對蔚來汽車產品及技術的深度思考(中)

2020-12-24 虎嗅APP

在上一篇:《從蔚來到電動汽車新勢力的深度思考(上)》中,我們闡述了對新能源汽車的趨勢性判斷和核心觀點,也談及了蔚來面對的競爭環境。接下來,我們具體看看蔚來的產品、服務、技術。

一、車型

全球乘用車市場極為重要的一個結構性趨勢是SUV車型的流行,特別是在中國市場(下圖),可以看到SUV車型在國內的銷售增速遠遠高於整體乘用車市場,目前SUV車型的銷售佔比已經達到50%左右。不難理解,這是為什麼蔚來等造車新勢力廠商的車型都選擇了SUV形態。

Figure 22國內乘用車銷量與SUV車型銷量對比,來源:Wind

Figure 23 轎車、MPV、SUV車型佔比,來源:Wind

ES8

ES8於2017年12月發布,於2018年正式上市交付,定位於全尺寸SUV,直接對標特斯拉Model X。在產品設計路線上,有別於Model X,ES8更注重豪華感和舒適性。然而,由於上市的倉促以及設計上的缺陷和工藝能力等因素,ES8算得上是一款失敗的產品。問題主要集中在這些方面:

續航短,70kWh的電池包只能支持不到300KM的實際續航,其背後是過重的車身重量和較高的百公裡電耗;行駛體驗差,包括濾震、隔音、動能回收等;軟體BUG多。

糟糕的產品力是導致ES8上市短暫衝量後的持續銷售滑坡,2019年11月至2020年1月月銷售量連續低於100臺。而ES8今年改款後我們看到了銷量的回升趨勢。

ES6

ES6於2018年底,並於2019年5月開始正式交付,相對於ES8,ES6定位於中大型SUV,定價區間在35.8萬至46.8萬之間。ES6在續航等核心問題上做出了加大的改進,續航最大達610KM(NEDC)。

ES6相對於ES8的改進和修繕直接反應在了銷量上,特別是在疫情後其銷量反彈快速,今年4月銷量超過2019年8月前高點,達到2813量。

二、車型對比

Table 9 ES8/ES6/MODEL X對比

Table 10 ES8對比常見同級別SUV車型

Table 11 造車新勢力車型對比

三、技術

供應商

根據蓋世汽車整理的蔚來ES6核心供應商的名單,蔚來自研的核心零部件產品集中在電動汽車最為核心的三電部分。三電部分中電機與電控系統由旗下子公司蔚然動力完成,電池pack部分由蘇州正力蔚來完成。造車新勢力中對於電機系統一般都採購市面成熟的系統,並非自研資產。例如威馬汽車和小鵬汽車,都是採購精進電動的永磁同步電機。當然,這一整合水平依舊低於特斯拉Model 3水平。

Table 12 車身零部件供應商,來源:蓋世汽車

四、平臺

蔚來目前車型ES6與ES8都是基於第一代電動車製造平臺NP1(NIO Platform1.0)進行開發。其ES6與ES8的通用零部件大約在50%左右。但其在設計平臺時考慮了換電技術等問題,使得其平臺的軸距較大,有一定的局限性問題存在。蔚來內部曾經在EC6立項時有過PlanB,即基於NP1開發一款轎車,

「由於平臺和換電模式的限制,軸距做不短,尺寸做不小,車身也低不了,電池選擇也有限,如果硬要做,最後的成品會變成一款跨界車,樣子不好看,成本也下不來,無論是資金還是時間都不允許,只好放棄。」(https://zhuanlan.zhihu.com/p/103307741)

在蔚來的新車規劃上,由原先的ET7變更為EC6,我們認為與平臺最初的設計有著很大的關係。我們認為NP1本質上是類似威馬的STD平臺,適用開發緊湊級到中大型純電動SUV。招股說明書中提到,ET7原本計劃利用ES8和ES6的共有平臺打造,實際上,這三款車的零部件共享率並不理想。

「ES8和ES6的零部件通用率大概只有50%,ES8和ET7隻有20%,除了三電系統(電池、電機和電控),其他幾乎都不一樣,這樣肯定會推高成本。」

我們認為NP1平臺作為蔚來的初代版平臺,尚有許多改進之處。蔚來汽車總裁秦力洪此前在接受採訪時承認第一代平臺在設計時存在「過度設計」,「例如車輛底盤材質,鋁合金用的太多,這導致車輛製造成本和維修成本很高,並提升了車重、降低了續駛裡程。」

對於蔚來的下一代平臺,目前信息極少,只有李斌此前在採訪中聲稱的NP2平臺將圍繞L4自動駕駛技術開發,此前難產的ET7將基於此平臺。

EDS電驅動系統

EDS電驅動系統是新能源汽車的核心系統,它的性能直接決定車輛的爬坡能力、加速能力以及最高車速。EDS電驅動系統由三部分組成,分別是驅動電機、齒輪箱、PEU電機控制器三部分組成。

