牛電科技司馬惠泉：智能化成為電動(dòng)兩輪車“新名片”
《智能化成為電動(dòng)兩輪車“新名片”》
司馬惠泉（北京牛電科技有限公司動(dòng)力電子總監(jiān)）：
各位領(lǐng)導(dǎo)大家好，非常榮幸和大家共聚一堂。今天的目的是和大家探討我們發(fā)展的方向。今天的主題是講講小牛的想法和方案，主要在智能、電池、動(dòng)力這三個(gè)方向。
小牛一直堅(jiān)持創(chuàng)造輕松的文化，我們的目的是讓用戶感知到我們潮流、自由、科技的品牌核心理念，我們做的產(chǎn)品都是緊緊圍繞這三個(gè)理念進(jìn)行設(shè)計(jì)。
從產(chǎn)品的品類上看更關(guān)注城市出行相關(guān)領(lǐng)域。目前我們?cè)跉W洲、美洲都是兩輪電動(dòng)車共享的第一領(lǐng)先品牌的。我們從2014年開始做智能鋰電產(chǎn)品，所以說(shuō)也引領(lǐng)了國(guó)內(nèi)智能鋰電兩輪車發(fā)展的新紀(jì)元。
大家可以看到，我們從2014年一路走來(lái)，品牌還有產(chǎn)品的類別逐步的增加，我們?cè)?015年推出的第一代產(chǎn)品叫NQI，到2021年我們每年有非常多的新產(chǎn)品投放到市場(chǎng)，也獲得了很多榮譽(yù)，也創(chuàng)造了非常龐大的用戶群體。
截至目前，小牛在國(guó)內(nèi)有3248家體驗(yàn)店，覆蓋了200多個(gè)城市，在全球有43個(gè)經(jīng)銷商覆蓋了51個(gè)國(guó)家，包括東南亞的很多國(guó)家。小牛的研發(fā)主要在上海的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室和常州的智能出行全球研發(fā)基地。
大家可以看到，我們的產(chǎn)品類別目前已經(jīng)覆蓋了電動(dòng)摩托車、混動(dòng)的電動(dòng)摩托車、電動(dòng)自行車和電動(dòng)滑板車這么多類別。
再講講我們一些核心的技術(shù)理念。
從2014年開始，我們鋰電池更新了整整七代，第八代鋰電產(chǎn)品馬上就要發(fā)布，這個(gè)過(guò)程中，我們積累了非常多的經(jīng)驗(yàn)，主要的訴求和技術(shù)的發(fā)展目標(biāo)就是實(shí)現(xiàn)更安全，動(dòng)力更強(qiáng)，更可靠，還有是用戶體驗(yàn)更好。
舉個(gè)例子，我們自主開發(fā)了動(dòng)態(tài)平衡算法，可以根據(jù)用戶使用工況，結(jié)合云端的數(shù)據(jù)和整車的數(shù)據(jù)為用戶提供準(zhǔn)確的里程預(yù)估，在用戶的APP上和他的智能儀表上，顯示的都是每個(gè)客戶定制化的續(xù)航里程。
另外，大家知道電池BMS實(shí)際上它的運(yùn)算能力是有限的，比如說(shuō)我們電芯的均衡算法，如果僅僅靠BMS單面機(jī)進(jìn)行均衡的算法很難有效的判別他是不是需要做均衡。
如果結(jié)合云端的數(shù)據(jù)，通過(guò)云端的足跡來(lái)對(duì)這個(gè)電池（進(jìn)行分析），從它第一次使用到現(xiàn)在整個(gè)工況進(jìn)行分析，那就可以很清晰的判斷出每一串電芯，每一個(gè)電池包它變化的方向，可以針對(duì)這個(gè)電池包的特性提供解決方案。然后通過(guò)遠(yuǎn)程OTA升級(jí)的方法，或者通過(guò)遠(yuǎn)程OTO配置的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)電池包的故障分類、故障應(yīng)對(duì)、故障升級(jí)，這是我們目前正在使用的，通過(guò)云端+本地實(shí)施我們稱之為智能BMS系統(tǒng)，這就是我們第七代的鋰電系統(tǒng)。
