創新的盡頭是特斯拉?
近日,路透社發布消息稱,特斯拉在一體化壓鑄技術上取得重大突破,創新的點在于運用了3D打印技術和砂型模具,幾乎可以將電動汽車的所有復雜底盤零件壓鑄成一個整體,最新壓鑄機的壓力可達18000噸。
特斯拉一體化壓鑄技術
據了解,該技術是馬斯克在3月份公布的特斯拉“開箱工藝”組裝系統核心,有了這一技術創新,特斯拉新車的開發周期可縮短至18-24個月,生產成本可降低50%,工廠空間也將減少40%。
有意思的是,特斯拉一體化壓鑄技術剛有突破,極氪也在9月15日發布了其一體化壓鑄工藝的最新成果——中段一體式壓鑄蜻蜓結構,豐田汽車隨后也展示了其新型一體化壓鑄的原型設備,不得不說,各家車企追趕特斯拉的步伐還是很快的。
當然,除了一體化壓鑄技術,特斯拉還在超級充電、電池管理、電機驅動、功率器件材料、自動駕駛等技術方面有著諸多創新,甚至在營銷模式和車輛外觀內飾等方面開創了先河。
作為電動汽車一哥,特斯拉的這些創新點也正在被其他車企效仿,以一體化壓鑄技術為例,蔚來ET5、極氪009、高合Hiphi Z等車型都采用了一體化壓鑄技術,小鵬也基于扶搖架構采用一體化壓鑄技術進行造車。
另外,特斯拉創新超級充電技術,并布局超級充電網絡,小鵬、蔚來、埃安等車企也緊跟其后。
除此之外,特斯拉的直營銷售模式也被各大車企借鑒應用,以至于如今商圈里的新能源汽車賣場幾乎隨處可見。
可以說,特斯拉引領了電動汽車行業的發展,無論是技術創新、產品創新,還是營銷模式創新,都成為了其他車企效仿追求的目標。
解決電車難題 三電創新是關鍵
自2003年成立以來,特斯拉便憑借其技術創新攪動了整個汽車領域,開啟了一場電動車和燃油車的爭奪戰。
作為全球電動汽車行業的龍頭,特斯拉最大的技術創新便是在三電方面,包括電池、電控和電驅,而這些技術創新實際上也是為了解決電動汽車行業發展中遇到的一些難題,如續航短、充電慢。
單從電池來看,特斯拉是業界第一家采用鋰電池的車企。特斯拉的鋰電池在電池負極方面采用了硅材料,與傳統電池的石墨負極相比,硅負極可以提高電池能量密度,從而提高電池的儲能能力。
另外,特斯拉在電池正極方面采用了磷酸鐵鋰材料,相比于傳統的鈷酸鋰電池,磷酸鐵鋰電池更加安全、穩定,而且成本更低,不容易發生過熱和著火等問題。同時,磷酸鐵鋰材料也具有較高的能量密度和充放電效率,可以提高電池的續航能力和使用壽命。
總的來說,鋰離子電池是一種高能量密度的電池,它具有體積小、重量輕、充電時間短、使用壽命長等優點。
實際上,鋰離子電池是在電池正負極材料方面的創新,并不能算是特斯拉首創,只是特斯拉將其帶到了電動汽車領域,而大圓柱電池則是在電池封裝形式上的創新。
特斯拉4680電池
根據電池封裝形式,鋰電池可以分為方形、圓形與軟包三種形態,特斯拉目前已經推出了18650、21700和4680三代圓柱電池,其中數字代表的是圓柱電池的直徑和高度,比如4680電池的直徑為46mm,高度為80mm。
2008年,特斯拉Roadster上市,該車搭載松下生產的18650電池,特斯拉由此開創了圓柱電池在動力電池領域的應用先河;2017年,特斯拉與松下聯合推出21700圓柱電池并上車Model 3,2020年9月,特斯拉發布4680大圓柱電池,從2022年開始,部分Model Y已經搭載4680大圓柱電池。
從性能上看,特斯拉的21700電池單體能量較18650電池提升了50%,4680電池較21700電池能量提升了5倍,功率提升了6倍,續航對應提升16%。
另外,由于電池的尺寸增加,同等電容量的電池組所需要的結構件就會相應減少,整體電池包的空間利用率也會增加,從而降低成本。
在電池管理方面,特斯拉BMS系統采用了主從架構,主控制器 負責高壓、絕緣測試、高壓互鎖、接觸器控制、對外部通信等功能,從控制器 (BMB) 負責單體電壓、溫度測試,并上報BMU。