驅動電機

驅動電機按照大類可以分為直流電機與交流電機。直流電機儘管控制性能較好,但是存在體積大、可靠性低等劣勢,不適合在新能源汽車上使用。開關磁阻電機各項性能優異,但是由于振動大,噪聲大,所以目前只在少量的工程車中使用。

目前市面上新能源汽車使用的主流電機是交流電機中的永磁同步電機,佔裝機量的90%左右。少部分車型使用異步感應電機。關於感應電機和永磁同步電機的區別,簡單來說就是前者的性能更好,後者的效率更高。

Figure 24 各類電機性能對比

蔚來汽車所使用的異步感應電機、永磁同步電機、電機控制器由旗下子公司蔚然動力(XPT)自主研發生產。車輛配置上蔚來在其最新的ES6與ES8車型中都採用了雙電機系統,其中蔚來ES8前部電機為永磁160KW永磁同步電機,後方電機為240KW異步感應電機。蔚來ES6電機裝配上採用了兩種組合裝配模式,中高配版中採用與ES8相同裝配模式,在低配版中採用前後電機都為160KW永磁同步電機的裝配模式。

值得一提的是蔚來240KW/420Nm的異步電機,其參數在目前國內電動車乘用車中堪稱最高,用燃油車發動機類比,應該可以達到V6的水平。特斯拉Model S/X在業界率先採用雙感應電機,實現了驚人的動力表現;特斯拉Model 3/Y為了達到更高的續航裡程,把後軸上的電機替換為了永磁同步電機。

蔚來電驅動系統的發展路徑和特斯拉相同,但與特斯拉不同的是,蔚來汽車在前後驅的設置上有所差。根據創始團隊在對外採訪中的表示,蔚來認為相較之下前永磁同步後異步感應的模式更適合SUV這樣的車型。

Table 13 ES6電機對比Model3

蔚來的EDS電驅動系統採用了電機、齒輪箱和電機控制器三合一的設計方案。高度集成化是電驅動系統的大勢所趨,有利於減輕重量、縮小體積。蔚來的240kW感應電機在國內首次應用銅轉子技術, 導電性相比鋁轉子提升了40%,損耗更低、效率更高。它還採用了雷射焊接技術來熔焊銅片,以保證轉子擁有優異的導電性能和一致性。

和目前主流的永磁電機相比,雖然功率密度稍弱,但在高溫、激烈震蕩工況時不會失磁,維修時不用考慮滅磁維修。蔚來160kW永磁同步電機最大的訴求是提升效率。為了提升效率,蔚來這款永磁同步電機採用了扁導線技術,相比傳統繞組的電機擁有更高效率和功率密度。在多重努力之下,它的能量轉換效率達到了96.7%。同時,這套電驅動系統也採用了三合一設計較高的集成度,體積重量都等到了下降。

PEU電機控制器(逆變器)

蔚來的電機控制器採用了雙三項拓撲結構,雙三項電動機又稱為六相電動機。簡單來說就是一個電機控制器使用了兩套逆變系統,通常情況下一個電機控制器對應一個逆變系統。雙三項拓撲結構的優勢在於更加穩定安全。

當六相線路中某一項變頻器故障時,隔離開關組合通過使其他繞組串聯的方式,保證故障狀態下的運行效率,絕不會遇到中途停車的窘境。因此,在高速行駛時,車輛在大功率動力模式下的安全就能得到保障。

ESS儲能系統

XPT輕量化的ESS儲能系統,採用了高能量密度的電池組和高強度殼體,並搭載電池管理系統、高效液冷設計和換電技術。為了實現換電功能,蔚來的全系車型都將採用同一尺寸規格的電池組。目前ES6和ES8採用的均是方形硬殼電芯,每12個電芯構成一個電芯模組,每32個電芯模組構成一個完整的電池組。目前蔚來電池包共有70kwh、84kwh、100kwh三種類型可供選擇。

電芯部分由鋰電池龍頭企業寧德時代提供,電芯的安全性能上有所保障。以方型電芯成組成電池包時模組數量少易於管理且成組效率較高。

BMS電池管理系統由聯合電子提供,可智能協調充放電、均衡電芯電量,避免過充過放。同時可實時監測診斷,故障電芯隨時隔斷,保障車輛安全。

交叉框架結構中的高效液冷溫控,精準調控,對電池包進行冷卻、加熱和保溫,面對極寒極熱的外部環境,電池包始終在工作溫度區間,鋰電池組各個模塊當中的電芯可以有效散熱,同時整個電池組需要經過灼燒阻燃測試、跌落測試、海水浸蝕測試和熱衝擊測試,交叉框架結構對電池組的安全性起到了重要作用。

充電模式全面兼容支持直流電、交流電,支持快充、慢充模式。電動汽車核心快換技術方面,支持電池包整包快換,同時獨特設計的水冷快換元件和電快換原件,既便於更換,又確保牢固耐用。

