2014-04-04 09:13:16 業內資訊 作者:Aaron 我要評論(0人參與)

埃隆.馬斯克VS王傳福的鋰電池之戰
“我最近在研究,將遙控汽車放到xiaomi.com去銷售。”2012年6月,小米手機在成功融資2.16億美元時雷軍曾這樣“妄言”過。在當時看似是一個不太靠譜的玩笑話,如今真的要實現了。
3月29日,小米手機創始人兼董事長雷軍在2014深圳IT領袖峰會上演講時透露,小米今年營收將達到700億,預計明年營收將超過千億,2015年小米出貨量目標1億臺。
在同期舉辦的中國車聯網大會上,雷軍高調露面并表示,小米與某知名車企秘密研制的小米純電動汽車預計最快2015年即可實現量產。消息一出立刻引起業界嘩然!
車聯網是近兩年的熱詞,各大車企和互聯網公司熱炒的話題。車聯網是通過裝載在車輛上的電子標簽通過無線射頻等識別技術,實現在信息網絡平臺上對所有車輛的屬性信息和靜、動態信息進行提取和有效利用,并根據不同的功能需求對所有車輛的運行狀態進行有效的監管和提供綜合服務。車聯網這個未來汽車的發展趨勢與小米所擅長的領域一拍即合!
我們立刻采訪一位參與小米汽車研發的人員。據這位不愿透露姓名的唐先生表示,小米汽車屬于小米公司的機密,不便透露更多信息。我們都知道汽車從最初的研發設計到測試生產是一個很漫長的過程,當被問及小米汽車如何能在2015年實現生產銷售時,唐先生解釋道,其實早在幾年前,小米公司就與某著名電動汽車品牌共同參與設計研發汽車,小米汽車現已經進入路試階段,最快將于2015年實現量產與銷售。
通過分析我們不難發現,某著名電動汽車品牌應該是指特斯拉。一直以來,雷軍對特斯拉的汽車很興趣,曾分別于7月和10月赴美拜會Elon Musk,在他看來,如果沒見過,沒開過特斯拉的汽車,不會知道這輛全智能的車有多酷。雷軍不僅對特斯拉感興趣,實際行動上雷軍也是非常支持特斯拉,其預訂了兩輛特斯拉,一輛給自己,一輛給他參與投資的UC的CEO俞永福。
被譽為“全球科技含量最高”的特斯拉汽車與小米在很多方面都有著共同點。他們都是潮流的代表,他們都為狂熱而生,他們都采用饑餓營銷的搶購方式銷售等等。小米手機有著誘人的價格和強勁的性能,同樣特斯拉現款車型Model S有著讓跑車咂舌的3.9秒百公里加速時間,盡管國內市場的頂配車型售價達到11萬美元,要知道電動汽車與傳統內燃汽車不同,電動汽車的最大成本在于電池,特斯拉Model S的電池成本占據了快一半!同時唐先生也意外透露,為進一步適應中國市場,量產車型最終將會在國內由比亞迪生產,屆時價格將會大大降低,真正成為全民搶購的汽車!
小米汽車鋰電池猜想:比亞迪VS特斯拉技術選哪個?
“小米汽車”幾時有?
有人說,蘋果手機是針對富人生產的,用來消耗他們的“油水”。大部分中下層民眾對這樣一款高價產品望而卻步。而如今,以小米為首的千元智能手機之風彌漫整個中國市場,價格低廉應用智能的手機極受廣大草根民眾的追捧,人人擁有一臺智能手機已不再是難題。
從智能手機的普及來看,我們不禁會問,中國萬元“小米汽車”幾時有?何時每人都能擁有一部智能汽車?雖然說現在私家車也越來越多,交通越來越擁堵。但從整體來看,在現在中國汽車市場上,動則幾萬到幾十萬甚至上百萬的價格,讓汽車難以“飛入尋常百姓家”。更何況智能汽車了。
廉價終端讓全民跑步進入移動互聯時代,無數創業者和開發者在這一波大潮中借勢而起。很多低收入者的第一臺上網設備不是PC而是手機。因此想在中國依靠汽車再掀起一場互聯網革命的前提是:讓從前買不起傳統汽車的普通人買得起一臺智能汽車。
無人駕駛是重要標志
智能汽車是一種正在研制的新型高科技汽車,這種汽車不需要人去駕駛,人只舒服地坐在車上享受這高科技的成果就行了。因為這種汽車上裝有相當于汽車的“眼睛”、“大腦”和“腳”的電視攝像機、電子計算機和自動操縱系統之類的裝置,這些裝置都裝有非常復雜的電腦程序,所以這種汽車能和人一樣會“思考”、“判斷”、“行走”,可以自動啟動、加速、剎車,可以自動繞過地面障礙物。在復雜多變的情況下,它的“大腦”能隨機應變,自動選擇最佳方案,指揮汽車正常、順利地行駛。無人駕駛的智能汽車將是新世紀汽車技術飛躍發展的重要標志。可喜的是,智能汽車已從設想走向實踐。
上周一家美國科技博客發表了了“互聯網汽車還要等多久”的評論,稱相關行業巨頭應為互聯網汽車制定標準共同克服技術難關。之前《福布斯》也撰文探討了互聯網汽車面前的十個障礙,包括汽車業思維僵化、立法問題、安全和隱私問題等。美國媒體的討論具有典型的美式思維——技術、標準、安全、隱私——然而這一命題到了中國,首先要問的是,什么時候我們買得起?