同時,特斯拉還采用了先進的軟件算法和智能控制技術,可以在電池充放電過程進行精細控制,避免過充、過放等問題,并且可以監測電池的狀態和健康狀況,提前預警和修復電池。
而在電驅動方面,特斯拉率先在逆變器上下功夫,直接采用碳化硅功率器件,由于碳化硅具有耐高壓性、低導通電阻、耐高頻?耐高溫等優點,特斯拉的電能轉換效率也有明顯增加,其中續航里程能夠提升5-10%。
除了逆變器,特斯拉在電驅動方面的創新還有扁線電機,電機從此前的圓線到扁線,定子繞組所用的導線從多根細的圓線變成幾根粗的矩形導線,其本身也因此有著體積小、效率高、導熱強、溫升低、噪音小的優勢。
另外,特斯拉在造車工藝上也在不斷創新,一體化壓鑄技術便是典型例子。一般來說,傳統汽車制造分為沖壓、焊裝、涂裝、總裝四個步驟,整車廠需要將各類沖壓件進行焊裝,然后拼接成車身,再進行涂裝、總裝制造成整車,流程比較繁瑣,而特斯拉的一體化壓鑄技術相當于用一個模具直接造出車身,化繁為簡,將多個零部件一次壓鑄成型。
值得一提的是,就在幾天前,有消息稱特斯拉一體化壓鑄技術再次取得突破,基于3D打印技術和砂型模具,特斯拉目前的技術幾乎可以將電動汽車的所有復雜底盤零件壓鑄成一個整體,大幅降低了生產成本。
綜合來看,特斯拉在鋰離子電池、大圓柱電池、BMS、碳化硅逆變器、扁線電機和一體化壓鑄技術上的突破,帶動了整個行業的迅速發展,同時也是電動車向燃油車發起挑戰的最大底氣。
模仿人類真實駕駛 開創純視覺方案
除了三電技術方面的創新,特斯拉在自動駕駛方面也是不走尋常路,其中最主要的創新便是純視覺方案。
目前,行業內的自動駕駛大致有兩條路線,一是依靠高精地圖實現自動駕駛,二是特斯拉提出的純視覺方案,也稱為端到端大模型技術路線。
簡單來說,特斯拉的純視覺方案就是模仿人類的真實駕駛,用眼睛觀察、大腦思考、手腳操作,而實際上要徹底走通這條路并不簡單,最關鍵的一步便是找到人類駕駛過程中大腦思考的替代方案。
對此,特斯拉采用了端到端大模型技術方案,也就是所謂的感知決策一體化。與傳統的自動駕駛路線不同,端到端大模型取代了此前用于感知、描述、預測和規劃的多個模塊,讓自動駕駛從一端輸入圖像數據,一端輸出操作控制。
而特斯拉自動駕駛之所以能夠做到接近人類真實駕駛,主要是因為大量的數據支撐。今年8月底,馬斯克在X上直播路測了特斯拉FSD V12,全程45分鐘僅接管一次,馬斯克在直播中反復強調特斯拉FSD系統中沒有任何條件判斷代碼,而是系統直接做出判斷。
馬斯克路測視頻截圖
換句話說,特斯拉的端到端大模型技術相當于自動駕駛中的ChatGPT,大模型經過大量的真實駕駛數據投喂,基于深度學習和強化學習已經形成了自動駕駛的能力,能夠應對絕大多數駕駛場景。
另外,特斯拉端到端大模型的數據投喂主要來自于特斯拉的影子模式,為了推進自動駕駛的自我演化,特斯拉給每一臺車都配備了影子模式,影子模式會在用戶駕駛過程中采集各類駕駛數據,并將收集到的數據上傳至云端進行分析,最后實現無限接近人類真實駕駛。
特斯拉影子模式
按照馬斯克的說法,特斯拉FSD的安全指數將是人類駕駛員的10倍,通過軟件更新,特斯拉可以從需要人工干預轉向完全自動駕駛,這是一個非常重要的里程碑。如果特斯拉FSD能夠完全落地,那么自動駕駛行業也將迎來拐點時刻。
從設計到營銷 特斯拉創新依舊
如果說特斯拉的技術創新是其立身之本,那么其在產品設計、營銷和服務體系方面的創新則是錦上添花,但也絕對算是遙遙領先。
從外觀上看,特斯拉的隱藏式門把手幾乎是車圈首創,而這也是為了降低風阻而采用的設計,整車外形設計也比較簡約,造型極具未來感。
隱藏式門把手
從內飾上看,特斯拉取消了一切能夠取消的物理按鈕和儀表盤,取而代之的是一塊中控屏,甚至在Model X/S和新款Model 3中,特斯拉還取消實體換擋按鈕,直接在中控屏上進行換擋操作。