NIO Pilot 自動輔助駕駛系統

自動駕駛的本質是構造反射,即感知外部環境的變化,並作出相應的反饋。業界通用的自動駕駛分級來自SAE(美國汽車工程師協會),共有L0~L5六個level。

Figure 25自動駕駛級別定義

自動駕駛實現的基本邏輯,是模擬人的駕駛邏輯,可以簡單分為感知、決策、執行三個過程。

根據不完全的統計,目前全球參與自動駕駛方案開發的設計公司大約有上千家。這類公司大體可分為三類:第一類是汽車製造公司,自動駕駛方案的提供,可以為車廠的汽車提供更多的附加價值;第二類垂直領域的服務公司,這類公司的本質是銷售服務的運營公司,目的在於節約成本(Uber,滴滴等);第三類是網際網路科技公司,這類公司類似傳統汽車行業中的Tier1供應商,將技術解決方案銷售給車廠或者其他的服務商。第三類公司不直接參與終端產品的製造,也不接觸具體的服務運營業務(百度、waymo等)。

針對自動駕駛的解決方案,拋開各家軟體算法上的不同,目前硬體上主要可分為兩個方向:

採用視覺攝像頭配合毫米波雷達的方式進行,典型的代表tesla等。採用雷射雷達配合高精度地圖加v2x的方式進行,典型代表Uber、waymo等。

目前在對終端銷售且帶有自動駕駛功能的乘用車,都採用了視覺攝像頭配合毫米波雷達的解決方案,原因在於雷射雷達價格較為昂貴太高車輛硬體成本,且目前雷射雷達較大無法做到隱藏化,影響車輛的美觀。

Table 14市售車輛自動駕駛方案對比

目前市面上主流的車企的自動駕駛系統的等級,都屬於SAE協會定義的L2級別的系統。目前蔚來的NIO Pilot系統和市面上主流的的輔助駕駛類似,都是L2級的系統。區別於不少其他品牌,這套系統完全由蔚來自主研發的。

其自動駕駛輔助系統的全球副總裁是特斯拉Autopilot創始團隊的重要成員Jamie Carlson,而整個團隊在中國和美國有上百名工程師。根據蔚來方面介紹,這套系統硬體及底層軟體主要是在美國開發,而標定及測試相關的部分則由中國團隊完成。在發布前,累計在中國測試了超過50萬公裡。

五、硬體

視覺方案中tesla採用攝像頭加毫米波雷達的解決方案,其前方採用三目攝像頭主視野攝像頭:範圍可達150米,視野能覆蓋大部分交通場景。魚眼鏡頭:視野120度,範圍60米,能拍攝到交通信號燈、行駛路線上的障礙物和距離較近的物體,適用於城市街道、低速緩行的交通場景。

長焦距鏡頭:視野相對較窄,適用於高速行駛的交通場景,可以識別最遠250米的物體。同時做行車記錄儀使用。負責側方和後方視覺的四隻攝像頭被安放在B柱當中。特斯拉融合後的視覺除正後方盲區以外,幾乎可以覆蓋全部周圍的視覺。

同時前向裝配有一個77GHZ毫米波雷達,主要用於輔助視覺攝像頭檢測和跟蹤。在日常駕駛中,為了減少毫米波雷達對金屬反射信號(例如井蓋)而帶來的 AEB (自動緊急制動)誤觸發,往往會用算法濾掉毫米波雷達對靜態物體的信號,用攝像頭識別多個目標,跟蹤目標,同時用毫米波雷達對已識別物體進行檢測和跟蹤。

特斯拉的自動駕駛方案其思路其實是一種純視覺的解決方案。其優點在於成本低,容易快速商業化落地,缺點在於遇到未訓練場景時,系統容易出現無法識別而失效的情況。

蔚來前向的三目攝像,28度攝像頭負責遠距離目標和紅綠燈,52度的攝像頭負責路況檢測,150度攝像頭負責側面和短距離插隊的車輛。基本可以達到與特斯拉相同的識別範圍。剩下的範圍主要通過毫米波雷達進行識別。目前蔚來在ES6上配備的毫米波雷達採用的是博世第四代產品,根據都卜勒效應原理計算距離,最遠探測距離可達到150m。

晶片是實現計算機視覺自動駕駛的基石。特斯拉最初AP1中使用的是mobileye的Q3晶片,在AP2.0和AP2.5時使用的是NVIDIA Xavier晶片,目前特斯拉使用自研的 HW3.0 晶片。其HW3.O晶片的AI算力達到 驚人的 144TOPS(萬億次每秒),蔚來採用的 MobileyeQ4 僅僅為 2.5 TOPS,將來的MBQ5 會是 25TOPS。已知特斯拉使用的晶片其處理能力上遠大於mobileye的Q4晶片。蔚來在晶片算力上的提升,基本要在mobileye正式推出Q5晶片後才能得以實現。