摩爾定律和福特主義
喬布斯可能是最近五年被討論最多的企業家,他極少涉足慈善,堅持自己的逼格,壓榨上游利潤并對代工廠的惡劣條件視而不見,他選擇的接班人公開宣稱低價手機是垃圾。而亨利·福特,發明汽車生產流水線的人,一直認為“薄利多銷比高額利潤更好”。1906年當福特公司開始日產100輛汽車的時候,公司其他股東認為應當控制產量并維持高價。福特卻堅持將日產量提升到1000輛,并從這些驚恐的股東手里買回股份。
福特的貢獻不僅是一款車和一個品牌,他認為“領導者要為雇員提供行業最高工資”,首倡8小時工作制和5美元日薪,讓產業工人成為體面勞動者。T型車售價從接近1000美元降至不足300美元,普通產業工人兩個月的工資就可以購買一輛。福特的言行被演繹為“福特主義”,深刻影響了美國工業界甚至整個資本主義世界,美國經濟迎來了一戰后的黃金十年。而08年之后蘋果高漲的業績,在美國整體疲軟的經濟中顯得相當刺眼。
如果把“兩個月工資”作為標準,廉價汽車應該售價一萬元,北上廣標準不過兩萬,即使本屆政府承諾的收入翻番得以實現,也完全趕不上目前大約十萬的主流汽車價格。新能源汽車的代表特斯拉更高達5到6萬美元。與符合摩爾定律(集成電路每18個月性能翻一番,價格 降一半)的智能機和PC相比,汽車業沒有持續降價的趨勢。
互聯網和制造業需雙管齊下
如果沒有MTK,十年前萬元購買摩托羅拉V3的用戶難以想象十年后智能手機幾百元就能買到。沒有互聯網和免費開源的Android,十年前的小靈通用戶也無法想象千元智能機也可以提供無窮的的娛樂和互聯。萬元智能汽車想在中國實現,必須依賴“軟硬”兩方面的共同創新。
汽車的核心部件如發動機和變速箱等,目前仍然掌握在歐美日車企手中。國產汽車需高價購買這些部件,即使自產也要繳納高額的授權費用,這些費用占制造成本的10%甚至50%。只有國內相關企業實現技術突破,汽車核心部件和知識產權價格才能大幅降低。當年福特若要向歐洲企業繳納數百美元每部的專利費,他怎能將T型車的售價降到260美元?MTK“交鑰匙”的傻瓜式解決方案正是如今國產汽車需要的。
如果說制造工藝國內和歐美存在數十年積累的差距,那么互聯網行業國內并沒有落下,甚至某些微創新引領了潮流。汽車不僅需要互聯網來實現智能,也需要互聯網來降低售價。目前汽車昂貴的售價和售后,很大程度源于壟斷的銷售體制,人民日報前一段時間對此有過詳細的報道。互聯網銷售和營銷、互聯網補貼硬件這些在智能手機普及過程中成功實現的模式未來也可以應用于智能汽車。
前途是光明的,道路是曲折的
如果智能汽車沿著智能手機的路徑發展,前景毫無疑問是美好的。汽車普及進入千家萬戶,互聯網也隨之開辟一個新的戰場。社交網絡、自動駕駛技術、LBS服務、人工智能、大數據都將躍上新臺階。國內企業壯大的同時,保護性關稅也得以降低,國產品牌和國際品牌可以實現雙贏,消費者的選擇空間空前擴大。
然而美好的愿望難以頃刻實現,2003年MTK首推單芯片手機解決方案,10年后紅米這樣的千元智能機才出現。即使到了今年,國產智能手機仍然面領著諸多問題。如果依靠互聯網和技術進步造出了萬元智能汽車,是否會出現“100輛比亞迪利潤不及一輛特斯拉”,“北京汽車搖號中簽率萬分之一”,甚至“某某汽車電池爆炸,某某汽車云服務器泄露用戶行蹤”。
假想一下,未來的汽車新聞也可能變成這樣:“360汽車助手建議用戶卸載搜狐視頻汽車版,搜狐向法院提起訴訟”,“一萬輛小米汽車一分鐘售空,雷軍否認饑餓營銷”,“騰訊和奇瑞合作推出QQ愛汽車,買汽車送Q幣”,“華為汽車表示安裝360汽車助手不予保修”,“用戶駕車去頤和園,被百度導航帶進北大校園轉圈圈”。瞧,多歡樂多美好的場景!
