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2022-06-01 14:23
苹果最想收购的技术,被“特斯拉劲敌”玩透了

出品 | 虎嗅汽车组

作者 | 王笑渔

编辑 | 周到

头图 | The Street


《暗信号·发现智能汽车的100个创新》专题由虎嗅汽车出品。聚焦于智能汽车正在发生的关键创新点,结合产业、商业以及用户视角,为读者解码智能汽车产业正在发生的关键创新,并分析其背后的技术原理,以及将带来的变化。


RJ.斯卡林奇(RJ Scaringe)小时候有一个癖好,在停车场看到一辆不认识的汽车时,他会趴到车底,以便更好地观察这台车的底盘。


2009年,通用汽车、克莱斯勒相继宣布破产。正是那年,斯卡林奇从麻省理工学院机械工程系博士毕业后,创办了一家全新的汽车公司——Rivian,曾被国内外媒体被誉为“特斯拉杀手”。


而真正把斯卡林奇和Rivian捧上天的,是与马斯克在进行“太空竞赛”的亚马逊创始人杰夫·贝索斯。这位前首富,不仅重金投资了Rivian,还向其采购10万辆货车订单。贝索斯甚至还将Rivian的SUV,用于自己旗下商业太空公司“蓝色起源”,给宇航员当专用座驾。


如果马斯克是钢铁侠,那么Rivian的创始人斯卡林奇就是“现实版超人”。不仅是因为,斯卡林奇与超人的样貌颇为相似,更是因为大家都希望看到一场“超人VS钢铁侠”的好戏。


RJ.斯卡林奇(左)、 亨利·卡维尔扮演的超人(右)


与马斯克一样,斯卡林奇从小就展现了极强的创造天赋。童年时,他帮助邻居修理好了接近报废的保时捷356。上高中时,斯卡林奇就有一个梦想,打造一个自己的汽车公司。


但两者又有诸多的不同之处,比如特斯拉第一款车Roadster是基于路特斯Elise底盘改造,而斯卡林奇在创办Rivian时,就把手伸向了他小时候的癖好——底盘


Rivian在量产车上引用了一项名为“滑板底盘”的技术,基于此创造了纯电皮卡R1T、纯电SUV R1S。并且,还用滑板底盘给亚马逊定制的纯电货运车EDV。


斯卡林奇开着Rivian从工厂下线


对于滑板底盘技术,中国科学院院士欧阳明高,曾做出过预判:“美股上市的Rivian,因为推出智能滑板底盘备受追捧。”他还认为,滑板底盘是技术多年演变的结果,代表技术发展趋势。“这会给汽车设计制造带来一场革命。”


很多人脑子里会疑惑,滑板底盘真的有这么神奇吗?



“滑板底盘”之所以能为成风口,苹果公司绝对有功劳。


在过去这几个月里,一家名为Canoo美国造车新势力,屡屡传闻要被苹果公司收购。据海外科技媒体The Verge报道:Canoo的“滑板底盘”平台引起了苹果的兴趣。因为它集成了更多的汽车电子设备,从而为客舱设计提供了更大的灵活性。它还具有线控转向技术,这也增加了设计灵活性。


虽然,收购一事还未尘埃落定,但Canoo的前任首席执行官乌尔里希·克兰兹(Ulrich Kranz),现在已经是苹果汽车项目的高管之一,同时苹果还挖走了一批前Canoo工程师。 这很难让人不联想,苹果汽车正在研发自己的“滑板底盘”平台,亦或是掌握采用该平台所应具备的其他能力。


连苹果都梦寐以求的“滑板底盘”平台,真的有那么神奇吗?


打个不太恰当的比喻,它就像我们小时候玩的四驱车一样,上面有个壳,下面有个底盘。电机、电池、轮胎、传动轴等部件都装在底盘,上车壳可以随意更换,甚至不用盖车壳,车子也能跑起来。



滑板底盘,理论上也是如此——该平台作为一种集成式的一体化底盘架构,将电池、电动传动系统、悬架、刹车等部件都整合在底盘上,最终实现上下车体解耦。这样做的好处在于,集成度高、通用性强,可显著缩短整车开发周期、降低研发成本。


Rivian的上下车体分离


2018年的洛杉矶车展,Rivian发布了两款基于滑板底盘打造的电动车, 并引来了亚马逊、福特汽车等巨头的关注。在亲自到公司考察之后,贝索斯的亚马逊于2019年2月牵头向Rivian投资了7亿美元。两个月后,福特汽车又向Rivian投资了5亿美元。


又是科技巨头,又是百年车企,Rivian估值瞬间起飞。2021年9月,Rivian第一款量产电动皮卡R1T正式下线。但并未开始大规模交付,紧接着2021年11月,Rivian正式登陆纳斯达克,并募集资金119.34亿美元,成为2021年规模最大的IPO,也是美股历史上规模第六大的IPO。