六、軟體

目前蔚來汽車可以提供ACC(自適應巡航)、KLS(車道保持)、ALC(轉向燈控制變道)等超過20種輔助駕駛功能,從表面上看所能提供的軟體功能基本與特斯拉一致,但其背後的差距是客觀存在的。

在自動駕駛方案中,蔚來在感知層面使用的是MobileyeQ4提供的現成算法。簡單的說,當攝像頭捕捉數據後,將圖像輸入MobileyeQ4晶片,晶片的底層算法會直接識別圖片的信息,如汽車電瓶車卡車等等。蔚來得到第一步處理的數據後,再進行針對現場信息的邏輯處理。根據之前公開的信息,蔚來自己負責決策部分的開發。

能夠準確的識別環境信息只是第一步,在複雜的真實世界,如何處理信息得出合理的反饋同樣重要。我們以無保左轉舉例(沒有交通信號燈或停車標識來引導的左轉稱之為無保護左轉),當車輛需要左轉時,需要的步驟:

規劃本車路線;考慮所有動態因素車行人;傳感器掃描車輛間隙,計算其他車輛車速;預測其他車輛行為;計算左轉實際,定位目標車道執行左轉。

特斯拉構建了一整套視覺及神經網絡,通過訓練神經網絡模型來識別更多的物體、做出更正確的決策,本質上特斯拉的整套自動駕駛的體系是為未來實現L4級別的自動駕駛而設計的。同時特斯拉行駛數據回收機制和「影子模式」,使得特斯拉有巨大的數據源幫助決策結果的優化。

對於輔助駕駛系統,國內一般的主機廠與大部分造車新勢力普遍的做法向如博世大陸這類供應商直接採購。直接採購的好處是成本低,人員投入小。自主研發的好處一是可以打造自己特色的輔助駕駛系統,不用受制於供應商同質化的方案。二是自己開發以為這有更多的主動權,可以根據市場的實際道路情況進行開發。供應商的輔助駕駛更符合歐洲、美國的道路情況。三是可以更好的收集客戶需求隨時有針對性的使用FOTA進行升級,而非受制於供應商的技術升級。

七、車身設計

白車身

白車身(Body in White)是指車身結構件及覆蓋件的焊接總成,一般不包括開閉件(四門+前機艙蓋+後機艙蓋/後背門)。白車身的總成包括塗裝總成(焊裝車身+膠+油漆+阻尼貼片)和活裝件(前後防撞梁+前端模塊+加油蓋/充電口蓋),其中焊裝車身包括下車身總成、左側圍、右側圍和頂蓋。

目前主流白車身的材料主要以鋼為主,部分品牌也採用了全鋁車身的設計(如捷豹、路虎、蔚來等)。白車身的材料選擇主流的趨勢是向鋼鋁混合的方向發展。對於鋼材料來說,發展的趨勢是普通鋼→高強鋼→先進高強鋼→超高強鋼,主要的方向是進一步提高鋼的強度和韌性。

白車身活裝件的材料選擇上,中高端車的前後防撞梁採用鋁合金材料,前端模塊、充電口或者加點口主要採用塑料材料。

全鋁車身

全鋁車身是指車身結構部分主要由鋁合金來製造,同時車身中也允許部分非鋁製的零件存在,需要注意的是全鋁車身並不是用純鋁製作的。車身中所使用的鋁合金並不是指某一種具體的合金,而是一種較為籠統的總稱。對於鋁合金國際通行的規則是用一個四位數字來區分鋁合金的種類。鋁及鋁合金的編號可分為8個系列。

1XXX 表示為99%以上的純鋁系列,如1050、1100。在所有系列中1000系列屬於含鋁量最多的一個系列,純度可以達到99.00%以上。1000系列鋁板根據最後兩位阿拉伯數字來確定這個系列的最低含鋁量,比如1050系列最後兩位阿拉伯數字為50,根據國際牌號命名原則,含鋁量必須達到99.5%以上方為合格產品。

一系的鋁成形性、表面處理性良好,在鋁合金中其耐蝕性最佳。其強度較低,純度愈高其強度愈低一系的鋁材都相對較軟,主要用來做裝飾件或內飾件。

2XXX 表示是鋁-銅合金系列,如2014。特點是硬度較高,但耐蝕性不佳,其中以銅原屬含量最高,2000系列鋁合金代表2024、2A16、 2A02。2000系列鋁板的含銅量在3%~5%左右。2000系列鋁棒屬於航空鋁材,作為構造用材使用,目前在常規工業中不常應用。

3XXX 表示是鋁-錳合金系列,如3003。3000系列鋁棒是由錳元素為主要成分。3000系列鋁合金代表3003、3105 、3A21為主。含量在1.0~1.5之間,是一款防鏽功能較好的系列。常用作液體產品的槽、罐,建築加工件,建築工具,各種燈具零部件,以及薄板加工的各種壓力容器與管道。成形性、溶接性、耐蝕性均良好。