不光電池的BMS通過(guò)云端連接，我們每一個(gè)部件只要它有通信功能的，都能實(shí)現(xiàn)跟云端的數(shù)據(jù)交互，也都能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程的OTA，這里面包括了儀表、充電器、電機(jī)的信號(hào)傳感器等，當(dāng)然也包含BMS也包含鎖控、智能鎖等等，甚至智能大燈，都可以通過(guò)遠(yuǎn)程進(jìn)行數(shù)據(jù)交互升級(jí)，這就是我們的小牛應(yīng)用IOT的核心內(nèi)容，所有待充性的部件皆可數(shù)據(jù)交互，皆可遠(yuǎn)程升級(jí)。
通過(guò)這樣的數(shù)據(jù)交互，我們實(shí)現(xiàn)非常巨量的大數(shù)據(jù)收集，這些收集都符合法規(guī)，是匿名的收集，每天都有幾百T的數(shù)據(jù)收集到小牛的大數(shù)據(jù)中心，我們會(huì)對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行清洗、分類，然后利用。包括剛才說(shuō)的智能里程的預(yù)測(cè)，甚至我可以根據(jù)當(dāng)?shù)氐奶鞖?、交通狀況等等我可以推測(cè)你今天實(shí)際的續(xù)航里程和平時(shí)有什么不同的區(qū)別。
舉個(gè)例子，今天突然降溫了，從原來(lái)的5度降到零下5度，你每天經(jīng)常去的方向有點(diǎn)堵車，針對(duì)這樣的工況我們會(huì)計(jì)算出你今天的續(xù)航里程。我們通過(guò)IOT通過(guò)大數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行用戶可感知數(shù)據(jù)的利用。
接著我們通過(guò)Ultra lite把這些數(shù)據(jù)更近一步的應(yīng)用到租賃、換電、新零售，企業(yè)級(jí)的服務(wù)商，現(xiàn)在在全球運(yùn)行著大量小牛共享租賃的電動(dòng)摩托車，歐洲、美國(guó)紐約等運(yùn)營(yíng)的電動(dòng)摩托車基本上是以小牛為主，整車非常穩(wěn)定，系統(tǒng)也做的非常好，甚至我們企業(yè)用戶層面，做到他只需要改一個(gè)APP的logo，剩下的全部交給小牛就可以了。
我們不光要做一個(gè)安全、可靠、用戶可感知的車，我們還要打造剛才我們說(shuō)的有潮流科技的，所以每一款車不光要實(shí)用、穩(wěn)定，還得好看，所以我們每一款車都是按照小牛的領(lǐng)導(dǎo)和小牛工程師自己愿意購(gòu)買的方向進(jìn)行設(shè)計(jì)，所以本身他的出發(fā)點(diǎn)非常高，如果我們小牛的員工自己都不喜歡小牛的車，那你這個(gè)車怎么能去創(chuàng)造潮流，像這款車我們基本上獲得了全球所有的設(shè)計(jì)大獎(jiǎng)，全部拿全了。
動(dòng)力這塊實(shí)際上2014年開始我們一直跟博世進(jìn)行深入合作，博世電機(jī)一直是小牛高端電機(jī)的官方合作伙伴，加速還有穩(wěn)定性、可靠性都是非常好。
到目前為止，小牛全球累計(jì)騎行里程116億公里，地球是4萬(wàn)公里。碳排放減少了29億公斤，相當(dāng)于種了1450萬(wàn)顆樹。我們覺得自己的工作還是有成就的，也給電動(dòng)兩輪車所有的從業(yè)者，我們讓兩輪車電動(dòng)化以后給全球的環(huán)境帶來(lái)巨大的好處。我們也形成了一股潮流。
我們不光是賣車的，我們要讓有一群有共同理念的人形成一個(gè)圈子和氛圍。我們成立了很多同車會(huì)，平時(shí)大家都在一起玩，講究的自由自在的文化。
下面講講技術(shù)的方向，這是近一兩年來(lái)進(jìn)行合作的方向。