互聯網浪潮裹挾下的中國,正如狄更斯筆下所寫,“這是最好的時代,這是最壞的時代”。
比亞迪VS特斯拉電池電控技術
位于芳草地購物中心的特斯拉北京體驗店試營業之后,來參觀的人不少,詢問細節的人不多。特斯拉所傳達的還是一種硅谷精神。
而十二月份,曾在機場四百米長道上與各品牌跑車飆速的比亞迪“秦”,也將正式落地市場。這是比亞迪“雙擎雙模”系列的處女秀。
新能源汽車似乎在以一種極力證明自己的方式,從市場角落慢慢貼近過來。而電動車企業,在磕磕絆絆中逐漸成為這支隊伍里的主流。
對于電的執著,從那串飛上天的鑰匙,到對于如何提高續航里程,百年來從未停歇。而電動車產品,也在起落之后,來到了一個全新起點。電力系統作為其“核”武器,究竟蘊藏了多少力量,今后又將如何爆發,都是難以斷言的未知。而在未知的原點,卻是能夠量化的已知。
電動車的未來,代表著寂靜、忍耐。但浪尖上的中西方代表:比亞迪與特斯拉,卻有話要說。
磷酸鐵鋰與鎳鈷鋁電池之局
在電機、控制技術有據可循、日趨成熟之時,電動車最難破解的困局以及最大的比拼都來自于電池技術。
特斯拉在早期Roadster電動跑車上,采用了體積甚小的18650鈷酸鋰電池,這種電池通常被用在手機、筆記本電腦等小型電器上。它最大的特點是擁有非常高的能量密度,幾乎達到170瓦時/千克。但是其熱穩定性同時飽受詬病,在180度左右就會出現分解現象并產生氧氣。
特斯拉電池單體及電池包、車輛結構
后來,特斯拉為了折中能量密度、功率密度以及安全性,在Model S車型上使用了改性三元電池鎳鈷鋁電池,使其電池總數達到了8000多節,比Roadster多出1000多節,但是成本卻下降了三成。盡管如此,十分有限的循環次數依然成為桎梏此類電池在電動車上應用的難題,以每兩天一次的充電頻率計算,大概在三到四年之后,電池就將壽終正寢。
特斯拉對此的解決方法是,提供“無過失”電池保修政策,即只要不是人為損壞、碰撞事故造成的電池損毀,都可以得到八年免費質保。且當電池壽命到期后,特斯拉將承擔電池的回收與換新。這樣的政策會隨著入門級車型的推出、銷量的增加為特斯拉帶來非常大的壓力。這或許也是其準備籌建世界上最大的電池廠的原因之一。
相比之下,比亞迪所采用的磷酸鋰鐵電池是目前應用更為廣泛的電池。它的優勢在于熱穩定性很高,在600度時結構依然比較穩定,同時因為三價鐵離子并不活潑,很難再發生化學變化,這令其壽命相對較長,理論上能夠大于整車壽命,長期使用的成本較低。同時,磷酸鋰鐵電池的功率密度比較好,可以大倍率放電,有良好的加速性能。
比亞迪電池單體及電池包
但是,相對于三元鋰電池,磷酸鋰鐵電池的能量密度并沒有優勢,大約在100~110瓦時/千克,這導致在重量相同的條件下,其續航里程較短,想要取得更高的續航里程,就難免需要增加電池重量,提高成本。
綜合性能來看,并非所有企業都有特斯拉的軟件能力、電池管理能力,所以磷酸鋰鐵電池還是被更多看好、更為務實的電池種類。這或許也是通用準備采用磷酸鋰鐵電池的原因之一。
因為電池所具備的特點,特斯拉在其電池排布、熱管理系統、電池管理系統上進行了非常深入的設計,以保證每個電池單元都在監管之下,其狀態數據能夠被隨時反饋、處理。對于單個體積很小的電池單元,特斯拉將其獨立封閉在鋼制隔間里,同時液冷系統可以具體到為每一個電池單元進行冷卻,降低彼此的溫差,也相對降低了電池自燃的風險。
而特斯拉曝出事故,原因大體來自于電池包穿刺之后造成的動力線局部短路。目前特斯拉還不能解決電池包被沖擊力極端破壞下產生燃燒爆炸的情況,只是高強度的保護為車主逃生爭取到了更多時間。
事實上,這幾乎是電動車潛在的共通隱患,對于電池管理系統的功用提出了非常高的要求。除了日常對于電池溫度、工作狀態的監管,還需要在溫度迅速改變、或發生極端碰撞時立刻切斷高壓線路。而熱管理系統、電池管理系統的升級也會縮短電池充電時間,帶來更高的充電效率。