4XXX 表示是鋁-矽合金系列,如4032。通常矽含量在4.5~6.0%之間,含矽量較高強度就相對較高,4000系列鋁棒代表為4A01、4000系列的鋁板屬於含矽量較高的系列。湯流良好,凝固收縮少,屬建築用材料,機械零件,鍛造用材,焊接材料; 熔點低,耐蝕性好,具有耐熱、耐磨的特性。

5XXX 表示是鋁-鎂合金系列,如5052。5000系列鋁棒屬於較常用的合金鋁板系列,主要元素為鎂,含鎂量在3%~5%之間。5000系列鋁合金代表5052、5005、5083、5A05系列。又可以稱為鋁鎂合金。主要特點為密度低,抗拉強度高,延伸率高。在相同面積下鋁鎂合金的重量低於其他系列,在常規工業中應用也較為廣泛。

6XXX 表示是鋁-鎂-矽合金系列,如6061、6063,6000系列鋁合金代表6061 主要含有鎂和矽兩種元素,故集中了4000系列和5000系列的優點6061是一種冷處理鋁鍛造產品,適用於對抗腐蝕性、氧化性要求高的應用。可使用性好,容易塗層,加工性好。

7XXX 表示是鋁-鋅合金系列 如7001,主要含有鋅元素,7000系列鋁合金代表7075 。也屬於航空系列,是鋁鎂鋅銅合金,是可熱處理合金,屬於超硬鋁合金,有良好的耐磨性。目前基本依靠進口,我國的生產工藝還有待提高

8XXX 表示是上述以外的合金體系,每一種配方的鋁合金都有特定的標號,並對應特有的特性。

目前汽車中使用的鋁合金材料主要是5系和6系材料,,都屬於密度低,抗拉強度和抗疲勞性好的材料,可以在遠低於鋼材重量的情況下實現更高的強度,如奧迪ASF全鋁車身。另外2系列和7系列在汽車中有少量應用,2系銅鋁合金硬度較高,會用在一些車身鈑金件上;7系列主要應用是航空和軍工領域,屬於超硬、耐腐蝕、耐磨損的材料。蔚來在其發布初代ES8時,其白車身的前縱梁使用了7系的鋁合金材料。

Figure 26 蔚來ES車架材料

全鋁車身並非一個整體(會根據車身不同部位的受力情況分布不同種類的材料),一般一個全鋁車身會用到自衝鉚釘、熱融自攻螺釘、鋁電阻點焊、冷金屬焊接、雷射焊接、膠接連接等工藝,生產流程的複雜性和自動化程度要求都遠高於傳統車身。

全鋁車身的優勢

1. 車身輕量化

鋼的密度是7.8,而鋁的密度是2.7,傳統汽車中車身約佔整車重量的30%~40%,用高強度鋼替代普通鋼材能減重約11%,採用鋁合金約能減重40%。比如2012年發布的第四代路虎攬勝是攬勝系列車型首次引入全鋁車身概念,這一代攬勝比第三代車型輕了39%,成功減重350kg。車身輕量化能使動力表現、燃油經濟性到操控性能都相應的提升。

2. 提高車身強度,增加安全性

鋁合金會在絕對強度上略遜於鋼板,但低密度讓鋁合金有更大的優勢,同等強度鋼板和鋁合金,厚度比約為1:1.4,而重量比僅1:0.5,鋁合金僅需一半的重量便能達到同等強度。一般全鋁車身用的鋁合金板件要比普通低碳鋼厚0.2~0.5mm,通過增加厚度能實現比高強度鋼更高的車身鋼性和抗扭性能。

3. 提升操控性

車身輕量化能降低車身慣量,增加推重比,相同的動力水平下動力表現能有很大提升。而增加車身鋼性和抗扭性後,能給懸掛調校留出更充足的空間,提升車身極限。另外就是全鋁車身的車型一般會在底盤懸掛方面進行一些優化,例如鋁車身的車型擺臂會繼續使用全鋁懸掛,全鋁懸掛組件能減輕簧下質量,對操控提升有一定幫助。

4. 超強的抗腐蝕性能

鋁本身並不穩定,很容易氧化。但鋁氧化會在表面形成一層緻密的氧化層,並且與基體牢固結合,穩定性很高能對鋁基體形成嚴密的保護。並且在溼潤大氣環境下,這個保護層能夠增厚。不過因為鋁的這種表面屬性以及導電性,全鋁車身的電泳塗裝的槽液要經常更換,成本會較高。

需要注意的是隨著超高強度鋼的不斷發展,全鋁車架的優勢正在慢慢縮小。客觀的說全鋁車身現在已不屬於先進技術。主流品牌都開始採用鋼鋁複合車身結構了,希望達到一個安全和輕量化的平衡。