而在營銷模式上,特斯拉采用直營模式,省去了經銷商的中間差價,銷售價格更加透明,而在大商圈開門店和體驗中心更接近消費者,能夠更快打入消費者,傳播品牌價值和觀念。
另外,特斯拉還采用了定金模式,也就是先交定金排隊,然后等一段時間才能提車,實際上特斯拉的一部分造車資金便是來自于用戶的定金,一定程度上解決了資金問題。其中最夸張的是,特斯拉賽博卡車目前的訂單已經超過200萬輛,僅定金便超過2億美元,這對很多車企來說都是一筆不小的資金。
為了解決充電難的問題,特斯拉還布局了超級充電網絡,不僅賣車、還賣電。
截至目前,特斯拉已經在全球建立了5萬個超級充電樁,在中國建設的超級充電樁也超過1萬根,9月15日,特斯拉官方在X平臺上曬出了其第5萬個超充樁照片。
從今年6月份開始,特斯拉還頻頻向其競爭對手開放其超級充電網絡,通用、福特、Stellantis和豐田等車企相繼接入特斯拉超充網絡。
可以說,特斯拉之所以能夠成為電動汽車界的扛把子,最大原因便是其全產業鏈源源不斷的創新。
模仿or超越 車企紛紛對標特斯拉
毫不夸張的說,目前電動汽車行業只有兩類車,一類是特斯拉,另一類則是對特斯拉的模仿和創新,而這些創新最后大多都會指向一個原型,那便是特斯拉。
從最核心的三電技術來看,以電池為例,特斯拉2020年推出大圓柱電池方案,2022年9月,寶馬官方宣布自2025年開始在“NEUE KLASSE新世代”車型中使用4680大圓柱電芯,并與寧德時代、億緯鋰能簽訂合約。另外,蔚來和蜂巢能源最近也在成立合資公司,雙方將共同開發大圓柱電池,預計會在2025年量產。
在電驅動方面,小鵬G6、智己LS6所搭載的800V架構的關鍵都是碳化硅功率器件,另外,小鵬G6還采用了8層扁線油冷電機,能夠耐高電壓并降低損耗,同時,大眾、蔚來和比亞迪也都在扁線電機上進行了布局。
小鵬800V架構
至于一體化壓鑄技術,比較典型的代表是蔚來ET5、極氪009以及高合HiPhi Z這幾款車型。
自動駕駛技術方面,小鵬自稱其XPILOT是國內唯一擁有端到端自研技術并實現量產的自動駕駛系統,除此之外,廣汽也在走純視覺自動駕駛技術方案,其自主研發的XTracker方法在2022年8月的nuScenes自動駕駛測試競賽中還奪得了純視覺榜單全球第一。
超級充電樁方面,小鵬也是繼特斯拉之后布局最多的車企。截至今年8月,小鵬汽車超快充網絡覆蓋超過100城,目前,全國已有超過230座小鵬S4超級充電站。另外,小鵬還在不斷完善充電網絡。數據顯示,小鵬充電網絡已覆蓋全國337個地級行政區和直轄市,全國范圍內擁有超1000座小鵬自營充電站提供服務。
小鵬超充樁
近日,小鵬汽車智慧充電科技有限公司總經理高翔表示,公司將在2025年底建成3000座超快充站,2027年底建成5000座。
在外觀和內飾方面,如今的新能源汽車幾乎已經標配了隱藏式門把手,車內屏幕更是有過之而無不及,車企不僅換裝中控屏,甚至還在尺寸和數量上遠遠超出特斯拉。
另外,在營銷模式上,商圈的新能源汽車賣場已經隨處可見,訂單模式也已成業界常態,這些曾經的創新已經不再是創新,甚至對一些車企來講,直營模式或許并不適合,其中所耗費的人力和資金遠遠高于收益。
特斯拉成新能源車圈風向標
實際上,我們在談創新的時候,主體一直都是少數人,而作為少數人的特斯拉,無論是在技術還是營銷上面,都有著許多過人之處,也堪稱車企的風向標。
而這個風向標,向內可以說是產品的技術和價值導向,往外則是產品的價格導向。今年以來持續的價格戰,正是由特斯拉年初的一輪降價引發的,而特斯拉的產品價值也決定了其能夠在價格上有著很大的話語權。
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