除此之外,低溫環境下如何保障電池充電及使用效率,是從事電動車研發、生產的企業需要解決的問題。
另外需要一提的是,特斯拉一直推廣的是純電動車產品,而其走高端路線、由高到低的產品思路,也從側面反映了市場對于電動車的包容性還遠遠不夠。
比亞迪未來打算推廣的“雙擎雙模”汽車,實際上也是為了在電動市場真正打開之前,能夠推廣插電式混動汽車作為過渡產品。相對于傳統汽油車,混動汽車更加省油,并且減小了電池用量,考慮到新能源車的政策補貼,購車成本也得到了下探,這是符合比亞迪平民化路線的產品思路。
同步與異步,電機之選
電流在離開電池、到達電機的過程里,需要通過逆變器,將直流電“改造”成符合電機驅動的交流電,而后輸入電機,由驅動電路帶動電機旋轉輸出扭矩。在電機選取的思路上,特斯拉保守起見,采用了目前技術更成熟、應用領域廣泛的異步電動機,而定位平民化的比亞迪卻帶著一點難以理解的固執,選擇了相對比較“難啃”的永磁同步電動機。
兩者在工作原理上并不存在本質區別,都是依靠定子與轉子間的電磁感應產生并輸出轉矩。異步電機通過定子繞組建立轉子磁場,而永磁同步電機顧名思義,在轉子部分采用了永磁材料。選擇合適的電機,也將對電池電量下降產生一定的彌補作用,這會節約一部分電池成本。
異步電動機的儲備技術相對成熟,運行可靠、持久,無論是工廠大功率電機還是家里的冰箱、洗衣機,幾乎都能見其蹤影。這對于造價高昂的電動車而言,是非常理智、樸實的選擇。但與此同時,相較于其他電器用品,電動車對于電力驅動部分更為細致的追求也突出了異步電機的不足,除了需要消耗更大電量,其轉子也容易發熱,提速性能較為普通。
為了改善異步電動機帶來的劣勢,特斯拉首先在電調部分做起了文章,采用IGBT來滿足高效變電控制,并重組了電動機與變速箱之間的電氣連接,以此提高電動機在低轉速下的輸出扭矩。
比亞迪所采用的永磁同步電機,在效率以及功率密度方面得到了不小提升,提速性能比異步電動機更快,且結構簡單,維護起來相對容易。但其在技術儲備、應用領域尚未至成熟,況且永磁體所包含的稀土材料造價較高一直是永磁同步電動機的頑疾。比亞迪做出這樣的選擇,一方面節省了驅動裝置對于動力需求所要做出的調整,另一方面卻也給成本控制帶來了難度。而如何將磁體以更低的稀土材料發揮原有效能,或許還需要比亞迪繼續思考。
集成與重塑,誰更接近未來
隨著Model S車型的到來,特斯拉一再顛覆自己的充電時間,大肆擴張超級充電樁的數量和覆蓋面積,以及領先的造車理念、銷售模式,使其一時間成為了汽車界的“蘋果”公司。但在不少傳統汽車企業看來,特斯拉的橫空出世還不足以對汽車行業產生顛覆性的沖擊。而對于新能源汽車存在方式的理解,也仍有不少分歧。
在自主品牌中,“分分鐘造出特斯拉”成為了流行語。同為新能源汽車企業的比亞迪率先放出了豪言壯語,而最近,吉利的老大李書福也表達了相似的意思。歸其原本,或許是因為特斯拉在展現先進的造車理念的背后,體現的是其強大的技術集成、整合能力。從其電池、電機的選擇來看,特斯拉有意在將現有的、較為成熟的技術精密化,減少基礎產品技術的創新成本,將零部件之間的集成潛力發揮到最大。
對于同時進行基礎技術研發、匹配的汽車企業來講,特斯拉還很難被看作一個強大的汽車企業,從高端車型入手、暫時缺少平民化的車型也令其在新能源領域的“革命”之說少了幾分說服力,但這卻與特斯拉的發展歷史相輔相成。
事實上,作為同樣造車十年的比亞迪,也還沒有樹立起在新能源汽車領域的絕對優勢,甚至需要經常應對來自四面八方的質疑和比較。但值得注意的是,比亞迪與特斯拉采取的產品思路并不相同。依托于產業鏈的垂直整合,比亞迪包攬了大部分零部件的自主生產,此外,雙擎雙模的核心技術及控制單元也來自于自主研發。相比于特斯拉在整合能力上的創新和極致追求,比亞迪選擇了從新興技術角度尋找突破口,這更加靠近創新的基礎,但同時也對企業技術實力的儲備提出了很大挑戰。
探尋中國造不出特拉斯原因?