全鋁車身的劣勢

全鋁車身與鋼結構車身相比有較為明顯的優勢,但市面上採用全鋁車身的車型很少的最大原因在於價格昂貴。價格昂貴來自於兩個方面。

鋁合金的本身的價格昂貴;加工費用價格昂貴。鋁合金車身的加工工藝與鋼結構相比更為複雜。

如鋁合金在融化焊接過程中氧化鋁不溶阻礙填充金屬潤溼,會形成裂縫,需要通過攪拌摩擦焊接及雷射熔纖焊等技術實現。而在不適合焊接的地方需要用到鉚接和粘合劑連接。例如全鋁車身的捷豹XE全車需要2000多個柳釘,而粘合劑使用也需要對表面氧化層處理保證粘合效果,對環境要求較高,因而帶來較高成本。

鋁板的衝壓回彈非常嚴重,對於模具設計來說難度比較大,成本高。鋁板衝壓過程中容易形成粉塵,需要專門的設備把鋁粉塵抽吸收集起來,否則會造成粉塵爆炸事故,威脅員工生命。此外,鋁製車身在碰撞後的維修成本極高,由於鋁材的延展性較差,一旦形變極難恢復。

當面對全鋁車身嚴苛複雜的工藝與高昂成本時,馬斯克不得不在Model3上放棄了Model S,Model X的全鋁車身,改採用鋁、鋼混合車身,但鋁和鋼連接的技術瓶頸讓Model3深陷「製造地獄」,新款Model 3遲遲不能達產正是後來者們的前車之鑑。

蔚來全鋁車身

2019年10月在德國巴特瑙海姆,舉行了第21屆歐洲車身大會(EuroCarBody 2019)。蔚來對外展示了其全鋁車身。ES8/ES6的全鋁車身,無疑是蔚來提升品牌形象和宣傳產品技術領先性的關鍵點之一。

捷豹、路虎一直在汽車行業使用全鋁車身技術的應用中屬於領航者;奧迪也曾經在A8/Q7上採用過全鋁車身,後來切換為鋼鋁混合;特斯拉的Model S和Model X也是全鋁車身,Model 3和Model Y為鋼鋁混合車身。

從公開的數據中,ES8車身總重440kg,全鋁白車身+四門+發蓋,背門和翼子板採用SMC,前端框架採用鎂合金。ES6車身總重428kg,採用全鋁白車身+四門+發蓋,其中車身後地板採用碳纖維,背門在ES8的基礎上,採用SMC+注塑,翼子板採用SMC,前端模塊由ES8的鎂合金改為注塑。儀錶盤骨架、前副車架和後副車架,ES6完全沿用ES8,其中儀錶盤骨架採用鎂合金壓鑄,重量5.4kg;前後副車架均採用鋁合金壓鑄+擠出,重量分別為19.3和38.4kg。

我們對照了蔚來官網最新ES6與ES8的配置表,發現新款的ES8依然沿用全鋁合金的框架設計,而最新款的ES6中,其框架結構已經修改為鋼鋁混合的複合結構,主要是將前後副車架修改成高強度鋼。我們認為鋼鋁混合的結構在車輛安全性上不會與原有的全鋁結構有太大的區別,但在車輛成本控制上將會有一定的作用。

八、充電樁

充電樁的普及對於電動車的普及同樣至關重要除了絕對數量,充電樁的類型、場景、兼容性同樣值得分析。

根據國務院在2013年頒布的《能源發展「十三五」規劃》,到2020年我國將新增集中式充換電站超過1.2萬座,分散式充電樁超過480萬個,接近1:1的車樁比,將保證充電問題不再成為制約新能源汽車發展的阻礙。根據BNEF的調查,截至2019年底,我國充電樁(各類總計)達到51.6萬個,提前完成2013年目標。

Table 15 全球充電樁數量,來源:Bloomberg NEF。充電樁指充電插座,一個充電站可能包括多個插座接頭。數據截止2020年1月31日。

全球充電樁類型分類中,佔絕對多數的是中等快充型(3-20KW),2019年達到43萬個,且主要由中國貢獻,其背後是中國電動車充電依賴公共充電樁的現狀,我們認為,電動車(特別是乘用車)在中國的普及,需要更多的家用充電樁(慢充)的進一步普及。

Figure 27 全球充電樁數量(按功率類型),來源:Bloomberg NEF。充電樁指充電插座,一個充電站可能包括多個插座接頭。數據截止2020年1月31日。

Figure 28 中國vs美國充電樁數量及類型,來源:BNEF。可以看到左圖中國中等快充站比遠遠小於美國,但快充型站比領先,顯示出兩國電動車充電場景的差別。

Figure 29美國截止2020年3月充電站和充電插座,來源:US Department of Energy。可以看到美國電動車充電器以插座為主,充電站為輔。

九、蔚來服務

李斌將蔚來定位為一家「用戶企業」。他說過:「蔚來的商業模式是建立在極致的用戶體驗上」、「用戶只會為了更好的體驗買單」、「沒有一家企業會因為對用戶太好而倒閉,只有公司因為對用戶不好而倒閉」。

