对蔚来汽车产品及技术的深度思考(中)
2020-07-23 16:35

对蔚来汽车产品及技术的深度思考(中)

在上一篇:《从蔚来到电动汽车新势力的深度思考(上)》中,我们阐述了对新能源汽车的趋势性判断和核心观点,也谈及了蔚来面对的竞争环境。接下来,我们具体看看蔚来的产品、服务、技术。


一、车型


全球乘用车市场极为重要的一个结构性趋势是SUV车型的流行,特别是在中国市场(下图),可以看到SUV车型在国内的销售增速远远高于整体乘用车市场,目前SUV车型的销售占比已经达到50%左右。不难理解,这是为什么蔚来等造车新势力厂商的车型都选择了SUV形态。


Figure 22国内乘用车销量与SUV车型销量对比,来源:Wind


Figure 23 轿车、MPV、SUV车型占比,来源:Wind


ES8


ES8于2017年12月发布,于2018年正式上市交付,定位于全尺寸SUV,直接对标特斯拉Model X。在产品设计路线上,有别于Model X,ES8更注重豪华感和舒适性。然而,由于上市的仓促以及设计上的缺陷和工艺能力等因素,ES8算得上是一款失败的产品。问题主要集中在这些方面:


  • 续航短,70kWh的电池包只能支持不到300KM的实际续航,其背后是过重的车身重量和较高的百公里电耗;

  • 行驶体验差,包括滤震、隔音、动能回收等;

  • 软件BUG多。



糟糕的产品力是导致ES8上市短暂冲量后的持续销售滑坡,2019年11月至2020年1月月销售量连续低于100台。而ES8今年改款后我们看到了销量的回升趋势。



ES6


ES6于2018年底,并于2019年5月开始正式交付,相对于ES8,ES6定位于中大型SUV,定价区间在35.8万至46.8万之间。ES6在续航等核心问题上做出了加大的改进,续航最大达610KM(NEDC)


ES6相对于ES8的改进和修缮直接反应在了销量上,特别是在疫情后其销量反弹快速,今年4月销量超过2019年8月前高点,达到2813量。



二、车型对比


Table 9 ES8/ES6/MODEL X对比



Table 10 ES8对比常见同级别SUV车型



Table 11 造车新势力车型对比



三、技术


供应商


根据盖世汽车整理的蔚来ES6核心供应商的名单,蔚来自研的核心零部件产品集中在电动汽车最为核心的三电部分。三电部分中电机与电控系统由旗下子公司蔚然动力完成,电池pack部分由苏州正力蔚来完成。造车新势力中对于电机系统一般都采购市面成熟的系统,并非自研资产。例如威马汽车和小鹏汽车,都是采购精进电动的永磁同步电机。当然,这一整合水平依旧低于特斯拉Model 3水平。


零部件


供应商


三电系统


电池


宁德时代


电池PACK


苏州正力蔚来


BMS


联合电子


感应电机


蔚然动力


永磁同步电机


蔚然动力


电机控制器


蔚然动力


汽车电子系统


视觉芯片


mobileye


前视摄像头


均胜电子


毫米波雷达


博世


Ibooster


博世


ESP车身电子稳定系统


博世


电动力制动系统


博世


车身控制模块


博世


USB模块


德赛西威


底盘系统


胎压监测系统


大陆


空气弹簧悬架


大陆


制动软管


明治


前制动盘


布雷博


前制动卡钳


布雷博


后制动盘


泛博制动


后电子卡钳


泛博制动


EPS电动转向


蒂森克虏伯


减振器


采埃孚萨克斯


车身内外饰


雨刷器


博世


轮胎


倍耐力


尾门控制器


Edscha


尾门报警器


Edscha


后视镜总成


梅克郎


后视镜转向灯


麦格纳


天窗


伟巴斯特


遮阳板


岱美


前挡风玻璃


福耀


座椅总成


延锋安道拓


安全约束系统


延锋百利得


主线束电器


鹤壁天海


泡棉


海程


Table 12 车身零部件供应商,来源:盖世汽车


四、平台


蔚来目前车型ES6与ES8都是基于第一代电动车制造平台NP1(NIO Platform1.0)进行开发。其ES6与ES8的通用零部件大约在50%左右。但其在设计平台时考虑了换电技术等问题,使得其平台的轴距较大,有一定的局限性问题存在。蔚来内部曾经在EC6立项时有过PlanB,即基于NP1开发一款轿车,


“由于平台和换电模式的限制,轴距做不短,尺寸做不小,车身也低不了,电池选择也有限,如果硬要做,最后的成品会变成一款跨界车,样子不好看,成本也下不来,无论是资金还是时间都不允许,只好放弃。”(https://zhuanlan.zhihu.com/p/103307741)


在蔚来的新车规划上,由原先的ET7变更为EC6,我们认为与平台最初的设计有着很大的关系。我们认为NP1本质上是类似威马的STD平台,适用开发紧凑级到中大型纯电动SUV。招股说明书中提到,ET7原本计划利用ES8和ES6的共有平台打造,实际上,这三款车的零部件共享率并不理想。


