术


超充技术

蔚来的超充技术,可以实现“充电10分钟,行驶百里路”。当你使用快充功能一小时,就会充到80%的电量。


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高颜值:来自慕尼黑设计团队的作品,尺寸为310*150*1589mm,产品正面仅有4部iPhone XR大小,同时呼吸灯点亮效果非常棒;

高性能:105kW/250A充电功率,相比大部分公共超冲提升50%效率,20%—80%电量仅需半小时左右;

高智能:即插即充,可远程升级与查看充电状态,超充桩会主动自检,90%的故障可通过OTA仅需诊断和修复;

更快捷:支持即插即充与扫码充电,操作支付流程更快捷。


换电技术

全面推进换电布局, 为用户可提供更高效的补能体验, 增强用户粘性+拓展产品核心卖点。二代换电站单次换电仅需3min,补能体验与燃油车无异, 相较其他车企或者充电供应商补能方案优势明显,且基本覆盖大多数车主的基本需求, 补能费用基本为零,极大提升用户体验,增强客户粘性。


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END

*版权声明:本文为聆英咨询原创文章,在未经允许的情况下请勿转载!

本文地址:https://www.lean-in.cn//industry/detail/id/391.html

标签: 新能源 充电/换电 新造车企业
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