亚马逊投资Rivian这几乎就是一个阳谋。


因为基于Rivian的滑板底盘,可以制造出了给亚马逊送货的纯电动厢式货车EDV,理论上它未来还可以用于生产更小个的无人配送车。这一下子就给亚马逊的电商和物流业务,带来的巨大的想象空间。


Rivian给亚马逊生产的纯电动厢式货车EDV


福特也是如此,当初计划是用滑板底盘给旗下林肯品牌,研发新款电动SUV,缩短研发周期和投入资金。但后来,只有亚马逊的电动车货车量产了,福特的滑板底盘平台采购计划却搁置了。


因为在商用车上,亚马逊只需要解决从0到1的问题,帮助快递小哥运货,至于车的性能如何、功能如何,并不重要。但乘用车不同,难在解决从1到100的问题,比如有了平台以后,操控、性能、续航等等参数如何处于业内更领先的水平。


当我们把视野聚焦到Rivian,这家市值曾跻身全球市值第三的新车企身上,你会发现:它备受资本的追捧,并不是单单因为滑板底盘的商业价值,更包括基于该平台而来的新技术、新体验。



在创业最初的两年里,斯卡林奇跟随着马斯克的步伐,开发一款电动跑车。但在2011年,斯卡林奇开始重新审视了公司的优先事项,他说:“越来越清楚的是,我们没有回答世界需要回答的问题。”


麻省理工天才斯卡林奇,和他的团队不得不放弃电动跑车的研发,并真正考虑了世界的需求,最终找到了他们存在的理由:开发电动汽车,以促进积极的生活方式,并促进可以产生终生回忆的旅行。


斯卡林奇经常穿着Patagonia的羊毛衫,是一个实打实的户外运动爱好者。在造电动车时,斯卡林奇重新认识到技术的趋势——“我们希望将车辆嵌入一个技术平台,以帮助推动可持续发展,并在道路上获得更多的电动里程。”



所以,我们可以看到,Rivian的电池容量是100kWh起步,比如皮卡R1T最低的版本是105kWh,其次是135kWh,最高的180kWh,目前均采用LG供应的2170电芯。在标准更严苛的EPA下,续航里程分别为230英里(370公里)、300 英里(480公里)、400 英里(640公里)。


续航可能看上去并不高,但要知道,R1T的总重量额定值为8532磅(约3870kg)——基本上可以被视为重型卡车。最重要的,还是Rivian在电池组上下了一些功夫。



对于Rivian的电池组,资深汽车电子工程师朱玉龙曾作出过分析:


Rivian的设计思路也是从21700电芯入手,主要的方案是充分利用皮卡和商用车对Z向高度不敏感的方式,采用上下两层模组配置冷却板的三明治的方式。


这算是从圆柱电芯的迭代设计中采取一种不一样的路径,通过两个模组上下单面冷却,模组之间采用一块大的冷板。这里的电芯下面是倒着放的,电芯先做成单块模组,实际模组的高度比较高,等于把两块21700的模组复合在了一起。模组的正面是模组的输出线排,通过快插连接器进行桥接,在电池模组的另一面则把上下母线排通过母线排进行连接。


通过这种大的模组,Rivian可以组成很大的电池系统。


实际上,目前堆电池的方法有很多种,比如特斯拉用的CTC(Cell to Chassis)技术——直接把座椅安装在了电芯上。去掉模组,实现更大容量的电池组。


但Rivian现阶段采取的方式,真的就是堆电池,把两个模组进行上下堆叠。由于组装工艺相对复杂,所以Rivian在模组组装的流程上,用到了更多的人工。


Rivian的“Cylindrical Battery Cell Packaging and Cooling Configuration”专利


不过,这在斯卡林奇看来,这值得的——“汽车生产的挑战之一是你将人类思维应用到正确的位置,而不是试图将工厂过度机器人化。因此,工厂的某些部分已经实现了机器人化,特别是在我们如何构建电池模组方面,还有许多其他部分将继续使用人力。”


总之,滑板底盘对于电池组的友好程度极高,因为滑板底盘整体架构跟非承载式车身的大梁底盘很相似,它拥有一套独立的车架,这也就意味着滑板底盘有着独立的结构和强度。所以在设计的时候,电芯虽然作为结构件,但并不需要承载太多的载荷。


因为滑板底盘的存在,后续Rivian如果要继续堆续航里程的话,去兼容CTC技术或者固态电池会相对更容易一些。



斯卡林格过去的学术经历,更聚焦于内燃机。他在Wai Cheng教授的指导下进行了硕士和博士研究,课题是如何扩展均质压燃发动机(一种低排放的内燃)的负载极限。


即便是换到电驱动时代,斯卡林格依旧没有放弃对驱动系统的钻研态度。


当然,这里有个误区,很多人都以为Rivian是采用的轮毂电机。实际上,Rivian采用的是放置在轮边的驱动系统,通过电机减速器来达到车辆所需的扭矩,同时又可以分别控制和驱动,有效的解决轮毂电机的一些弊端和对车辆的影响。