電池的路線不多講了，一個(gè)是往高能量密度走，另外一個(gè)方向就是往低成本方向走。特別是在原材料這兩年漲價(jià)非常大的情況下，小牛這兩年做了幾個(gè)探索。去年跟某A公司聯(lián)合開發(fā)了第一款用811體系安全的電池包，是去年南京展發(fā)布的。
一個(gè)方向是說(shuō)811體系通過(guò)集流體的創(chuàng)新實(shí)現(xiàn)安全，這是一個(gè)新的方向。目前，還有點(diǎn)產(chǎn)業(yè)化的困難，我相信一兩年內(nèi)有產(chǎn)業(yè)化的進(jìn)展。
去年小牛導(dǎo)入了混合型了磷酸錳鐵鋰，其中混合了三元或者鐵鋰，這也是行業(yè)內(nèi)第一個(gè)應(yīng)用。因?yàn)槿ツ甏蠹叶荚谟萌蛘咤i酸鋰、磷酸鐵鋰的，但是我們已經(jīng)看到了磷酸鐵鋰電池漲價(jià)非常厲害，去年開始我們?cè)黾恿艘粋€(gè)方向。
目前通過(guò)兩年的使用下來(lái)還是比較穩(wěn)定的，和磷酸鐵鋰比起來(lái)還是高一點(diǎn)，最大優(yōu)勢(shì)是摒除了磷酸鐵鋰DER平臺(tái)130二伏和摒除了錳酸鋰體系高溫穩(wěn)定性差等等一些弱點(diǎn)，凸顯了磷酸錳鐵鋰體系的一些油電，循環(huán)壽命也能做到800次以上，總體來(lái)說(shuō)目前在材料漲價(jià)的情況下，磷酸錳鐵鋰可能是一股清流。
今年我們又開始了另外一個(gè)新電池行業(yè)應(yīng)用的方向，大家看小牛一直非常樂(lè)意推動(dòng)新化學(xué)體系、新電池在兩輪行業(yè)內(nèi)的應(yīng)用，所以說(shuō)如果有電芯廠或者是材料體系廠家有這方面意愿或者有這方面想法的都可以來(lái)找我。
今年我們又做了新的方向，就是鈉離子電池行業(yè)的應(yīng)用導(dǎo)入，實(shí)際上我們國(guó)內(nèi)目前只有兩家做的比較好的鈉離子電池的供應(yīng)商，我就不點(diǎn)名了，這兩家目前我們測(cè)下來(lái)差不多產(chǎn)品迭代了三輪，目前測(cè)下來(lái)基本上快接近量產(chǎn)的狀態(tài)，循環(huán)壽命夠用了，充放電倍率特性非常好，材料成本非常低，低到3毛錢每瓦時(shí)的成本，它的工藝成本和三元電池的工藝成本是一樣的，所以說(shuō)目前還有一些困難。
鈉離子電池有很多優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)樗鼪]有鈷鎳，也沒有其他硅金屬，唯一會(huì)用到一些銅。
固態(tài)電池我們測(cè)了差不多三年，目前還沒有看到行業(yè)在一年內(nèi)能量產(chǎn)的現(xiàn)狀，可能半固態(tài)電池含5%-7%電解液的電池會(huì)在明年或者后年有商業(yè)化的窗口，但是它的特性和普通三元電池相比沒有太大的優(yōu)勢(shì)，這也是我把它放在最后講的原因。
講講磷酸錳鐵鋰，通過(guò)我們小牛兩年的應(yīng)用，磷酸錳鐵鋰在安全特性是沒有問(wèn)題的，兩年之內(nèi)我們看到磷酸錳鐵鋰電池的批量化應(yīng)有超過(guò)幾十萬(wàn)組電池包的應(yīng)用，目前我們沒有發(fā)現(xiàn)安全方面的問(wèn)題，或者它的安全特性比其他同等或者更好的狀態(tài)。它的價(jià)格現(xiàn)在是低于磷酸鐵鋰甚至低于錳酸鋰。
所以說(shuō)我們這個(gè)平臺(tái)用了三年是一樣的，雖然混合型磷酸錳鐵鋰有兩個(gè)平臺(tái)，但在實(shí)際的工況中不顯現(xiàn)，只有在0.05C或者0.1C微弱電流下放電時(shí)才會(huì)體現(xiàn)雙平臺(tái)的特性，所以它的DMS，SOC的精度還是非常好做的。這是我們實(shí)驗(yàn)的一些情況。