“ES8和ES6的零部件通用率大概只有50%,ES8和ET7只有20%,除了三电系统(电池、电机和电控),其他几乎都不一样,这样肯定会推高成本。”


我们认为NP1平台作为蔚来的初代版平台,尚有许多改进之处。蔚来汽车总裁秦力洪此前在接受采访时承认第一代平台在设计时存在“过度设计”,“例如车辆底盘材质,铝合金用的太多,这导致车辆制造成本和维修成本很高,并提升了车重、降低了续驶里程。”


对于蔚来的下一代平台,目前信息极少,只有李斌此前在采访中声称的NP2平台将围绕L4自动驾驶技术开发,此前难产的ET7将基于此平台。


EDS电驱动系统     


EDS电驱动系统是新能源汽车的核心系统,它的性能直接决定车辆的爬坡能力、加速能力以及最高车速。EDS电驱动系统由三部分组成,分别是驱动电机、齿轮箱、PEU电机控制器三部分组成。



驱动电机


驱动电机按照大类可以分为直流电机与交流电机。直流电机尽管控制性能较好,但是存在体积大、可靠性低等劣势,不适合在新能源汽车上使用。开关磁阻电机各项性能优异,但是由于振动大,噪声大,所以目前只在少量的工程车中使用。


目前市面上新能源汽车使用的主流电机是交流电机中的永磁同步电机,占装机量的90%左右。少部分车型使用异步感应电机。关于感应电机和永磁同步电机的区别,简单来说就是前者的性能更好,后者的效率更高。


Figure 24 各类电机性能对比


蔚来汽车所使用的异步感应电机、永磁同步电机、电机控制器由旗下子公司蔚然动力(XPT)自主研发生产。车辆配置上蔚来在其最新的ES6与ES8车型中都采用了双电机系统,其中蔚来ES8前部电机为永磁160KW永磁同步电机,后方电机为240KW异步感应电机。蔚来ES6电机装配上采用了两种组合装配模式,中高配版中采用与ES8相同装配模式,在低配版中采用前后电机都为160KW永磁同步电机的装配模式。


值得一提的是蔚来240KW/420Nm的异步电机,其参数在目前国内电动车乘用车中堪称最高,用燃油车发动机类比,应该可以达到V6的水平。特斯拉Model S/X在业界率先采用双感应电机,实现了惊人的动力表现;特斯拉Model 3/Y为了达到更高的续航里程,把后轴上的电机替换为了永磁同步电机。


蔚来电驱动系统的发展路径和特斯拉相同,但与特斯拉不同的是,蔚来汽车在前后驱的设置上有所差。根据创始团队在对外采访中的表示,蔚来认为相较之下前永磁同步后异步感应的模式更适合SUV这样的车型。


Table 13 ES6电机对比Model3


 


NIO ES6


TESLA MODEL3


EDS系统方案


前永磁同步电机    后异步感应电机


前异步感应电机   后永磁同步电机


经济性能


低附着力路面可以获得更多的制动能量回收


单驱时,永磁同步电机效率高


相同的动力性,空载机械摩擦损耗更小


 


动力性能


 


相同的总扭矩,加速反应略好


稳定性


单前驱时,稳定性更好


 


操控性


 


单后驱时,操控性略好



蔚来的EDS电驱动系统采用了电机、齿轮箱和电机控制器三合一的设计方案。高度集成化是电驱动系统的大势所趋,有利于减轻重量、缩小体积。蔚来的240kW感应电机在国内首次应用铜转子技术, 导电性相比铝转子提升了40%,损耗更低、效率更高。它还采用了激光焊接技术来熔焊铜片,以保证转子拥有优异的导电性能和一致性。


和目前主流的永磁电机相比,虽然功率密度稍弱,但在高温、激烈震荡工况时不会失磁,维修时不用考虑灭磁维修。蔚来160kW永磁同步电机最大的诉求是提升效率。为了提升效率,蔚来这款永磁同步电机采用了扁导线技术,相比传统绕组的电机拥有更高效率和功率密度。在多重努力之下,它的能量转换效率达到了96.7%。同时,这套电驱动系统也采用了三合一设计较高的集成度,体积重量都等到了下降。


PEU电机控制器(逆变器)


蔚来的电机控制器采用了双三项拓扑结构,双三项电动机又称为六相电动机。简单来说就是一个电机控制器使用了两套逆变系统,通常情况下一个电机控制器对应一个逆变系统。双三项拓扑结构的优势在于更加稳定安全。


当六相线路中某一项变频器故障时,隔离开关组合通过使其他绕组串联的方式,保证故障状态下的运行效率,绝不会遇到中途停车的窘境。因此,在高速行驶时,车辆在大功率动力模式下的安全就能得到保障。


