王老湿说车 05-11
先看懂寒武纪生物大爆发,再了解上汽通用的电动车平台战略
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2021 年,上汽通用计划在 2025 年前在国内投入超过 500 亿元进行企业转型布局。与此同时整个供应链也在大规模投入电动车市场,在这里 10 亿美金(1 billion)是一个极其常见的单位。

与巨额投入相关的是产业替代速度。燃油车向电动车的转变速度很可能并不是大部分认为的缓速替代,在 50 年后实现全部电动化。这个速度更可能是在短时间内急速转型——这像极了寒武纪生命大爆发时生物极速进化的情形。

1. 电动车之战实际上是智能之战

在此之前,有一个基本的问题需要大家理解。请问:未来电动汽车的燃料是什么?

不要总盯着电池,最底层的燃料是数据。

在寒武纪的时候,为了应对高速 + 可视化的捕猎,生物在伪装、眼睛、毒素、叠甲等诸多方向发生进化,从而进化出现了异常复杂的生物。但科学家却认为这场进化竞技中最重要的是——眼睛的出现。

寒武纪时生物进化出的视觉能力,就好比汽车的雷达、摄像头。

视觉的意义为什么这么大?

视觉与触觉、味觉、嗅觉的本质不同是视觉信息是高宽带的,在空间分辨率和时间流中的数据率比其他感觉器官要高。我们每只眼睛中有 15 亿个光传感器,而一只耳朵只有 3 万个声音传感器。

在这场生物进化竞赛中,传感器加 " 算力 " 的进化会带来生物体决定性的生存优势。同样在汽车领域,传感器的进化能力以及与之匹配的算力决定了汽车的进化方向。不信大家可以看看现在的汽车发布会,你会发现 " 马力 " 的提及正在变少,而 " 算力 " 的提及正在迅速增加。

不知道大家是否听过莫拉维克悖论,人工智能最大的拦路虎就是感知反馈控制。训练机器打赢围棋世界冠军容易,但是让机器掌握三岁小孩的行动能力反而很难。这其中的难题是控制的时间迟滞。

对燃油机而言:燃油需注入发动机,经过燃烧转化成对曲轴的旋转推动。对这一系列化学、物理过程进行精密控制的难度很大。如果想要实现自动驾驶,整个控制过程中的时间迟滞必须要足够短——去掉发动机的电动车是捷径。

电动车的决定性的优势不止是省油,它在智能驾驶这条赛道上是碾压性的存在。

还记得 Elon Musk 与马云的经典对话吗—— " 你认为在任何哪个领域,人可以胜过 AI?"

智能如寒武纪生命爆发一样,不是先让少数车智能,多数车逐年改善,而是必须短时间全部智能化。上汽通用在国内投入的 500 亿不是买电动车的未来,而是买一张智能汽车的门票。

智能汽车发展中还有一个概念叫蜂巢理论:一个机器学会了某件事,那么软件可以复制到其他几十个机器人身上。每个学习成果可以集中到一个中央知识库,然后共享给所有节点,从而加速学习过程。那么一个机器系统(如特斯拉体系或者通用体系)进化的速度不是取决于硬件(传感器)和算法,而是取决于投喂算法的数据。

那你是否可以理解为什么特斯拉要极速降价来提升市场份额?上汽通用要全面电动化而不是拿一个车试水电动车?

2. 上汽通用是从 0 开始电气化吗?

2020 年发布的全新 Ultium 平台是上汽通用电气化规划的基础。凯迪拉克 Lyriq 是全新电气化平台 Ultium 下首款概念车,但这并不是上汽通用电气化的开始。

1912 年,通用就曾制造过 682 辆电动车。这一年诞生的还有凯迪拉克,成为了第一个使用电子启动代替手摇启动发动机的公司。

新一轮电气化的起点是在上个世纪 80 年代。当时美国加州空气质量非常差。1989 年,洛杉矶 15-25 岁的市民中有四分之一患有肺部疾病。因此,1990 年加州空气资源委员会(CARB)颁布了一项 " 汽车零排放 " 强制法案,要求到 1998 年加州市场上的零排放汽车份额占比 2%,2003 年能占 10% 的市场份额。

1990 年通用在洛杉矶车展推出 Impact 概念车;

1996 年,Impact 的量产版 EV1 正式上市。

PS,讲个隐藏小故事。为什么有人设如果没有通用的 Impact,特斯拉可能会晚几年?