特斯拉旋風從今年年初就開始在中國刮起,一直到下半年依然沒有絲毫降溫跡象。在經歷了概念股旋風、商標爭奪戰之后,10月期間,國家幾大部委的相關領導對特斯拉總部的造訪、視察再一次把這款電動車品牌引向了討論的焦點。
何以成功的偏偏是特斯拉,而不是其它傳統燃油汽車的大鱷諸如寶馬、奔馳等?關注特斯拉成功案例的不僅僅是眾媒體、新能源汽車和鋰電池等相關行業,也有一直以來不遺余力在中國推廣新能源汽車的相關部門。10月17日微博上消息透露,“國家發改委、工信部、商務部、科技部、財政部、國家稅務總局、海關總署的領導對特斯拉總部進行了視察”。實名認證為特斯拉中國區總經理鄭順景的微博在稍晚的11:45對此做出評價:此次訪問將有效加強國家各重要部委對特斯拉的認識與支持,有深遠影響。
營銷模式、市場定位、技術創新以及領導人馬斯克的個人魅力等等因素都被用來解釋特斯拉的成功。可是,正如一千個讀者心中就有一千哥哈姆雷特一樣,從鋰電池行業的角度來看,特斯拉的成功,是鋰電池在動力電池路線上的突破。
“純電動汽車是基于全新設計的,是一種革命,不是改裝的,不是改良的,不能延續生產傳統汽車的思維。”合肥國軒高科動力能源股份公司總經理方建華表示,特斯拉的成功在于它的顛覆性,在于它從電池到整車的全新設計。
“一個概念可以在歷經一年的時間里持續地被各界討論,足以說明這類產品和技術所在行業發展的不成熟,與此同時也反映了該行業存在的巨大機會。”高工產業研究院院長張小飛博士表示,特斯拉在中國的火爆在表明中國鋰電行業不夠成熟的同時,也預示了該行業存在巨大的機會。
小而精的電池路線
作為電動車的核心部件之一,特斯拉的電池曾經被嘲笑、被詬病,甚至在實現銷售爆發式增長之后,仍有很多業界專家稱其“電池技術老舊”、“無核心競爭力”。原因在于特斯拉是唯一一家采用18650圓柱形電池的公司。在業內人士眼中,這種電池此前一直用于筆記本電腦中,難登電動汽車之“大雅之堂”,并且存在安全隱患。
在汽車上使用18650電池,特斯拉算第一個。
作為動力輸出的后盾,電池對電動車的作用不言而喻。因為本身性能較穩定、安全系數較高且可循環充電次數多,磷酸鐵鋰電池是目前市場上動力電池的首選,如雪佛蘭Volt、日產聆風、比亞迪E6以及中國運營的純電動大巴。
特斯拉則有些另類,它旗下的Roadster和Model S使用的是18650鎳鈷鋁三元材料電池。與磷酸鐵鋰電池相比,這種電池雖然技術較為成熟,功率高、能量密度大、且一致性較高,但安全系數較低,熱特性和電特性較差,成本也相對較高。
“18650電池外電壓但凡低于2.7V或高于3.3V,都會出現過熱的癥狀。如果電池組較大且組內溫度梯度控制得不好,就會存在很大的起火風險。”一位業內動力電池工程師告訴《高工鋰電》,電池技術的關鍵恰恰就是電壓電流和熱量控制,以電壓的高低來判斷,也難怪特斯拉被批評為電池技術不靠譜。 但實際上,被認為更安全可靠的磷酸鐵鋰電池也并非萬無一失。“在制備的燒結過程中,氧化鐵在高溫環境下存在被還原成單質鐵的可能性,單質鐵會引起電池的微短路,這是電池中很忌諱的物質。此外,磷酸鐵鋰電池在實際生產中充放電曲線差異大,一致性較差且能量密度較低,這直接影響到電動車敏感的續航問題。”該工程師說。
根據最新的研報顯示:特斯拉電池能量密度(170wh/kg)大約是比亞迪電動車磷酸鐵鋰電池能量密度的兩倍。
早在上世紀7 0年代,英國賓漢頓大學的Whittingham女士就發明了三元材料的18650電池,這類材料的電池常應用于筆記本電腦、強光手電等數碼產品上,但是,將這種直徑18mm、高65mm的圓柱形鋰電池用在汽車上,特斯拉是第一個吃螃蟹的人。
特斯拉的電池技術總監Kurt Kelty曾經表示:特斯拉起初也嘗試了市面上超過300種電池,包括板型和方型電池,最終選擇了松下的18650小型圓柱電池。一方面,18650的能量密度更大且穩定性與一致性更好。另一方面,18650可以有效降低電池系統的成本。
2009年,松下推出了全世界最高容量的18650電池,型號叫 NCR18650A。
當然,如果是普普通通的18650電池,國內的電芯廠也可以生產出來。難點在于,特斯拉的18650電池遠非一般意義上的三元材料,其生產、制備的過程也更加嚴苛、復雜。
“就目前國內的技術標準和規格來看,能夠滿足特斯拉所需要的18650電芯還生產不出來。”新鄉市天力新能源材料有限公司技術部部長蔡碧博告訴筆者,松下的18650電芯是采用NCA鎳鈷鋁材料,而國內的通常在筆記本電腦、移動電源上使用的18650電芯則多是采用鎳鈷錳材料。