ESS储能系统


XPT轻量化的ESS储能系统,采用了高能量密度的电池组和高强度壳体,并搭载电池管理系统、高效液冷设计和换电技术。为了实现换电功能,蔚来的全系车型都将采用同一尺寸规格的电池组。目前ES6和ES8采用的均是方形硬壳电芯,每12个电芯构成一个电芯模组,每32个电芯模组构成一个完整的电池组。目前蔚来电池包共有70kwh、84kwh、100kwh三种类型可供选择。


电芯部分由锂电池龙头企业宁德时代提供,电芯的安全性能上有所保障。以方型电芯成组成电池包时模组数量少易于管理且成组效率较高。


BMS电池管理系统由联合电子提供,可智能协调充放电、均衡电芯电量,避免过充过放。同时可实时监测诊断,故障电芯随时隔断,保障车辆安全。


交叉框架结构中的高效液冷温控,精准调控,对电池包进行冷却、加热和保温,面对极寒极热的外部环境,电池包始终在工作温度区间,锂电池组各个模块当中的电芯可以有效散热,同时整个电池组需要经过灼烧阻燃测试、跌落测试、海水浸蚀测试和热冲击测试,交叉框架结构对电池组的安全性起到了重要作用。


充电模式全面兼容支持直流电、交流电,支持快充、慢充模式。电动汽车核心快换技术方面,支持电池包整包快换,同时独特设计的水冷快换元件和电快换原件,既便于更换,又确保牢固耐用。


NIO Pilot 自动辅助驾驶系统


自动驾驶的本质是构造反射,即感知外部环境的变化,并作出相应的反馈。业界通用的自动驾驶分级来自SAE(美国汽车工程师协会),共有L0~L5六个level。


Figure 25自动驾驶级别定义


自动驾驶实现的基本逻辑,是模拟人的驾驶逻辑,可以简单分为感知、决策、执行三个过程。


根据不完全的统计,目前全球参与自动驾驶方案开发的设计公司大约有上千家。这类公司大体可分为三类:第一类是汽车制造公司,自动驾驶方案的提供,可以为车厂的汽车提供更多的附加价值;第二类垂直领域的服务公司,这类公司的本质是销售服务的运营公司,目的在于节约成本(Uber,滴滴等);第三类是互联网科技公司,这类公司类似传统汽车行业中的Tier1供应商,将技术解决方案销售给车厂或者其他的服务商。第三类公司不直接参与终端产品的制造,也不接触具体的服务运营业务(百度、waymo等)


针对自动驾驶的解决方案,抛开各家软件算法上的不同,目前硬件上主要可分为两个方向:


  • 采用视觉摄像头配合毫米波雷达的方式进行,典型的代表tesla等。

  • 采用激光雷达配合高精度地图加v2x的方式进行,典型代表Uber、waymo等。


目前在对终端销售且带有自动驾驶功能的乘用车,都采用了视觉摄像头配合毫米波雷达的解决方案,原因在于激光雷达价格较为昂贵太高车辆硬件成本,且目前激光雷达较大无法做到隐藏化,影响车辆的美观。


 


特斯拉(Model3)


蔚来ES6


理想ONE


小鹏G3


芯片


HW3.0


mobileyeQ4


mobileyeQ4


未知


前传感器


三目+毫米波


三目+毫米波


单目+毫米波


单目+毫米波


侧后传感器


四个摄像头


毫米波



毫米波


Table 14市售车辆自动驾驶方案对比


目前市面上主流的车企的自动驾驶系统的等级,都属于SAE协会定义的L2级别的系统。目前蔚来的NIO Pilot系统和市面上主流的的辅助驾驶类似,都是L2级的系统。区别于不少其他品牌,这套系统完全由蔚来自主研发的。


其自动驾驶辅助系统的全球副总裁是特斯拉Autopilot创始团队的重要成员Jamie Carlson,而整个团队在中国和美国有上百名工程师。根据蔚来方面介绍,这套系统硬件及底层软件主要是在美国开发,而标定及测试相关的部分则由中国团队完成。在发布前,累计在中国测试了超过50万公里。


五、硬件


视觉方案中tesla采用摄像头加毫米波雷达的解决方案,其前方采用三目摄像头主视野摄像头:范围可达150米,视野能覆盖大部分交通场景。鱼眼镜头:视野120度,范围60米,能拍摄到交通信号灯、行驶路线上的障碍物和距离较近的物体,适用于城市街道、低速缓行的交通场景。


长焦距镜头:视野相对较窄,适用于高速行驶的交通场景,可以识别最远250米的物体。同时做行车记录仪使用。负责侧方和后方视觉的四只摄像头被安放在B柱当中。特斯拉融合后的视觉除正后方盲区以外,几乎可以覆盖全部周围的视觉。


同时前向装配有一个77GHZ毫米波雷达,主要用于辅助视觉摄像头检测和跟踪。在日常驾驶中,为了减少毫米波雷达对金属反射信号(例如井盖)而带来的 AEB (自动紧急制动)误触发,往往会用算法滤掉毫米波雷达对静态物体的信号,用摄像头识别多个目标,跟踪目标,同时用毫米波雷达对已识别物体进行检测和跟踪。


