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杏彩体育:中国汽车工程师支棱的2023年

  中国汽车在2023年大放异彩,产销量突破3000万辆,出口522万辆,首次成为全球第一大汽车出口

  中国汽车在2023年大放异彩,产销量突破3000万辆,出口522万辆,首次成为全球第一大汽车出口国。但让消费者惊喜的不是产销出口双创新高这些统计数字,而是车的性价比,2023年消费者花20多万元买到的车,拥有过去四五十万价位的车都没有的技术。

  实际上,在各价位的车型上,中国本土车企都展示了惊人的技术能力。不少欧美日车企还处于概念阶段的技术,已在中国车企的量产车上搭载,这让国外同行感到惊讶。仅仅在三年前,面对中国本土车企时,他们还拥有优越感。

  2023年初,比亚迪在云辇系统发布会上让车辆平地起跳;年底,蔚来在ET9车型的前盖上搭起4层香槟塔,车辆穿行减速带的同时,香槟一点不洒;下半年,不少新车型做到了充电15分钟即可行驶几百公里,电动车的补能速度越来越接近燃油车;2022年以来,深圳、广州、北京,无人驾驶的出租车陆续开始自动载客运营。

  这些酷炫场景背后,是中国汽车业在整车制造、底盘悬架、车身控制、动力电池、芯片、智能座舱、电子电气架构、自动驾驶等技术领域的突破,以及相关供应链能力的提升。

  经过二十年努力,中国本土车企终于走到了全球汽车产业的舞台中央,大规模的进口替代此起彼伏。例如汽车抬头显示技术(HUD),2021年该技术相关产品80%的份额被外国供应商占据,以华阳集团为代表的中国企业实现突破之后,2023年初,外国供应商的份额下降到50%左右。2023年让人印象最深刻的技术突破集中在底盘悬架领域,空气弹簧此前被外企垄断,2023年中国企业自主生产的空气弹簧大量装车,底盘悬架的整体控制软件,中国车企也在快速迭代。

  技术进步背后,是中国汽车工程师二三十年的持续努力。电动化、智能化、网联化、共享化,在汽车新四化的浪潮下,中国汽车工程师改写了全球汽车技术版图。

  岁末年初,《财经十一人》与六位中国汽车工程师做了深度交流,希望通过他们的故事,来记录中国车企历史性的技术进步。这些工程师是:

  吉利控股集团旗下的雷达新能源汽车(浙江)有限公司(下称雷达)首席执行官凌世权是国内车企中少有的工程师出身的CEO,他不仅亲自参与产品设计、打造生产线,还亲自为车辆做调校。

  凌世权是广东人,初中时就有一个汽车梦,想做一款畅销全世界的中国车。1993年,他考入哈尔滨工业大学,本硕连读毕业后,又拿到了浙江大学的博士学位。

  1999年,凌世权进入广汽本田,质量、焊装、涂装、总装、装备工程,在多个岗位一路历练,之后进入广汽传祺技术中心,参与SUV车型GS4、GS5的开发。在广汽工作十年之后,凌世权加盟吉利,迄今14年。曾负责领克、极星、极氪品牌的智能制造,全程参与吉利工厂的数字化转型,推动吉利台州一厂升级为极氪智能工厂。

  中国顶尖车企主要生产新能源车,对定制化、数字化要求比燃油车更高,生产线必须实现模块化生产,不能采用此前燃油车的硬性连接生产线。

  智能工厂采用数字孪生技术,将零部件采购、库存、生产、销售所有环节的数据都统一上传到云端,建立模型,再将模型与生产实践磨合,不断修正。

  纯电皮卡,全球风头最盛的是特斯拉Cybertruck。2023年12月初,特斯拉交付首批Cybertruck时,开放了位于德州超级工厂的Cybertruck生产线,一眼望不到头的生产线上聚集着大量工业机器人,整个工厂几乎看不到真人。

  但凌世权说,工业机器人数量多、自动化水平高,外行看起来很震撼,其实这算不上真本事。目前主流车企无论是用100台机器人还是用50台机器人还是用人工,工厂的生产效率都相差不大。真正的本事是持续提高生产质量的能力。