“這是一種新型的18650電芯,跟傳統的18650電芯有著很大的區別。它從正負極材料、電解液、隔膜等鋰電池四大核心的選取上的要求就非常高。在制備的過程中對溫度、濕度、工藝操作的要求也更為嚴苛。”對于松下所研發生產的改良型18650電芯,青島新正鋰業有限公司總經理孫玉城博士有著同樣的看法,而后者曾在日本鋰電池行業有著多年的學習工作經驗。
“大家都知道,既然是18650,體積大小必須是固定死的,每個廠家要研究的就是,在保障安全的前提下,同樣在這么大的空間里,誰能往里裝的電量最高。”孫玉城告訴筆者,松下的18650電芯在動力電池研究和應用方面,這幾年走在了世界的前列。
松下NCR18650A的容量是3100mah,相當于每節電池存儲的電量為11.47WH(1度電=1000WH) ,而國內的18650電芯做到2800mah算是極限了。松下的改良型電芯遠遠高于國內18650電芯容量所能達到的極限。
龐大的鋰電池需求
另一方面,電動汽車所需要的電池數量遠非筆記本電腦、手機等數碼消費類電子產品可比。
筆者算了一筆賬,以 Tesla Model S 所用的NCA18650 電池為基準,在鋰電池下游產業鏈中,iphone5的電池容量是1440mah ,iPhone 5 需要不到0.5 個18650 鋰電池,筆記本電腦需6 個18650 電池,而一輛Tesla ModelS(85kWh)電動汽車則需8142 個,相當于1.6 萬部iPhone 5 手機或1300 部筆記本電腦。
18650電池在電動汽車上的大規模使用會在很大程度上加大其批量化生產的規模,這從長遠來看必將逐漸降低18650電池的生產成本和價格。
據Tesla首席技術官JB Straubel表述:從Roadster到Model S“轉型”的四年時間里,電池組成本已經下降了約44%,并且仍然會繼續下降。松下曾在2010年向Tesla投資3000萬美元,成為其股東之一。并且于2011年達成戰略協議,將負責Tesla今后5年全部車輛的電池供應。按照Tesla目前預計每年2萬輛的產量,松下的18650將裝配在超過8萬臺Model S上。值得注意的是,10月30日,松下對外宣布,公司獲得美國特斯拉汽車最新鋰離子電池供應合同,為期四年。2017年之前將向特斯拉提供20億個鋰離子電池單元,用于特斯拉目前的Model S純電動豪華跑車,以及明年上市的Model X電動SUV。有分析稱,這筆合同價值大約70億美元。
據有關調研數據顯示,2012年中國鋰電池產量為35.5億自然只(折合成2.0Aspan8650的規格統計)同比2011年增長19.5%。市場規模達640億元,同比增長14.3%。作為對比,特斯拉在未來四年的鋰電池需求接近中國2012年鋰電池產量的總和,松下提供特斯拉的這20億顆18650電池則相當于39.3億部iphone5的鋰電池用量。
與此同時,中國的電動汽車普遍使用的是磷酸鐵鋰電池。然而,號稱安全性最好的磷酸鐵鋰電池卻是事故頻發。從2011年上海電動公交發生自燃到2012年比亞迪E6電動車碰撞起火,磷酸鐵鋰電池的安全性一次次受到質疑。
“中國的電池技術在政策導向下,把磷酸鐵鋰電池當做動力電池的主導來發展,許多鋰電企業把這一技術當作主流。”高工鋰電研究所副所長羅煥塔認為,從現階段的情況來看,磷酸鐵鋰電池的作用在電動汽車上優越性并沒有體現出來,未來也存在很大的變數。
2012年中國鋰電池正極材料的分布情況是:鈷酸鋰占比49% 、鎳鈷錳酸鋰(三元材料)占比27% 、錳酸鋰占比17%、磷酸鐵鋰占比7%。而比重最大的鈷酸鋰主要用于筆記本電腦、手機等數碼電子產品領域。 三元材料市場領域最大的電動汽車市場遠未開啟。
化危機為轉機
在中國, 如果電動汽車發生爆炸起火事件,對整個行業來說無異是災難,比亞迪就是前車之鑒。但是同樣的事故也發生在已經運營電動汽車2年的特斯拉身上,似乎就變成了一種推廣和宣傳。
10月3日,一輛特斯拉Model S起火的視頻流傳網絡,點燃了公眾及投資者對于電動汽車安全性的擔憂。特斯拉股價自當天下視頻傳出后迅速下跌,并在第二天繼續下探。周三和周四兩個交易日,特斯拉股價由192.99美元跌至173.23美元,跌幅為10.24%,市值損失約24億美元。
然而,糟糕的情勢并沒有持續多長時間,隨著特斯拉公關團隊把事故現場的情況公諸于眾,形式很快開始得到好轉。
特斯拉的全球公關總監Elizabeth Jarvis-Shean在事發當天發布了緊急聲明,雖承認著火的車輛就是一輛Model S,但是她解釋該車是在發生重大撞擊之后才起火,并非自燃。并且,該車的警報系統顯示車輛故障,并“指引”司機將車安全地停在了路邊。