蔚來在車主服務方面的重視和投入,達到了不計成本的地步。2017年底,蔚來第一屆NIODay(ES8發布會),活動支出高達8000萬人民幣,其中包括5000名預定車主的機票、路費、五星級酒店住宿費用,場地也選擇了北京五棵松體育場,並邀請夢龍樂隊表演助興。

利用移動網際網路,蔚來創造了主機廠直接且高效觸達用戶的俱樂部模式。簡言之,蔚來不會因為交易關係的結束而停止和用戶產生聯繫,相反,它會將品牌滲透到用戶生活的方方面面,成為一家豪華車企的同時,也成為一家俱樂部,一個線上社區,甚至是一個生活方式品牌,這不是用「網際網路造車」可以概括的。

在2019年的NIO Day上,蔚來和用戶之間展現了一種類似於「命運共同體」的緊密聯繫。在蔚來危難之際,不少用戶自掏腰包從各地趕來為蔚來站臺,為李斌打氣。不僅如此,2019年,蔚來用戶為蔚來公司免費做了上千萬的廣告,有的甚至自費幫蔚來在車展上賣車。

無法否認,蔚來的服務模式極大的提升了客戶對品牌的擁簇,然而天下沒有免費的午餐,蔚來的高品質服務背後是高成本,比如蔚來之家的單店租金成本在2019年高達4330萬/年,單店運營成本最高可達近億元。用戶體驗不等於用戶價值,重視不等於盲目重視。商業公司當然應該具備長期為用戶創造價值的能力,前提是保證公司的現金流健康。

十、換電模式

換電站作為蔚來汽車的核心賣點之一,一直是一個被廣泛討論的話題。蔚來換電站的總數共有135座,涵蓋全國58個城市。(23個NIO HOUSE,100個NIO SPACE遍布74個城市)有些城市只有space沒有換電站。不過官方預告從2020年4月5日起,平均每周會有一個新的換電站,則到2020年年底會有超160個換電站。第一代換電站的設計容量是24小時換電72次,但最忙的站點已經突破設計容量,達到了76次。

目前蔚來的換電服務為「首任車主終身免費換電」的政策,即購買蔚來ES8和ES6的首任車主,能夠享受終身免費換電的服務「。針對非首任車主及運營車輛將採用全新換電收費模式:換電費用構成=換電度數*(電費+服務費)。

根據我們對車主的調查,非首任車主的換電費用為:非首任車主電費1.35元/度,服務費0.39元/度。

換電步驟

根據我們的實地草根調研,蔚來的換電過程包括4個步驟:

1. 換電訂單生成。車主可通過NIO APP查看距離最近的換電站,並通過APP查看具體的換電站排隊以及可用電池數量的信息。當車主接近換電站一定範圍內,可通過手機APP進行換電預約。

2. 進站。到達蔚來換電站後,站內值守專員會從車主手中接管車輛。車輛由換電站專員倒車進入換電站,換電專員在車內通過中控面板進入換電模式。在換電模式情況下,車輛與換電站通過Wifi連接,車輛與換電站之間完成各類信息確認。換電模式下,首先車輛會解除空氣懸架的設置,進而放鬆對輪胎的控制使其可以隨動,不會抱死,然後車輛便進入到換電模式。

3. 換電。完成車輛通訊後,換電專員下車並鎖車,進入控制室,輸入服務密碼後點擊「開始」按鈕。推桿將車輛推至水平居中位置,車輛的位置調整完畢後,抬壁升杆會將車輛抬起。此時換電機器人RGV開始換電工作。

電池解鎖完成後,換電機器人託住電池下降,並逆時針旋轉90度。將電池運回電池倉,電池轉運採用滾筒滾動+鏈條傳送的方式,配合舉升機上下移動;空電池傳送到位後,自動連接倉內的充電接頭和水冷卻接頭,保證空電池開始恆溫受控充電。之後,換電機器人RGB會將滿電電池包送回車輛底部,重複一次視覺定位,旋轉加鎖過程,鎖緊bayobolt後換電動作完成。換電過程根據我們的實測,用時在6-7分鐘左右,效率令人滿意。

4. 檢測出站。車輛會對新換電池包進行功能檢測。檢測完成後,換電專員會重新上車將車輛駛離工作區域並將車輛交換給車主。

換電站技術

根據蔚來公布的數據,蔚來擁有關於換電站相關的專利近三百項。其中絕大部分的專利是換電機器人的相關專利。換電機器人RGV相當於NIO的核心技術,換電機器人搭載10把解鎖裝置,經布置在換電平臺內部的視覺識別裝置精確定位,解鎖裝置將上升到車輛底部的10個bayobolt螺栓處,並開始旋轉解鎖。

bayobolt是蔚來專利技術,特點在於既能夠保證連接強度,也允許有一定的浮動;配合換電機器人RGV同樣可以浮動的基座,結合視覺識別,車身定位銷,可以最大限度地保證解鎖裝置和螺栓精確對接。