  例如,生产线上的某个环节,用机器人替代人力,确实可以提高准确度,但无论怎样也无法把此准确度提高到100%,只能无限接近。这时候,就需要工程师用自己的技术和智慧,优化生产工序和工艺。比如拧螺丝,第一个岗位做一次,第二个岗位再叠加做一次,多一个步骤,就能把可靠性提高几倍。

  在设计雷达皮卡的生产线时,凌世权会根据每个岗位工作内容的不同,选取不同身高的工人上岗,这可以减轻员工的疲劳度,提高生产质量;

  工厂彻底数字化,建立虚拟产线模型,按照岗位的重要程度打分,根据分值高低,匹配不同知识素质的人力,出错之后影响大的岗位,就匹配经验更足、技术更熟练的人员。

  2023年,雷达RD6皮卡上市,凌世权和他的同事们率先把纯电技术带到皮卡品类。RD6比Cybertruck交付更快、更早,也抢先进入东盟、南美、中东市场。

  凌世权认为,美国地广人稀,大尺寸的皮卡更受市场欢迎,而中国、东盟地区,道路狭窄,中小体型、性价比更高的车型会占优势。

  “在中国,传统皮卡面向的人群比较窄,我们希望打造新物种,以高级乘用车的标准打造皮卡,拓宽皮卡的适用范围。”凌世权说。

  极氪智能科技电池产品总工程师潘福中是公司电池研发的总负责人,涵盖电池包、电池管理系统、电芯等所有电池产品,团队人数超过1000人。

  潘福中是中国最早一批的动力电池工程师,他大学学的是材料及化学专业,毕业后做锂电池研发。他回忆说,15年前,国内外动力电池开发都处于尝试摸索阶段,那时候做这个领域的人不多,也很少有人看好这个方向,除了努力和坚持,还得耐得住寂寞。

  (潘福中在电池生产线年来,潘福中先后在国内两家顶尖民营车企工作,专注电动车用动力电池研发,他为自己的坚持感到自豪。

  2023年初,潘福中团队与宁德时代合作开发的麒麟电池在极氪001WE版车型上首发,续航里程超过1000公里;10月,潘福中参与研发的800V高压版麒麟电池在极氪001 FR上装车,实现兆瓦级的输出功率,满足四电机的功率需求,从10%电量充到80%电量只需15分钟。12月,“金砖电池”在浙江衢州的工厂投产。这些都是世界一流的成绩。

  与麒麟电池不同,金砖电池是潘福中团队全栈自研、独立开发的。金砖电池采用磷酸铁锂材料,铁锂比三元的成本要低,但铁锂的缺点是能量密度低、充电速度慢。潘福中团队通过努力,金砖电池的体积利用率达到了全球最高的83.7%,弥补了铁锂电池能量密度低的缺点。

  通过采用多极耳、纳米级正极颗粒、微孔隔膜、新型电解液等新结构、新材料、新工艺,金砖电池实现了15分钟500公里续航的超快充能力,克服了磷酸铁锂电池充电速度慢的缺点。

  金砖电池的研发历时三年,提出了上千种方案,衢州的金砖电池工厂则是潘福中团队2023年最重要的任务。

  2022年初,极氪开始与地方政府沟通,当年5月在浙江省衢州市确定厂区点位,建设用地中间有座小山包,7月,爆破山包,平整土地,正式动工,2023年5月厂房竣工,开始安装调试生产设备。近800米长的生产线,从通水、电、气到单机调试,再到整线月,正式启动产线月到现在几乎没怎么休息,周末几乎都在加班”,潘福中说。他家在上海,工作在浙江,开车通勤两地,孩子正读六年级,他只能每天挤出一点时间给孩子打电话。

  金砖电池的衢州工厂设计产能总计24GWh,能够满足超30万辆新能源车的电池配套。其中一期12GWh产能已投产,二期计划2024年1月投产,2023年12月,《财经十一人》参观衢州工厂时,最后一条产线月投产,衢州工厂仅用了13个月,通常来说,动力电池工厂的建设需要两年以上。

  潘福中感慨道,三五年前与一些欧洲工程师交流时,感觉他们的姿态很高,都要按照他们的规划路线及需求走。现在他们惊讶的发现,“一些他们规划在3年后量产的产品,我们已经落地了,他们得追赶我们。”

  肖柏宏说,空气悬架理论提出已有三十年,掌握此技术的企业95%都是欧美日企业,对于他们来说,只要把空气悬架做得比普通悬架稍微好一点,就可以受到追捧,根本没有动力持续提升产品性能。