特斯拉的自动驾驶方案其思路其实是一种纯视觉的解决方案。其优点在于成本低,容易快速商业化落地,缺点在于遇到未训练场景时,系统容易出现无法识别而失效的情况。


蔚来前向的三目摄像,28度摄像头负责远距离目标和红绿灯,52度的摄像头负责路况检测,150度摄像头负责侧面和短距离插队的车辆。基本可以达到与特斯拉相同的识别范围。剩下的范围主要通过毫米波雷达进行识别。目前蔚来在ES6上配备的毫米波雷达采用的是博世第四代产品,根据多普勒效应原理计算距离,最远探测距离可达到150m。


芯片是实现计算机视觉自动驾驶的基石。特斯拉最初AP1中使用的是mobileye的Q3芯片,在AP2.0和AP2.5时使用的是NVIDIA Xavier芯片,目前特斯拉使用自研的 HW3.0 芯片。其HW3.O芯片的AI算力达到 惊人的 144TOPS(万亿次每秒),蔚来采用的 MobileyeQ4 仅仅为 2.5 TOPS,将来的MBQ5 会是 25TOPS。已知特斯拉使用的芯片其处理能力上远大于mobileye的Q4芯片。蔚来在芯片算力上的提升,基本要在mobileye正式推出Q5芯片后才能得以实现。


六、软件


目前蔚来汽车可以提供ACC(自适应巡航)、KLS(车道保持)、ALC(转向灯控制变道)等超过20种辅助驾驶功能,从表面上看所能提供的软件功能基本与特斯拉一致,但其背后的差距是客观存在的。


在自动驾驶方案中,蔚来在感知层面使用的是MobileyeQ4提供的现成算法。简单的说,当摄像头捕捉数据后,将图像输入MobileyeQ4芯片,芯片的底层算法会直接识别图片的信息,如汽车电瓶车卡车等等。蔚来得到第一步处理的数据后,再进行针对现场信息的逻辑处理。根据之前公开的信息,蔚来自己负责决策部分的开发。


能够准确的识别环境信息只是第一步,在复杂的真实世界,如何处理信息得出合理的反馈同样重要。我们以无保左转举例(没有交通信号灯或停车标识来引导的左转称之为无保护左转),当车辆需要左转时,需要的步骤:


规划本车路线;

考虑所有动态因素车行人;

传感器扫描车辆间隙,计算其他车辆车速;

预测其他车辆行为;

计算左转实际,定位目标车道

执行左转。


特斯拉构建了一整套视觉及神经网络,通过训练神经网络模型来识别更多的物体、做出更正确的决策,本质上特斯拉的整套自动驾驶的体系是为未来实现L4级别的自动驾驶而设计的。同时特斯拉行驶数据回收机制和“影子模式”,使得特斯拉有巨大的数据源帮助决策结果的优化。


对于辅助驾驶系统,国内一般的主机厂与大部分造车新势力普遍的做法向如博世大陆这类供应商直接采购。直接采购的好处是成本低,人员投入小。自主研发的好处一是可以打造自己特色的辅助驾驶系统,不用受制于供应商同质化的方案。二是自己开发以为这有更多的主动权,可以根据市场的实际道路情况进行开发。供应商的辅助驾驶更符合欧洲、美国的道路情况。三是可以更好的收集客户需求随时有针对性的使用FOTA进行升级,而非受制于供应商的技术升级。


七、车身设计


白车身


白车身(Body in White)是指车身结构件及覆盖件的焊接总成,一般不包括开闭件(四门+前机舱盖+后机舱盖/后背门)。白车身的总成包括涂装总成(焊装车身+胶+油漆+阻尼贴片)和活装件(前后防撞梁+前端模块+加油盖/充电口盖),其中焊装车身包括下车身总成、左侧围、右侧围和顶盖。


目前主流白车身的材料主要以钢为主,部分品牌也采用了全铝车身的设计(如捷豹、路虎、蔚来等)。白车身的材料选择主流的趋势是向钢铝混合的方向发展。对于钢材料来说,发展的趋势是普通钢→高强钢→先进高强钢→超高强钢,主要的方向是进一步提高钢的强度和韧性。


白车身活装件的材料选择上,中高端车的前后防撞梁采用铝合金材料,前端模块、充电口或者加点口主要采用塑料材料。


全铝车身


全铝车身是指车身结构部分主要由铝合金来制造,同时车身中也允许部分非铝制的零件存在,需要注意的是全铝车身并不是用纯铝制作的。车身中所使用的铝合金并不是指某一种具体的合金,而是一种较为笼统的总称。对于铝合金国际通行的规则是用一个四位数字来区分铝合金的种类。铝及铝合金的编号可分为8个系列。


1XXX 表示为99%以上的纯铝系列,如1050、1100。在所有系列中1000系列属于含铝量最多的一个系列,纯度可以达到99.00%以上。1000系列铝板根据最后两位阿拉伯数字来确定这个系列的最低含铝量,比如1050系列最后两位阿拉伯数字为50,根据国际牌号命名原则,含铝量必须达到99.5%以上方为合格产品。


