在7月13日,在由中國汽車工程學會主辦的第15屆汽車動力系統技術年會上,清華大學汽車産業與技術戰略研究院趙福全分享了他對産業變革背景下,汽車電動系統發展趨勢的預判。
談到産業變革,既要立足於眼前的生存,又要儲備于未來。所謂生存是為了更好的發展,但是沒有生存也是無本之木,説起來容易,做起來難。
什麼是消費者需求?消費者的需求是千變萬化的,我們不是為了滿足消費者的需求,是理解消費者的需求,基於消費者的需求讓價值最大化,能夠創造出超越消費者需求的産品,這個時候要挑戰很多靈魂上原來100多年造車的理念。
汽車産業變革的主要特徵
大家先要看看産業變革的主要特徵,首先動力電動化,動力支撐的是産品,産品要發生什麼樣的變化?
第一,産品要智慧化,讓産品更懂人,産品是夥伴,産品知道你要什麼?這個東西就跟原來完全不同了。同時,産品智慧化之後,最高的智慧是夥伴,服務於你,所以産品服務化。在智慧化和服務化的産品前提下,動力是否能夠幫助産品實現更好的智慧化。
如果你是做硬體的話,誰來幫你做軟體,實現你的硬體、軟體所謂的靈魂昇華呢?説別人來做,別人來做你就是賣白菜的。甚至我在企業做了20多年,我做老總的時候説當我的能力沒有能力幫你做集成的時候,誰能幫我打包,軟硬融合我就買誰的。在座各位工程師、企業家們準備好了嗎?你不是講客戶價值最大化嗎?客戶的需求要一個最終好的東西,而不是簡單的硬體成本低、品質高,那是必要不充分。
在這種大環境下,技術專業化一定要做得杠杠的,這種專業化,實際上就是專家做出來的東西,電池就得到位,電機也得到位,電控也得到位。現在講全棧式自研,我不認同。全棧式自研每個都半斤八兩,根本做不出來精的。但是未來的社會已經N多個技術要組合在一起,所以叫專業化分工的協同化創新,這就是商業上要協同,什麼都做。
做硬體的,不一定做軟體,但是要懂得軟體的資源在哪兒?要合作、要尋求夥伴。只做硬體的按秤稱,只做軟體的沒人用,我認為你在那裏就是個編碼碼農。在這種情況下,我們要做到的是用戶的體驗化。
過去我們講的配置是硬體主導的,看造型和用料,但是未來不是這樣。過去要做的真皮,甚至勞斯萊斯講它的牛皮,蚊子都沒有叮破它,如果未來汽車是一個奢侈的空間,未來的空間年輕人要求是簡約化了,思路完全不同了。用戶不是硬體多少,是我用得爽,這叫體驗化。最核心的是智慧化東西變得很重要,智慧化的基礎是數字化,數字化只是手段,最終要實現的是數據。
為什麼有今天這個世界?就是因為我們有木料,有鋼筋、水泥,這些硬體主導的所謂生産資料帶來了很多機加工裝備的生産力進步,最後有了今天這個社會,未來數據是最重要的生産資料之一,它來自於軟體,來自於整個企業數字化運營的能力,但是它是最重要的生産資料。能讓同樣的軟體變得更好。
農業時代千年不變,工業時代百年一變,信息化時代十年一變,數字化時代一年一變,到了智慧化時代一個月一變,因為到了智慧化時代是基於同樣的硬體和軟體,因為數據的積累帶來了再迭代賦能。硬體沒有變,軟體也沒有變,但因為有了數據,所以它能自我學習、自我進步了,這就是為什麼智慧化時代一個月一變,當然也可能一天一變,那就得有大量的數據。在這種情況下,大家一定要知道未來的産業進入了生態化發展,做動力系統的,每一位都要問自己,我的專業化技術是什麼?我的企業如何實現數字化運營?而用動力化系統的體驗化又體現在哪兒?我做某一個零部件、某一個總程,我的協同化創新的上游、下游,包括周邊的生態化合作夥伴都在哪兒?這就是各位必須要思考的問題。