  肖柏宏团队开发出的第一代控制系统,实现了单个空气弹簧的硬件和软件自主集成;第二代系统(ICC智能底盘域)打通了所有底盘硬件的界限,用一套系统整体控制底盘的所有部件。

  2023年12月,蔚来第三代车辆控制系统亮相:在ET9前舱盖上搭建了四层香槟塔,车辆匀速行驶,通过减速带,虽然车轮和悬架不断上下晃动,但车身始终保持平稳,香槟一滴不洒。

  雷克萨斯1989年曾在其首款LS400的前舱盖上搭建香槟杯,汽车启动后香槟塔不倒,但当时车辆是在台架上加速,未实际在路面上行驶,也未在杯中倒酒。2020年,丰田社长丰田章男曾在雷克萨斯最新的LS600上重演此幕。

  想到香槟杯亮相的点子后,肖柏宏的团队只用了很短时间就拍摄了出来,视频长度约1分钟,而系统的开发和迭代,却走了5年。

  据肖柏宏介绍,香槟杯试验的时候,这套系统能够感知驾驶员踩踏板的力度,车辆各部件的状态、速度,再通过算法,精确计算出对四个车轮应该输送的扭矩、悬架应作出的高低变化,从而保证车身始终平稳,一切都在瞬间完成。

  2024年1月5日,蔚来又展示了ET9的“水上舞蹈”:在积水路面上,ET9的悬架高频振动,四个轮子快速弹跳,激起水花,而车身却保持平稳。

  但2023年肖柏宏最耗神的事情并不是“香槟塔”或“水上舞蹈”,而是升级2018年上市的老款ES8的空气弹簧控制软件。ES8搭载的外国供应商的空气悬架控制软件是针对有限路况做的软件,无法适用中国的复杂路况。肖柏宏团队将他们这些年自主开发的软件系统,部分用在了老款ES8车型上。

  一方面,外国车企在某些单项技术上仍领先,但汽车拼的是全产业链整体能力,中国车企新四化步伐更快,体系化能力也更强。

  以底盘电气化为例,某些顶尖车企利用软件、、液压装置去控制底盘的高低升降,信号传递步骤多、有延时,底盘和刹车也是分开的。肖柏宏团队选用全线控布局,将所有的控制高度集成,底盘刹车协同,车内布局简化,成本降低,响应速度也更快,因此能让ET9在水中跳舞,稳托香槟塔不洒。

  例如在底盘调校方面,外国顶尖车企的调校经验足、水平高,但肖柏宏团队发现,在某些局部,通过智能算法、依托数据去调校,比依托调校师的经验更有优势。

  肖柏宏介绍说,传统的方式是根据专家的目标去调校部件,完成后冻结,不再改变,而他们不设置具体的专家目标,调校到一定范围不冻结,根据后续动态表现,根据集群训练的结果,动态优化。

  “斌哥(李斌)一直说,我们要跟用户深度绑定,研发要为用户服务,这是我到蔚来工作后最大的感触。”肖柏宏说。

  无论是在东风汽车集团内部,还是外部的创业企业,杜江伟都有过转换研究领域的机会,但他一直坚持做底盘开发,如今他庆幸自己的坚持。

  中国企业在高档底盘悬架上的技术储备不足,也没有像样的四驱系统,液压悬架、空气弹簧、电磁减震都几乎为零,更不敢奢望后轮随动转向,分布式驱动(轮边电机、轮毂电机)这些技术和功能。

  在需求的刺激下,中国企业大力投入,已经在空气弹簧领域实现例的国产替代,同时线控底盘等新技术的应用,也让中国企业绕开了传统四驱系统的技术壁垒,用新技术实现了四轮驱动效果。

  技术竞争的前沿已经转到软件模块。“很多车辆改装,就算加装了空气弹簧等高级零件,但如果没有控制好、调教好,开着也会很难受,性能也未必提升。”杜江伟告诉《财经十一人》。

  新能源车时代,软硬件解耦,各个部件之间打通,全车用一套统一的软件控制。用传感器实时搜集车辆及道路状态,包括速度、方向、加速度、路面、倾角、摇晃或弹跳的情况,再通过软件计算,向四个轮子输出不同的动力,控制悬架姿态,保证任何情况下车身都能平。


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