一系的铝成形性、表面处理性良好,在铝合金中其耐蚀性最佳。其强度较低,纯度愈高其强度愈低一系的铝材都相对较软,主要用来做装饰件或内饰件。


2XXX 表示是铝-铜合金系列,如2014。特点是硬度较高,但耐蚀性不佳,其中以铜原属含量最高,2000系列铝合金代表2024、2A16、 2A02。2000系列铝板的含铜量在3%~5%左右。2000系列铝棒属于航空铝材,作为构造用材使用,目前在常规工业中不常应用。


3XXX 表示是铝-锰合金系列,如3003。3000系列铝棒是由锰元素为主要成分。3000系列铝合金代表3003、3105 、3A21为主。含量在1.0~1.5之间,是一款防锈功能较好的系列。常用作液体产品的槽、罐,建筑加工件,建筑工具,各种灯具零部件,以及薄板加工的各种压力容器与管道。成形性、溶接性、耐蚀性均良好。


4XXX 表示是铝-硅合金系列,如4032。通常硅含量在4.5~6.0%之间,含硅量较高强度就相对较高,4000系列铝棒代表为4A01、4000系列的铝板属于含硅量较高的系列。汤流良好,凝固收缩少,属建筑用材料,机械零件,锻造用材,焊接材料; 熔点低,耐蚀性好,具有耐热、耐磨的特性。


5XXX 表示是铝-镁合金系列,如5052。5000系列铝棒属于较常用的合金铝板系列,主要元素为镁,含镁量在3%~5%之间。5000系列铝合金代表5052、5005、5083、5A05系列。又可以称为铝镁合金。主要特点为密度低,抗拉强度高,延伸率高。在相同面积下铝镁合金的重量低于其他系列,在常规工业中应用也较为广泛。


6XXX 表示是铝-镁-硅合金系列,如6061、6063,6000系列铝合金代表6061 主要含有镁和硅两种元素,故集中了4000系列和5000系列的优点6061是一种冷处理铝锻造产品,适用于对抗腐蚀性、氧化性要求高的应用。可使用性好,容易涂层,加工性好。


7XXX 表示是铝-锌合金系列 如7001,主要含有锌元素,7000系列铝合金代表7075 。也属于航空系列,是铝镁锌铜合金,是可热处理合金,属于超硬铝合金,有良好的耐磨性。目前基本依靠进口,我国的生产工艺还有待提高


8XXX 表示是上述以外的合金体系,每一种配方的铝合金都有特定的标号,并对应特有的特性。


目前汽车中使用的铝合金材料主要是5系和6系材料,,都属于密度低,抗拉强度和抗疲劳性好的材料,可以在远低于钢材重量的情况下实现更高的强度,如奥迪ASF全铝车身。另外2系列和7系列在汽车中有少量应用,2系铜铝合金硬度较高,会用在一些车身钣金件上;7系列主要应用是航空和军工领域,属于超硬、耐腐蚀、耐磨损的材料。蔚来在其发布初代ES8时,其白车身的前纵梁使用了7系的铝合金材料。


Figure 26 蔚来ES车架材料


全铝车身并非一个整体(会根据车身不同部位的受力情况分布不同种类的材料),一般一个全铝车身会用到自冲铆钉、热融自攻螺钉、铝电阻点焊、冷金属焊接、激光焊接、胶接连接等工艺,生产流程的复杂性和自动化程度要求都远高于传统车身。


全铝车身的优势


1. 车身轻量化


钢的密度是7.8,而铝的密度是2.7,传统汽车中车身约占整车重量的30%~40%,用高强度钢替代普通钢材能减重约11%,采用铝合金约能减重40%。比如2012年发布的第四代路虎揽胜是揽胜系列车型首次引入全铝车身概念,这一代揽胜比第三代车型轻了39%,成功减重350kg。车身轻量化能使动力表现、燃油经济性到操控性能都相应的提升。


2. 提高车身强度,增加安全性


铝合金会在绝对强度上略逊于钢板,但低密度让铝合金有更大的优势,同等强度钢板和铝合金,厚度比约为1:1.4,而重量比仅1:0.5,铝合金仅需一半的重量便能达到同等强度。一般全铝车身用的铝合金板件要比普通低碳钢厚0.2~0.5mm,通过增加厚度能实现比高强度钢更高的车身钢性和抗扭性能。


3. 提升操控性


车身轻量化能降低车身惯量,增加推重比,相同的动力水平下动力表现能有很大提升。而增加车身钢性和抗扭性后,能给悬挂调校留出更充足的空间,提升车身极限。另外就是全铝车身的车型一般会在底盘悬挂方面进行一些优化,例如铝车身的车型摆臂会继续使用全铝悬挂,全铝悬挂组件能减轻簧下质量,对操控提升有一定帮助。


4. 超强的抗腐蚀性能


铝本身并不稳定,很容易氧化。但铝氧化会在表面形成一层致密的氧化层,并且与基体牢固结合,稳定性很高能对铝基体形成严密的保护。并且在湿润大气环境下,这个保护层能够增厚。不过因为铝的这种表面属性以及导电性,全铝车身的电泳涂装的槽液要经常更换,成本会较高。