鈉離子電池目前的能量密度可能還在70Wh/kg-100Wh/kg左右，我們合作伙伴可能很快就到120，他商用的極限可能在200瓦時(shí)每千克的極限。
低溫特性也是鈉離子電池非常優(yōu)秀的特性，但是鈉離子電池也有它很難受的缺點(diǎn)，電壓太低了，所以說(shuō)可能會(huì)在BMS，前端采集芯片這塊有額外的成本投入，對(duì)容量越小的電芯可能這部分投入會(huì)越凸顯，比如說(shuō)對(duì)20安時(shí)及以上的這部分成本投入基本上就可以忽略了。
另外對(duì)中國(guó)整個(gè)電池產(chǎn)業(yè)甚至全球電池產(chǎn)業(yè)最大的優(yōu)點(diǎn)是減少了對(duì)鈷、鎳等稀有傳統(tǒng)鋰電池金屬的需求，會(huì)使整個(gè)新能源電池產(chǎn)業(yè)更均衡的發(fā)展，減少波動(dòng)?？赡芏唐趦?nèi)不是很成熟，但長(zhǎng)期來(lái)說(shuō)會(huì)形成戰(zhàn)略上的平衡。
另外，集流體這塊不需要用銅箔了，正負(fù)極都是鋁箔，所以說(shuō)總體的工藝成本更便宜一點(diǎn)，他比較適合發(fā)展的一項(xiàng)是他可以用現(xiàn)有523體系鋰電池的生產(chǎn)工藝來(lái)直接生產(chǎn)鈉離子電池，不需要進(jìn)行變化，也就是現(xiàn)在523、622體系的，甚至811體系的，現(xiàn)有的三元電池的產(chǎn)線可以直接生產(chǎn)鈉離子電池，包括我們現(xiàn)在批的產(chǎn)品都是通過(guò)現(xiàn)有三元產(chǎn)線來(lái)進(jìn)行生產(chǎn)的。
固態(tài)電池我就不講了，我感覺固態(tài)堅(jiān)持不進(jìn)入電解液5%以下，金屬負(fù)極等等沒有太大優(yōu)勢(shì)，所以說(shuō)它的高能量密度，比如說(shuō)500瓦時(shí)每公斤都是建立在金屬Li負(fù)極的基礎(chǔ)上，目前這個(gè)技術(shù)跟幾家頭部企業(yè)聊下來(lái)短期沒有商業(yè)化的前景。
我們?cè)趧?dòng)力這塊的創(chuàng)新，去年年底我們推出新一代全新VG電芯，它在理論分布上稱之為叫突級(jí)電機(jī)，實(shí)際上是用IPM內(nèi)轉(zhuǎn)子電機(jī)技術(shù)擴(kuò)展應(yīng)用到輪轂電機(jī)上，我們稱之為自然電池能力提升，但是我們的電機(jī)也需要配合。這款電機(jī)需要更高的角度控制策略和更高階的算法，所以我們專門開發(fā)了更高進(jìn)度電感式絕對(duì)位置傳感器，比傳統(tǒng)的位置傳感器提高了3個(gè)數(shù)量級(jí)的精度。而且成本控制的非常低，大家知道一套傳感器加上解碼可能要一百塊錢，我們這個(gè)成本做了20塊錢。
從性能上來(lái)看，它電機(jī)的特性是全面碾壓普通的電機(jī)，同等尺寸電機(jī)相比，扭矩提升30%，功率密度提升了30%，發(fā)熱減少了50%。第四項(xiàng)是最重點(diǎn)的，效率80%以上的區(qū)域增加了50%，這意味著這個(gè)電機(jī)從低轉(zhuǎn)速到高轉(zhuǎn)速都是高效區(qū)，大家可以看到上面這條線，電機(jī)效率80%以上區(qū)域，原來(lái)的輪轂電機(jī)很窄，現(xiàn)在可以做到非常高。在用戶層面表現(xiàn)上來(lái)說(shuō)，效率高了續(xù)航特別長(zhǎng)，第二就是扭矩高了，加速和爬坡性能更好。
今年我們會(huì)在國(guó)內(nèi)N系列的車型上全面迭代使用VG電機(jī)，去年是我們?cè)诤Ｍ獍娴腗GTEVU上首先推出了這個(gè)電機(jī)。
以上就是我分享的內(nèi)容，謝謝大家！
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