所以就電動化談電動化你Low了,你説我就是做這個的,你做這個要考慮最終賣出去的問題,得有人用。大家經常講一句話你做的東西沒有人願意用,沒有人願意買,你這個産品還做什麼呢?未來的企業在這個大環境下,萬物互聯生態主導的時候,成本成為企業第一競爭力。
利潤是老闆、股東決定的,價格是市場決定的,你能做的就是怎樣降成本?這是你唯一能做到的,這叫守正。消費者才不管你的成本多少錢,他更關心同樣的價格買什麼樣不同的産品,或者同樣不同的産品怎樣更低的價格,這就是差異化競爭,是産品第一競爭力,這叫出奇。沒有了守正難以出奇,守正、出奇加在一起去,企業就有競爭力了。
在成本上,在萬物互聯所有東西都通用的時候,這個時候成本會由於硬體的成本同質化、標準化,靠硬體已經難賺錢了。而軟體也要靠規模,所謂的軟體邊際低端化。什麼叫不可能邊際為0,汽車沒有那麼大的市場,即使是手機也不為0,它是靠別的方式掙錢了,但是邊際會大幅度的下降。在這種情況下出奇靠得是軟體主導、數據驅動。同樣的硬體我的東西因為把客戶的數據積累起來了,那就變成汽車更懂你,這靠得是數據,所謂的常用常新是因為數據不斷迭代的結果,越用越好就是個人的數據,車不斷的懂你,數據進化的階段。
變革期要厘清“本質”與“第一性原理”的不同
在這種情況下,産業變革的時候,要變革理念。變革理念很重要的一點是,原來我們曾經走過的路可能都錯了,因為我們有新的手段、新的機會、新的科技逼著我們必須要換理念。這個時候的理念要回歸到本質去看問題才是正確的,在事物本質的支撐下,為什麼最近有一句話叫第一性原理很時髦呢?因為是埃隆·馬斯克説的,真是他説的嗎?不是的。是古希臘的一位哲學家亞理·斯多德提出來的,叫“第一性原理”。亞理·斯多德是西元前的哲學家。而埃隆·馬斯克把這個東西奉為座右銘,指導他所有的Sbase X、特斯拉。
電動化推動的絕對基礎。什麼叫本質?本質是從理論的角度講是什麼?從原理來回答的。從本體論的角度要尊重客觀事實,從戰略的角度就是我們要走在正確的道路上,方向要對。
什麼是第一性原理?第一性原理是指本質的本質,接近於事物的本質,但更能找出一條正確落地的方式,是講到底為了什麼而做。滿足客戶的需求,客戶的需求千差萬別怎樣滿足呢?但是我能抓住客戶最關注的價值。這個時候要用另外一種手段,客戶的需求千差萬別的時候就要用數據化,要用軟體讀懂客戶,這是事物本質的本質,因為最終的目的是讓他開心。這種情況下第一性原理是本質的本質,是基於事物的本質來強調做事的本質,是走在正確的道路下,又在正確的走。你不了解本質,很難談第一性原理。
但是只從理論上講了解了本質,很有可能適得其反。教授講理論、講本質,而企業家就是要落地。這個裏面很重要的一點,你能做到理論正確,但是你做出來的東西成本沒有優勢,做出來的東西已經晚了兩個小時,午餐變成了晚飯,已經要低血糖了。如何能夠正確快速的滿足市場?這叫第一性原理。原來我們認可的東西就會出問題了,原來我説開起來像寶馬,坐起來像奔馳,都是從動力總程的角度,開起來那是動力強勁。因為動力強勁就要有噪聲,所以坐起來就不可能像奔馳。奔馳就強調的所謂路上公務艙,所有的噪音都能隔絕掉。它動力有,但是絕對沒有寶馬的轟鳴聲。那麼我們要造一台開起來像寶馬,坐起來像奔馳的,那是雞肋。
但是電動化時代就是開起來零到百公里已經1點幾秒了,能把寶馬、奔馳二合一做到了可能,這就是時代的改變帶來的必須要用全新的第一性原理來思考。所以,電動化是不可阻擋的。大家喜歡電動車,為什麼又對電動車煩呢?因為電動車貴,電動車充電不方便、體驗差。所以,電動車加了一個電機、發動機就解決了,電動車的優點也保留了,缺點也規避了,這就是插電式混合動力,增程式受歡迎的原因。