需要注意的是随着超高强度钢的不断发展,全铝车架的优势正在慢慢缩小。客观的说全铝车身现在已不属于先进技术。主流品牌都开始采用钢铝复合车身结构了,希望达到一个安全和轻量化的平衡。


全铝车身的劣势


全铝车身与钢结构车身相比有较为明显的优势,但市面上采用全铝车身的车型很少的最大原因在于价格昂贵。价格昂贵来自于两个方面。


  • 铝合金的本身的价格昂贵;

  • 加工费用价格昂贵。铝合金车身的加工工艺与钢结构相比更为复杂。


如铝合金在融化焊接过程中氧化铝不溶阻碍填充金属润湿,会形成裂缝,需要通过搅拌摩擦焊接及激光熔纤焊等技术实现。而在不适合焊接的地方需要用到铆接和粘合剂连接。例如全铝车身的捷豹XE全车需要2000多个柳钉,而粘合剂使用也需要对表面氧化层处理保证粘合效果,对环境要求较高,因而带来较高成本。


铝板的冲压回弹非常严重,对于模具设计来说难度比较大,成本高。铝板冲压过程中容易形成粉尘,需要专门的设备把铝粉尘抽吸收集起来,否则会造成粉尘爆炸事故,威胁员工生命。此外,铝制车身在碰撞后的维修成本极高,由于铝材的延展性较差,一旦形变极难恢复。


当面对全铝车身严苛复杂的工艺与高昂成本时,马斯克不得不在Model3上放弃了Model S,Model X的全铝车身,改采用铝、钢混合车身,但铝和钢连接的技术瓶颈让Model3深陷“制造地狱”,新款Model 3迟迟不能达产正是后来者们的前车之鉴。


蔚来全铝车身


2019年10月在德国巴特瑙海姆,举行了第21届欧洲车身大会(EuroCarBody 2019)。蔚来对外展示了其全铝车身。ES8/ES6的全铝车身,无疑是蔚来提升品牌形象和宣传产品技术领先性的关键点之一。


捷豹、路虎一直在汽车行业使用全铝车身技术的应用中属于领航者;奥迪也曾经在A8/Q7上采用过全铝车身,后来切换为钢铝混合;特斯拉的Model S和Model X也是全铝车身,Model 3和Model Y为钢铝混合车身。


从公开的数据中,ES8车身总重440kg,全铝白车身+四门+发盖,背门和翼子板采用SMC,前端框架采用镁合金。ES6车身总重428kg,采用全铝白车身+四门+发盖,其中车身后地板采用碳纤维,背门在ES8的基础上,采用SMC+注塑,翼子板采用SMC,前端模块由ES8的镁合金改为注塑。仪表盘骨架、前副车架和后副车架,ES6完全沿用ES8,其中仪表盘骨架采用镁合金压铸,重量5.4kg;前后副车架均采用铝合金压铸+挤出,重量分别为19.3和38.4kg。


我们对照了蔚来官网最新ES6与ES8的配置表,发现新款的ES8依然沿用全铝合金的框架设计,而最新款的ES6中,其框架结构已经修改为钢铝混合的复合结构,主要是将前后副车架修改成高强度钢。我们认为钢铝混合的结构在车辆安全性上不会与原有的全铝结构有太大的区别,但在车辆成本控制上将会有一定的作用。


八、充电桩


充电桩的普及对于电动车的普及同样至关重要除了绝对数量,充电桩的类型、场景、兼容性同样值得分析。


根据国务院在2013年颁布的《能源发展“十三五”规划》,到2020年我国将新增集中式充换电站超过1.2万座,分散式充电桩超过480万个,接近1:1的车桩比,将保证充电问题不再成为制约新能源汽车发展的阻碍。根据BNEF的调查,截至2019年底,我国充电桩(各类总计)达到51.6万个,提前完成2013年目标。

Table 15 全球充电桩数量,来源:Bloomberg NEF。充电桩指充电插座,一个充电站可能包括多个插座接头。数据截止2020年1月31日。


全球充电桩类型分类中,占绝对多数的是中等快充型(3-20KW),2019年达到43万个,且主要由中国贡献,其背后是中国电动车充电依赖公共充电桩的现状,我们认为,电动车(特别是乘用车)在中国的普及,需要更多的家用充电桩(慢充)的进一步普及。


Figure 27 全球充电桩数量(按功率类型),来源:Bloomberg NEF。充电桩指充电插座,一个充电站可能包括多个插座接头。数据截止2020年1月31日。


Figure 28 中国vs美国充电桩数量及类型,来源:BNEF。可以看到左图中国中等快充站比远远小于美国,但快充型站比领先,显示出两国电动车充电场景的差别。


Figure 29美国截止2020年3月充电站和充电插座,来源:US Department of Energy。可以看到美国电动车充电器以插座为主,充电站为辅。


九、蔚来服务


李斌将蔚来定位为一家“用户企业”。他说过:“蔚来的商业模式是建立在极致的用户体验上”、“用户只会为了更好的体验买单”、“没有一家企业会因为对用户太好而倒闭,只有公司因为对用户不好而倒闭”。