因为通用 Impact 专项组里的 Alan Cocconi 是位大神。他的工作就是研发将直流电转化为交流电的设备和管理系统,这套系统中还包括今天常说的 " 动能回收 "。AeroVironment 公司的工程师 Wally Ripple 也是位大神,他也参与到了通用的 Sunraycer 和 Impact 项目。

他俩后来在 1992 年与 Paul Carosa 成立了专门研发交流电传动系统的 AC Propulsion 公司,后来还推出了 T zero 的纯电跑车。

这款车一共只造了三台,其中一台借给了刚刚创立的特斯拉,成为特斯拉第一款产品 Roadster 的设计基础和试验车。Wally Ripple 也在 2006 年加入特斯拉公司。

好了回归正题。说回上汽通用的电气化布局。

上汽通用在 2012 年就量产了赛欧纯电版本。泛亚也早在 10 年前就开始累积电动平台的基础能力。白雷蒙 Raymond Bierzynski 在 2011 年也被任命为通用中国汽车电气化战略执行总监。汽车行业不少电气化从业人员都来自于白雷蒙所领导的泛亚与上汽通用技术团队。

整个通用电气化宣言中最重要但最容易被忽略的一句话就是——将中国本土产业链纳入通用集团的战略规划并实现本土采购。上汽通用与泛亚在同步 Ultium 平台设计之初就将本土化产业链的思考融入进去,实现近 100% 零部件本土化采购。至 2025 年,上汽通用计划推出 10 款基于此平台的国产电动车。

3. 生物的神经网络与上汽通用的智能电子构架

以下是上汽通用未来智能化、电气化布局的重要特点:

●智能化:全新一代 VIP 智能电子架构,在各个部分在底层上更支持持续化 OTA 升级

●电气化:Ultium 平台采用无线电池管理系统(wBMS),线束更少架构灵活

●电气化:支持不同的电芯方案(比如不同化学配方、不同电芯封装形式、不同排布形式)

●电气化:电池安全由电池热管理技术与全新强化的电池碰撞安全架构两大层面组成,满足 ASIL-D 功能系统功能安全的最高等级,达到航空级的系统和功能安全系数

你能理解这些技术术语吗?如果不理解,我们可以关注脊椎动物与无脊椎动物相比,生存上有什么优势?

脊椎(脊索)不是仅仅一根让动物 " 立起来 " 的骨头而已,它的主要优势是保护了中枢神经和大量的干细胞,这样的多细胞生物可以有更强的神经系统发育。

那么我们来思考汽车的神经是什么呢?汽车的脊椎是什么?

Bingo,传感器(将捕获的信息转成电信号)、电线与各种处理器(central unit)就是神经体系。信号传输与处理的安全体系就是脊椎。

下方是无脊椎动物的神经系统演化。

1. 古老腔肠动物的动物水螅(第一排左一)每个区域有独立的传感器。稀松的网络将它们连接在一起。它没有中枢神经。

2. 涡虫进化出了梯形的神经网络(第一排左二),即它开始有中枢神经了。它是不是很像汽车进化出了集成化的控制单元(如 EMS 发动机管理系统、TCU 自动变速箱控制单元、ESP 车身电子稳定控制系统、BMS 电池管理系统)。

3. 当一个动物身上中枢神经的节点越来越多意味着它需要做几何级数倍的运算。节点之间信号交换与处理效率的提升决定了生物生存的几率。从软体动物的高等种类开始(比如章鱼乌贼), 神经系统集成化进一步提升,出现了所谓的脑。