技術路線變化趨勢:多元化、政策驅動、消費決勝
未來20年動力系統怎樣發展?可以説是百花齊放、百家爭鳴。多元化是大勢所趨,不用爭議。很大的程度是政策驅動的,政策驅動是正確不充分,最終消費者要買單。國家推動的是電動化,但是插電就很好,從節油的角度混合動力當然很好,為什麼混合動力賣不過插電呢?為什麼插電在高端又賣不過純電呢?這是消費者需求的問題。有四個拐點非常重要:
第一,2025年所謂的WLTC 4.6L,這決定了很多發動機滿足不了油耗,尤其是小發動機,所以電動化就會急需的進步。
第二,碳中和、碳達峰到底在汽車行業啥時候落地?不知道。我的預判到2027年前後,國家會對汽車行業出現很清晰的碳達峰、碳排放的標準,那個時候雙積分、油耗,包括新能源所有的東西都N合一,用一個碳來決定很多的東西。
第三,2030年所謂的WLTC 3.2L,那個時候什麼都玩不轉,包括混合動力都沒戲,這是由熱力學動力決定的。可能一大部分電池實現的零碳,包括更多主要實現的電動化就變得主要。
還有一個是固態電池什麼時候有大的起色?這真的很重要。大家都説電動化的下半場是智慧化,我認為是産業發展的趨勢,但是電動化本身也有下半場是固態電池化。
電動車出現了很多全生命週期成本更低,所以叫一般混合動力省油,而插電式混合動力是省錢。省油的目的也是為了省錢,而插電式混合動力最大的了不得地方是完全電動化的感覺,它把電動化大家現在垢病的東西都規避了。如果碳排放上來了,或者將來碳酸鋰的價格上來了,是不是混合動力就沒有未來了呢?不是這樣的。現在中國很多地區,環境不允許使用純電,而且有的到大西北了,雖然天氣、溫度可以,但是它的續航里程要求也非常難,所以這個時候有了插電混合動力非常重要。
為什麼不是增程呢?增程跟插電沒有區別,但是最大的問題是在於增程在高速的時候,儘管這種工況用的不多,但是它的體驗不爽,有好也差,有好也是電好,電好也是錢。所以,從這個角度來講,如果從城市工況插電和增程沒有區別,都是電動化支撐下來的一個傳統發動機帶來解決電動化的事。我個人認為,只要産業政策沒有大的調整,實際上插電式混合動力的生命週期會非常長,一直到它的碳沒辦法了。那就把電池加大唄,電池加大第一沒有空間,第二加大以後成本沒有優勢了,就不如純電了。純電基礎設施不斷豐富的時候,這個時候插電也沒有戲了。大家一定要知道,到了一定程度之後還是跟産業政策有關。
動力電池創新分析
電池是未來絕對的重中之重。電池第一是原材料創新,絕對是根本的原因。第二個創新是所謂的製造創新,它的工藝和裝備是製程運輸;還有一個是結構創新,所謂的C2M、C2P、C2C、C2B、C2C,就是電池單體和模組,電池包、車身、底盤之間的關係,不懂電池的人很難把結構創新做到位,但是如果不懂車的人,你不懂電池做不了,但是不懂車的人,你的電池也沒有辦法成功。這一點至關重要,但是我個人認為材料創新是最根本性的,尤其是未來GPT模型上來之後,我對材料的創新更充滿信心。
從電池發展的角度,如果回過頭來五年、十年看,我對産業的認知,我認為液態電池的發展遠超預期想像的速度,而且市場佔有率高。
第二,大家對所謂的半固態電池寄予了厚望,但事實上當把這些東西都放在一起來的時候沒有做到。我認為固態電池很值得我們關注,最近網上流行比較多的是豐田對固態電池的宣傳,我個人認為真的更要相信其有,不要相信其無。否則,中國電動汽車電池的下半場我們就失去領先的優勢了。所以,打一次勝仗難,但是當常勝將軍更難,打江山難,守江山更難。
所以從這個角度來講,包括液態電池,我認為磷酸鐵鋰會有相當一段的生命週期,現在裝車率已經達到了70%,基本達到了頂峰。磷酸鐵鋰的優勢、成本、安全,但是它的劣勢也是眾所週知的,壽命1.5萬次沒有用,所以必須做V2G,做儲能的時候才行。