蔚来在车主服务方面的重视和投入,达到了不计成本的地步。2017年底,蔚来第一届NIODay(ES8发布会),活动支出高达8000万人民币,其中包括5000名预定车主的机票、路费、五星级酒店住宿费用,场地也选择了北京五棵松体育场,并邀请梦龙乐队表演助兴。


利用移动互联网,蔚来创造了主机厂直接且高效触达用户的俱乐部模式。简言之,蔚来不会因为交易关系的结束而停止和用户产生联系,相反,它会将品牌渗透到用户生活的方方面面,成为一家豪华车企的同时,也成为一家俱乐部,一个线上社区,甚至是一个生活方式品牌,这不是用“互联网造车”可以概括的。


在2019年的NIO Day上,蔚来和用户之间展现了一种类似于“命运共同体”的紧密联系。在蔚来危难之际,不少用户自掏腰包从各地赶来为蔚来站台,为李斌打气。不仅如此,2019年,蔚来用户为蔚来公司免费做了上千万的广告,有的甚至自费帮蔚来在车展上卖车。


无法否认,蔚来的服务模式极大的提升了客户对品牌的拥簇,然而天下没有免费的午餐,蔚来的高品质服务背后是高成本,比如蔚来之家的单店租金成本在2019年高达4330万/年,单店运营成本最高可达近亿元。用户体验不等于用户价值,重视不等于盲目重视。商业公司当然应该具备长期为用户创造价值的能力,前提是保证公司的现金流健康。


十、换电模式


换电站作为蔚来汽车的核心卖点之一,一直是一个被广泛讨论的话题。蔚来换电站的总数共有135座,涵盖全国58个城市。(23个NIO HOUSE,100个NIO SPACE遍布74个城市)有些城市只有space没有换电站。不过官方预告从2020年4月5日起,平均每周会有一个新的换电站,则到2020年年底会有超160个换电站。第一代换电站的设计容量是24小时换电72次,但最忙的站点已经突破设计容量,达到了76次。


目前蔚来的换电服务为“首任车主终身免费换电”的政策,即购买蔚来ES8和ES6的首任车主,能够享受终身免费换电的服务“。针对非首任车主及运营车辆将采用全新换电收费模式:换电费用构成=换电度数*(电费+服务费)


根据我们对车主的调查,非首任车主的换电费用为:非首任车主电费1.35元/度,服务费0.39元/度。


换电步骤


根据我们的实地草根调研,蔚来的换电过程包括4个步骤:


1. 换电订单生成。车主可通过NIO APP查看距离最近的换电站,并通过APP查看具体的换电站排队以及可用电池数量的信息。当车主接近换电站一定范围内,可通过手机APP进行换电预约。


2. 进站。到达蔚来换电站后,站内值守专员会从车主手中接管车辆。车辆由换电站专员倒车进入换电站,换电专员在车内通过中控面板进入换电模式。在换电模式情况下,车辆与换电站通过Wifi连接,车辆与换电站之间完成各类信息确认。换电模式下,首先车辆会解除空气悬架的设置,进而放松对轮胎的控制使其可以随动,不会抱死,然后车辆便进入到换电模式。


3. 换电。完成车辆通讯后,换电专员下车并锁车,进入控制室,输入服务密码后点击“开始”按钮。推杆将车辆推至水平居中位置,车辆的位置调整完毕后,抬壁升杆会将车辆抬起。此时换电机器人RGV开始换电工作。


电池解锁完成后,换电机器人托住电池下降,并逆时针旋转90度。将电池运回电池仓,电池转运采用滚筒滚动+链条传送的方式,配合举升机上下移动;空电池传送到位后,自动连接仓内的充电接头和水冷却接头,保证空电池开始恒温受控充电。之后,换电机器人RGB会将满电电池包送回车辆底部,重复一次视觉定位,旋转加锁过程,锁紧bayobolt后换电动作完成。换电过程根据我们的实测,用时在6-7分钟左右,效率令人满意。


4. 检测出站。车辆会对新换电池包进行功能检测。检测完成后,换电专员会重新上车将车辆驶离工作区域并将车辆交换给车主。


换电站技术


根据蔚来公布的数据,蔚来拥有关于换电站相关的专利近三百项。其中绝大部分的专利是换电机器人的相关专利。换电机器人RGV相当于NIO的核心技术,换电机器人搭载10把解锁装置,经布置在换电平台内部的视觉识别装置精确定位,解锁装置将上升到车辆底部的10个bayobolt螺栓处,并开始旋转解锁。


bayobolt是蔚来专利技术,特点在于既能够保证连接强度,也允许有一定的浮动;配合换电机器人RGV同样可以浮动的基座,结合视觉识别,车身定位销,可以最大限度地保证解锁装置和螺栓精确对接。