蔚來換電站部署

根據蔚來官方的數據,截至20年4月5日,蔚來共建成換電站135座,覆蓋城市59座。目前已累計換電超過58萬次,其中單車最高換電次數301次。而根據蔚來的規劃,年內還將會在國內增加50座換電站,同時二代換電站也積極推進,預計到2021年春節前後就可投入使用,同時還會增加電池數量,從現在的5塊增加到8塊。目前蔚來換電站按照同一規格建設,一座換電站佔地7.6*5.6m約為43平方米。整個換電站的部署時間約18小時,採用380V工業用電。

按照官方的數據,蔚來的換電時間為3分鐘。換電站會將換回的電池包使用快充的方式重新充電,所以存在尖峰時段無電池包可用的情況,蔚來換電站的設計服務能力為72輛/天。根據我們在杭州本地的實地調研,蔚來換電時間在7分鐘左右(從換電專員接取車輛至歸還車輛的時間)。

換電站成本

換電站除需要配備換電設備外,需要額外配備5塊通用電池包。換電站類似貨櫃式的標準結構,換電站土建費用較少,但需要支付場地租金,以及其他方面的溝通成本。配備的電池包為非車載電池包,按照目前的國家新能源汽車補足範圍,蔚來對換電站的電池包需要自己支付費用。

按照目前的三元電池包1元/wh的售價計算,單站電池包投入約35萬元。目前換電站處於24小時值守狀態,根據我們的實際調研,換電站採用2班倒制度,人員配備按照三人計算,每年的人工成本約30萬元。

由於蔚來官方一直未公布換電站的具體造價,我們按照換電設備百萬級計算,換電站的一次性投入成本約200萬元,135座換電站的投入約2.7億。知情人士透露蔚來換電站的造價高於我們的預估的造價,約300萬元,但後期隨著技術迭代,新建換電站成本可壓縮至100多萬。

以350萬元造價估算,135座換電站需要一次性投入約4.7億元。我們假設蔚來換電站成本投入下降一半至175萬元,今年年內需要投入8750萬用於換電站建設。

十一、充電服務

充電樁

當前蔚來擁有290+個超充樁,充電地圖已經累計接入600家充電樁運營商,超過29萬充電樁,目前已整合了包括國網、星星、特來電、萬馬、小鵬、小桔等國內主流運營商在內的超過200個運營商。並打通國家電網、特來電、星星充電等在內全國80%公共直流充電樁掃碼充電功能。

此外蔚來提出「超充合伙人」,即蔚來提出合伙人制度,如果有加電需求的資源、電力的資源、場地的資源和資金的資源就可以和蔚來尋求合作。暫無更加詳細信息和數據,在目前看來只是剛剛啟動的非主要方式。

能量無憂

能量無憂服務費用為每年10800元,或980元每月,包括一鍵加電,NIO App掃碼充電,專屬樁或公共樁充電。此外還包括:

免費加電服務:蔚來服務專員會上門取車和送回服務;15次/月電費返還權益:如果蔚來用戶前往公告樁充電將以積分返還的標準,10積分/度電

假設1000度電的額度都用完,按照1.3元/度電計算,每月電費需要1300元那看起來非常划算。但是實際情況是中國車主平均一個月行駛1100公裡,按照蔚來ES6平均20度電/100公裡,那就相當於220度電/月使用量,電費成本為286元/月。

服務無憂

Figure 30 服務無憂定價,來源:官網

服務無憂包括:

一鍵維保服務:主要提供代客維修或保養,一年內不限次數。免費維修服務六萬公裡內汽車保養全免保險業務:交強險、三者險(100萬保額)、車損險、駕駛人員意外險(10萬/座位)保養在24小時內未完成公司提供免費代步車服務免費流量每月15GB不限次數上門補胎重大事故現場代客值守增值服務,30張增值服務券可選服務:1、洗車2、代駕10公裡/張3、機場代泊車1天/張愛車積分:如果當月發生維修次月獎勵750積分全年9000分

成本計算:

保險服務。當前汽車擁有的商業險一般為:玻璃單獨破碎險、車身刮痕險、車輛損失險、交強險、三者責任險、乘員險。而蔚來只跟太平洋保險合作了後四者保險,因為玻璃單獨破碎和車身刮痕其可以為客戶提供免費保養和修理的服務,故不用外採,這樣交給保險公司的成本將會低很多。

參考公開數據蔚來要交給保險公司的部分大約在100萬的三者險一年2000元,交強險950元,乘員險1050元,車損險1000元共值約5000元/年

增值服務。按照全部選擇代駕服務計算成本,找代駕成本10公裡/40元計算(參考滴滴代駕服務);價值:30*40=1200元

保養費用。同價位燃油車保養費用一年約為3000元左右而電動車因為沒有機油保養、發動機保養等燃油車必備項目,故其保養成本將會遠低於這個價格,據估算單次保養成本約為500-1000元/年

其他人員等服務費用:500/年,總成本:5000+1200+1000+500=7700元

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