三元電池由於安全性方方面面的原因,現在被一點點邊緣化,但是很快就會回來,因為未來的超充、快充上來的時候,磷酸鐵鋰玩不轉了。這個時候反過來,磷酸鐵鋰就要一點一點在高端市場上讓位三元電池,而固態電池真的對於中國來説,所有人都別感覺良好,我們要有敬畏,我們遠遠沒有到刀槍入庫的時候。
電驅動發展趨勢預判
對於電驅動系統,所謂的電池的組合、控制器,我個人認為現在進入到2.0階段,1.0階段就是簡單的三合一,組合成功了,現在2.0階段是八合一、七合一,就是把控制器也放進去,這個作為硬體解決了所有的空間、尺寸、成本、輕量化的階段。到了3.0越來越強調智慧化,因為控制器要和整車的控制器結合,電機的控制、擋位的控制、扭矩的控制這都不是簡單的八合一要做的,所以硬體要回歸五合一。反過來要把控制摘起來,和車身、底盤,甚至是整車的控制,所謂的域,最後要到中心的組合。
整車企業造不造電池?因為傳統的時代,內燃機都是自己造的,所以整車一定要造電池,沒有電池談什麼核心?凡是用這種理論就是不懂的電池和發動機的根本區別,發動機最複雜的是設計,所有的製造工藝、材料都是機械大類,這都是現在學科改革的時候面臨的難點,我們已經不是簡單的硬體世界,但是還在大類裏面。我們用了集結大類所有的這些東西,原來的發動機造不好是機械不行。但是電池不是這樣,電池的材料是科學也是工程,而電池工藝裝備是有獨特性的,沒有一個大行業來這個解決這個問題。
所以這部分如果沒有電池的專業廠家,因為寧德時代30%的利潤,全球37%的市場,你也造一把,那是幾萬工程師十幾年跟所有的客戶最後堆積出來的結果,你要造可以,能夠投那麼多人做這些東西嗎?這就是最核心的東西,專業化分工的協同創新,這就是對産業變革的真正理解。
所以在整車要不要造電池上,我的結論是頂級企業要造,而不能全造,而電池這個産業一定最終是整車企業和電池企業要合作,很多關鍵的技術必須掌握在電池企業裏,尤其是工藝裝備。我看了比亞迪刀片電池,它之所以成功是因為電池的材料、工藝、裝備、整車,所有的四合一深度理解,這是王傳福最了不起的地方。
家都講生態,電池有什麼生態?電池上有原材料,然後做單體,做正極材料、負極材料,存儲,做電池包,最後裝到車裏面,還要和車身、底盤連在一起,而電池要回收,所以在設計過程中如何考慮到下家的回收利用,這裡面有一個怎麼樣能夠最簡單回收,最高效利用,現在的電池為什麼貴?因為沒賣的時候就假設電池是零殘值,那收回來就用?那誰來用?怎麼用?電池是有記憶的,是有數據的,設計的時候就要考慮到將來誰來用,而且也要考慮到這個是作為破爛要拆,拆完以後發現成本比製造的成本高,所以這就是中國舊電池回收不如幹新電池便宜的原因,這就出問題了。
所以電池有一個上游、下游、換電和充電又不一樣,現在我們講的V2G,要變成儲能裝置,我們算過,1億輛保有量電動車會解決30個三峽的發電量的問題,那什麼概念?30個三峽基本上中國一半的發電量,所以在這種情況下,如何能夠把這個東西打通,就有硬體之間怎麼做,軟體之間怎麼做,而且供電系統人如何解決問題,電池不是一起充電消耗多少電量的問題,是功率的問題,在這種情況下,它是一個生態,所以對産業發展,如果沒有生態的概念,如何玩?但是在這個生態裏面,電池企業、材料企業、回收企業、充電企業、電能的共享企業,彼此之間都有合作,他們都有共享的要素,就是電流,更有數字化的控制,這就構成了一個電動汽車的大的生態系統。(文:楊曉紅 圖:汽車動力系統技術年會)