蔚来换电站部署


根据蔚来官方的数据,截至20年4月5日,蔚来共建成换电站135座,覆盖城市59座。目前已累计换电超过58万次,其中单车最高换电次数301次。而根据蔚来的规划,年内还将会在国内增加50座换电站,同时二代换电站也积极推进,预计到2021年春节前后就可投入使用,同时还会增加电池数量,从现在的5块增加到8块。目前蔚来换电站按照同一规格建设,一座换电站占地7.6*5.6m约为43平方米。整个换电站的部署时间约18小时,采用380V工业用电。


按照官方的数据,蔚来的换电时间为3分钟。换电站会将换回的电池包使用快充的方式重新充电,所以存在高峰时段无电池包可用的情况,蔚来换电站的设计服务能力为72辆/天。根据我们在杭州本地的实地调研,蔚来换电时间在7分钟左右(从换电专员接取车辆至归还车辆的时间)


换电站成本


换电站除需要配备换电设备外,需要额外配备5块通用电池包。换电站类似集装箱式的标准结构,换电站土建费用较少,但需要支付场地租金,以及其他方面的沟通成本。配备的电池包为非车载电池包,按照目前的国家新能源汽车补足范围,蔚来对换电站的电池包需要自己支付费用。


按照目前的三元电池包1元/wh的售价计算,单站电池包投入约35万元。目前换电站处于24小时值守状态,根据我们的实际调研,换电站采用2班倒制度,人员配备按照三人计算,每年的人工成本约30万元。


由于蔚来官方一直未公布换电站的具体造价,我们按照换电设备百万级计算,换电站的一次性投入成本约200万元,135座换电站的投入约2.7亿。知情人士透露蔚来换电站的造价高于我们的预估的造价,约300万元,但后期随着技术迭代,新建换电站成本可压缩至100多万。


以350万元造价估算,135座换电站需要一次性投入约4.7亿元。我们假设蔚来换电站成本投入下降一半至175万元,今年年内需要投入8750万用于换电站建设。


十一、充电服务


充电桩


当前蔚来拥有290+个超充桩,充电地图已经累计接入600家充电桩运营商,超过29万充电桩,目前已整合了包括国网、星星、特来电、万马、小鹏、小桔等国内主流运营商在内的超过200个运营商。并打通国家电网、特来电、星星充电等在内全国80%公共直流充电桩扫码充电功能。


此外蔚来提出“超充合伙人”,即蔚来提出合伙人制度,如果有加电需求的资源、电力的资源、场地的资源和资金的资源就可以和蔚来寻求合作。暂无更加详细信息和数据,在目前看来只是刚刚启动的非主要方式。


能量无忧


能量无忧服务费用为每年10800元,或980元每月,包括一键加电,NIO  App扫码充电,专属桩或公共桩充电。此外还包括:


  • 免费加电服务:蔚来服务专员会上门取车和送回服务;15次/月


  • 电费返还权益:如果蔚来用户前往公告桩充电将以积分返还的标准,10积分/度电


假设1000度电的额度都用完,按照1.3元/度电计算,每月电费需要1300元那看起来非常划算。但是实际情况是中国车主平均一个月行驶1100公里,按照蔚来ES6平均20度电/100公里,那就相当于220度电/月使用量,电费成本为286元/月。


服务无忧


Figure 30 服务无忧定价,来源:官网


服务无忧包括:


  • 一键维保服务:主要提供代客维修或保养,一年内不限次数。

  • 免费维修服务

  • 六万公里内汽车保养全免

  • 保险业务:交强险、三者险(100万保额)、车损险、驾驶人员意外险(10万/座位)

  • 保养在24小时内未完成公司提供免费代步车服务

  • 免费流量每月15GB

  • 不限次数上门补胎

  • 重大事故现场代客值守

  • 增值服务,30张增值服务券可选服务:1、洗车2、代驾10公里/张3、机场代泊车1天/张

  • 爱车积分:如果当月发生维修次月奖励750积分全年9000分


成本计算:


保险服务。当前汽车拥有的商业险一般为:玻璃单独破碎险、车身刮痕险、车辆损失险、交强险、三者责任险、乘员险。而蔚来只跟太平洋保险合作了后四者保险,因为玻璃单独破碎和车身刮痕其可以为客户提供免费保养和修理的服务,故不用外采,这样交给保险公司的成本将会低很多。


参考公开数据蔚来要交给保险公司的部分大约在100万的三者险一年2000元,交强险950元,乘员险1050元,车损险1000元共值约5000元/年


增值服务。按照全部选择代驾服务计算成本,找代驾成本10公里/40元计算(参考滴滴代驾服务);价值:30*40=1200元


保养费用。同价位燃油车保养费用一年约为3000元左右而电动车因为没有机油保养、发动机保养等燃油车必备项目,故其保养成本将会远低于这个价格,据估算单次保养成本约为500-1000元/年


其他人员等服务费用:500/年,总成本:5000+1200+1000+500=7700元                                      

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