在隨后更詳細的調查報告中進一步詳細地解釋了其BMS系統的優越性和避免損失的進一步擴大。
特斯拉董事長馬斯克在隨后發布的博文中詳細地解釋了事故的原因:“該車在高速行駛中撞到路中央一個從半掛車輛上脫落的彎曲金屬物體,該物體對汽車底部1/4英寸厚的電池保護裝甲施加了高達25噸的巨大沖擊力,造成了直徑3英寸的一個穿孔。”這段話的宗旨是突出堅固的電池保護裝甲,解釋事故原因反而成了次要目的。
這位經常在twitter上挑逗投資者的創業偶像兼技術天才兼理想主義者,詳細解釋了ModelS底部16個由防火墻隔離的電池倉結構,“順便”提到了火勢只向下方而不是向上方或駕駛艙發展的情況。
“極客”范兒的馬斯克引用了數據再給公眾吃下一顆定心丸:在美國,平均每2000萬行駛里程發生一起汽車火災,而特斯拉則是每1億行駛里程才發生一起火災。“駕駛傳統汽油車遭遇火災的可能性是駕駛特斯拉的5倍”。
“鋼鐵俠”馬斯克在發布上述聲明之后,特斯拉的股價反彈4.43%,重新站在了180美元上方。并且盤后交易時段又上漲了1.2%。
可靠的電池管理系統
18650存在安全風險是不爭的事實,Tesla如何“搞定”這一硬傷?秘密武器在于其電池管理系統,特斯拉給出的解決方案是將8142節3安時左右的松下NAC18650封裝電池通過串聯和并聯結合在一起。
但是,如何排列組裝這些數量眾多的小電池顯得尤為重要。最初的BMS系統在其第一款電動跑車特斯拉Roadster上通過了實驗的驗證。
這時候, Tesla 創始人之一MarcTarpenning以往的經驗派上了用場。他曾是這個領域的專家并成功出售過一家公司。他把網絡控制領域用程序控制成百上萬臺服務器的模式搬到了Tesla電池系統控制領域,通過一年的DOE(design of experiment,實驗設計),用分層次管理的辦法成功控制了這6831節小電池以及電壓和溫度。
69個18650電池被并聯封裝成一個電池磚,99個電池磚串聯成一個電池片,11個電池片組成一個電池包,總計6831節。
僅僅有這些層次還不夠,對于每一個層次都要進行監控,于是他們在每個電池單元、每個電池磚、每個電池片的兩端均設置有保險絲,一旦電池過熱或者電流過大則立刻融斷,斷開輸出。
僅僅有保險絲還是不夠,于是在每個電池片上,均設置有BMB (Battery Monitor board)即電池監控板,用以監控每個電池磚的電壓,溫度以及整個電池片的輸出電壓。
在整個電池包上,設置有BMS用以監控整個電池包的工作環境。包括電池包的電流,電壓,溫度,濕度,方位,煙霧等。
在整車層面, 設置有VSM ( Vehicl eSystemMonitor)用以監控BMS。
這樣一套電池控制系統成為特斯拉的技術核心,當特斯拉剛剛公布這套造價高昂的系統時(傳言高于20000美金),很多業內人士不約而同地對其唱衰,認為將7000乃至8000個電池放在汽車里的行為是可笑的。但事實卻給予他們有力的回應,雪佛蘭Volt起火、Fisker Karma車型更是一年內發生三次自燃事件,而特斯拉在運營2年時間之后才因事故起火,并且能根據其優良的BMS系統做出很好的防護。
與特斯拉相比,中國的電動汽車在遇到自然或碰撞起火的事件時就沒那么好運了。2012年5月26日的比亞迪E6出租車因被高速跑車碰撞起火后導致三人當場死亡,其后公司市值縮水了60億元。
排除意外事故本身,同樣面對電池起火,比亞迪的BMS系統顯然沒有做到很好的防護作用。“BMS系統是一個系統工程,需要把整車的結構也要考慮在內,僅僅是BMS廠很難做出跟電動汽車相匹配的電池管理系統。”深圳市力通威電子科技有限公司技術總監楊月全告訴筆者,電動汽車的BMS系統應該由車企來做主導。
然而,中國的車企鮮有電動車整車制造上下功夫。
“國內少有獨立生產、全新設計的新能源汽車,比亞迪的E6都不是。上汽集團榮威E50算是名列前茅的,他的底盤是全新的,動力系統重新做的,但是也還是離不了傳統汽車的思維。”合肥國軒高科動力能源股份公司總經理方建華認為,目前中國還沒有一家公司真正獨立于傳統汽車之外來做電動汽車。
這也就不難理解,為什么中國出不了特斯拉,除了技術積累本身不行,在對待做電動汽車這件事情的態度上也有著截然不同的選擇。中國傾向于取巧,直接套用傳統車的思路,甚至是傳統車的生產線,但是美國人卻是獨立于傳統車之外做扎實的創新。
中國電動車缺乏積累
目前絕大部分中國人對特斯拉電動汽車的接觸,是在海外試駕,但這并不妨礙中國人對它的期待,小米科技的創始人雷軍和汽車之家的創始人李想先后在微博上表達了對特斯拉Model S的購買意向。