这是乌贼的神经系统,两只大眼睛是新型生物与古典生物的分水岭。乌贼具备了大脑,它的脑由脑神经节、侧脏神经节和足神经节组成。

大脑简单来说就是大量汽车的 ECU 控制单元的集成。当乌贼遇到危险时,不是触手、墨囊分别进行判定如何决策。而是大脑决策后,安排触手、墨囊去缠绕敌人或者释放墨囊逃跑。

这是 Bosch 发布的汽车电子电器构架的演进图。

在博世看来,整车电子电气架构的进程可以大致分为三个阶段:分布式架构、跨域集中式架构、中央式架构。它可以对应着无脊椎动物中的水螅、涡虫和乌贼。

接下来我们看看通用各个时期的电气构架。

1957 雪佛兰 Bel Air 不只是一款造型优美的车,它也是汽车电器构架的初期范本。汽车水螅一样开始拥有网状神经。

这是从 50 年到 2020 年汽车电子电器构架的脉络图。

我们可以看到几个特征:

●线路变得越来越多,总重量不断增加

●从 2000 年之后,信息传输的量极速增加

●电子设备在小型化、集成化以实现减重和更灵活的布置

●电子设备的布置与封装复杂程度增加。汽车厂商需要对底层布局框架进行彻底优化升级来应对自动驾驶所需要的更多的。

●在汽车研发领域传统 ECU 模块开始软硬件分离,硬件被逐步取消,软件被集中到一起,通过单个计算平台来实现对多个功能的控制(类似于寒武纪动物大脑的形成)。

上汽通用全新一代 VIP 智能电子架构就在整体性思考如何降低电气元件与电路的重量,方便布局。最大化信息处理速度(达到 4.5TB,即每秒 1.2GB 数据),以更高的宽带支持重要系统。电子构架决定了汽车智能化的基础,它在帮助涡虫那样的生物进化出乌贼一样的大脑。

接下来,再来一个灵魂拷问。你相信海豚与河马是近亲吗?你相信雪佛兰紧凑型车、凯迪拉克豪华 SUV 与悍马可以同框架吗 ?

电动车电子电器组件中体积最大重量最大的部分就是电池。通用启用了无线电池管理系统(wBMS),它的线束更少架构灵活。灵活到什么程度?没有线束、高压排线,可能直接电池插上拧紧螺丝就可以用。

这会极大降低设计和生产环节的难度。此外,配置了专门的管理系统以后,单个电池模组都能拿出来直接做全生命周期的监控和管理——即车电分离。说人话就是,发现某个模组有问题,就对它软件升级;如果实在用不了,拔了换一个。

通用的电芯方案同样值得关注:

●它的缩放范围可以覆盖 50 度到 200 度电池容量。

上汽通用计划在 2025 年基于新平台打造 10 款国产电动车,首款车型凯迪拉克 Lyriq,后续车型可能不同品牌、不同续航,但都基于同一个平台,这就是模块化可缩放的优势。

同样你可以理解海豚和河马是近亲吗?二者在 6000 万年前有一个半水栖的祖先,5400 万年前两者分道扬镳。

高等级生命体都具备这种 DNA 接近,但可以进化出无数种不同的生态外形的特性。

通用的新平台,采用与特斯拉圆柱形电池单体不同的密封包形式单体,可以竖立叠放也可以平躺堆积,给电池包提供了更大的灵活性。比如这台悍马的电池包容量足有 200 度,是特斯拉最长续航车型的两倍。而同一个平台,也可以采用 50 度电的电池包,这个跨度有点橡皮筋的感觉。

上海车展上的是 12 个模组的配置,平台可以轻松变幻成 8 模组或 10 模组。

此外,上汽通用新平台的驱动设计灵活,可支持前驱、后驱、四驱和高性能四驱四种模式。Utium 平台可支持 400 伏电池 200 千瓦快充和 800 伏电池 350 千瓦快充,可实现全生命周期快充。

讲了那么多寒武纪的故事,上汽通用即将进入自己的寒武纪。新电动平台的第一款量产车凯迪拉克 Lyriq 将在 2022 年交付,凯迪拉克那一年 110 岁。

此后,上汽通用即将进入 " 智能饺子 " 模式。

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