2013年10月,浙江小伙花250萬從香港輾轉購買了全國第一輛特斯拉ModelS的現車,這是在中國大陸地區銷售的第一輛特斯拉電動車。
與此同時,特斯拉也已經在北京成立營銷中心,但是,要在中國大陸銷售還需要通過國家3C認證,繼而還需通過國家環保部以及地方環保部門的認證等一系列相關手續。
相比之下,中國的本土電動汽車都還停留在示范運營階段。
2013年4月,中國名氣最大的電動汽車生產企業比亞迪,對兩臺運營里程在29萬公里左右的比亞迪E6純電動出租車進行“電池測試”,兩臺車的續航里程都達到280公里以上。29萬公里一般相當于私家車跑15年,比亞迪試圖以此測試證明,純電動汽車的使用壽命已完全可以媲美傳統燃油私家車。但是,這并不能打消人們對電動車的疑慮。
“我們老是在孤軍奮戰。”比亞迪汽車新聞發言人李云飛表示,中國地方保護主義問題太嚴重,比亞迪電動汽車能賣到香港、歐洲,在內地卻只能在深圳賣。目前,比亞迪電動汽車E6的月銷量徘徊在100輛左右。
值得注意的是,新的補貼政策下發之后,對于地方保護主義會產生一定的遏制作用。因為,新政策規定在新能源汽車推廣的城市,外地電動車的推廣數量不得低于30%。這對于比亞迪來說無疑是一個利好消息。
浙江眾泰新能源汽車科技有限公司副總經理張浩向筆者介紹,2010年至今近三年時間里,眾泰電動汽車租賃一共投放了400多輛車。但成為租賃車主,前提必須要有自己的充電場地,充電問題成為主要的制約要素之一。雖然目前杭州已經建成了67座充換電站,但實際運營的只有7個,公共的充電設施存在很大的浪費。
據了解,眾泰是中國第一家獲得純電動車生產許可的汽車企業,也率先在杭州推出純電動車的私人租賃模式。
事實上,中國政府對電動車的扶持力度不可謂不大。
從2009年開始,電動汽車被列為中國國家七大新興戰略產業之一。之后,中國工信部制定《節能與新能源汽車產業發展規劃》,明確電動車是中國新能源車的主要發展方向。前幾年中國國內大型汽車展上,每家展臺上都擺著電動車。
在2013年杭州新能源車展上,電動汽車明顯退燒,展車數量反而不及混合動力車。
據中汽協的統計數字顯示,2012年,中國電動車銷量為11375輛,在全年超過1800萬輛的新車市場中,只占總銷量的0.6%。而且,這其中大部分是示范運營的電動公交車、出租車。
“中國車企大多沖著政府補貼而來,產品也是朝著公共交通的方向開發。”賽迪顧問股份有限公司新能源汽車事業部總經理張謙告訴筆者,由于大部分電動車企業無法克服電池、充電基礎設施等瓶頸問題,且思路始終停留在如何降低成本上,僅僅有補貼也無濟于事,無法生產出讓消費者接受的產品。
其實,翻開汽車發展的歷史過程就會發現,西方國家在研究汽車的時候最開始考慮的是電力驅動的,但是介于當時儲能條件動力不足的限制而變為研發燃油車,并在燃油車上取得成功。與此同時,西方國家一直都沒有放棄研發電動汽車。
“彎道超車是個偽命題,因為,中國的車企缺乏西方發達國家車企長期積累的過程。”張浩認為,中國的車企在技術、人員的配備,造車思路各方面沒有經歷過一個摸索的階段,但是這個過程是不可能跳躍的,必須由車企靜下心的做技術的積累。“中國的電動汽車真正發展的歷史是從2011年才開始的,不可能很快從傳統燃油的思路中轉變過來。”張浩向筆者介紹,“我們在做電動汽車的過程中包括在去外企參觀的了解之后發現,電動汽車真不能按照傳統汽車的思路來做,甚至傳統汽車的配件廠在各方面都難以達電動汽車到要求。
“做電動汽車是一個新的系統工程,不可能一蹴而就。”張浩認為,中國的車企要做出專業的電動汽車就必須整合行業的優勢資源形成合力。
特斯拉為什么可以成功?它有一群專業的人在做專業的事情,特斯拉的電池管理系統、整車制造等負責人都是行業的頂尖人才,而這個主導必須得由車企來完成。特斯拉的成功從造成本身來說,是馬斯克整合了最優秀的資源。
“中國造不出特斯拉,特斯拉要是在中國也未必能變得全球流行。”張浩認為,中國做電動車的企業過于急功近利,完全跟著補貼的路子走,缺乏一個長期的技術積累和市場探索的過程。再加上國內車企間缺乏必要溝通,難以在商業模式和運營模式上達成共識,這讓電動車的推廣變得更加困難。
“如果國內的車企能夠做到不要補貼也要去做電動車的境界,那么這個行業才算是真正步入正軌了。”張浩說道。
(本文綜合電車匯、網易汽車、車云網、高工鋰電等相關媒體報道。)
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