Rivian的四电机布局


在如此紧凑的汽车底盘中,要放置4个驱动电机和减速器,那么动力总成的集成度将会有更高的要求。但从图片效果来看,Rivian是很好的解决了这些问题, 而且基于这套驱动系统,Rivian实现综合最大功率562kW、最大扭矩1,120N·m、百公里加速最快3秒等动力参数。


“每个车轮的扭矩值和功率值均相同,旨在实现性能最优化。”负责动力总成的Rivian副总裁Richard Farquhar介绍称,Rivian凭借固定齿轮比的单速变速箱,不需要再换档,也无需使用双速变速箱,能够尽大限度地减少齿轮啮合带来的效能所耗,同时最大程度地实现性能目标。


此外,在Rivian的动力总成中,还集成了其自研的逆变器。“逆变器是推进系统的重要组成部分,相当于王冠上的明珠,该设备完全由我们内部自主设计。”Richard进而表示,“我们设计了一款双电源逆变器,该设备被整合到电驱动总成中,可极为高效地控制一个逆变器总成上的两部电机。”


在他看来,从电池到逆变器,再到电机乃至车轮,Rivian对整个三电系统投入大量的精力,才能最大限度地提升电效率,从而利用既定的能量,实现车辆续航里程、动力性能的最大化。


极致的车辆性能,所带来的是极致的驾驶体验,尤其是作为一台越野皮卡/SUV。


Rivian四个车轮,可以提供即时动力,并独立调节每个车轮的扭矩,因为在所有条件下都可以实现精确的牵引力控制。控制单个车轮的动力可实现扭矩矢量控制,能够消除转向过度和转向不足,从而在越野和雪地中通过快速机动保持车辆稳定和响应。


到了野地里,Rivian还能实现更加酷炫的越野功能——坦克式掉头。



该模式下,Rivian通过四电机独立控制车轮旋转,可以实现了两侧车轮反转,从而达到了和坦克两侧履带反转一样的效果,实现了货真价实的原地旋转。


福特此前为自家的F-150 EV也申请了坦克转弯技术专利,虽然效果可能差不多,但F-150 EV暂时只有双电机版本,无法像四电机的Rivian R1T一样实现各车轮单独控制,可玩性少了很多。


Rivian的“坦克掉头”专利


Rivian采用“轮边电机”驱动形式,虽然达不到轮毂电机(把电机集成在轮胎上)对空间布局的极致要求,但至少满足了车型对性能、功能等全方位的需求。


尤其是在散热上,轮边电机可以更好的与动力电池系统融入,进行热管理。比如,给电池组加热,就可以依靠驱动系统和逆变器的产生的热量,而非耗和能成本更高的独立加热器。


为此,Rivian开发了具有特殊加热和冷却电路的电池,可以根据需要智能地为电池准备最佳温度。在非常寒冷的环境中,电池保持在较高的温度以最大限度地提高其效率。同样的原理也适用于单独的牵引电路,以使电机和逆变器保持最佳状态。电机和逆变器有一个用于冷却定子和电力电子设备的水-乙二醇回路,以及用于乘客舱和逆变器的第三个回路。


总之,利用滑板底盘在底盘零部件空间布局上的优势,Rivian为电动车在驾驶层面确实带来了一些新鲜感。这也才有了Rivian副总裁Richard Farquhar立下的FLAG——“在工程力学方面,我们动力系统与底盘系统达到了如此程度,没人能比我们做得更好了。”



在对底盘系统一番革新之后,滑板底盘技术要开始对汽车座舱进行新一轮颠覆。


要知道,现在大部分的车,都有一个很重要的机构叫转向柱。当驾驶员转向的时候,只需要通过掰动方向盘,即可通过转向柱,带动车轮转向。但由于这类物理机构的存在,车舱内的空间也往往会被约束。为了打通这种框架性的束缚,通用汽车最早在Hy-wire概念车上,引入了线控底盘概念。


从某种意义上来说,滑板底盘是“全线控底盘”的延展。比如线控转向,它相当于完全取消机械连接,仅通过电子控制实现转向。当你转动方向盘时,输入的是电信号,再传递给转向执行机构,最终来完成车轮转向。而只有从机械控制中剥离出来,控制才能够做到机构的极致的模块化、紧凑性。


Rivian的滑板式底盘,拥有线控转向/制动系统,使得方向盘的转向比例可以随时变化,实现不同方向盘的路感反馈。再加上其独立空气悬架、液压侧倾控制等等系统的配合,最终实现了Rivian在皮卡车上的八种驾驶模式,根据个人驾驶偏好或不同的路况进行定制。



除了在驾驶模式上具备更高的可玩性,线控底盘还能与自动驾驶更好的配合。


Rivian于去年公布过一项“用于在监护人模式下操作自主车辆的系统和方法”的专利。该技术可以定义自主车辆的驾驶模式,禁止或开启对车辆控制的多个能力。可以说这些系统都是结合了Rivian在线控技术方面的出色积累的基础上,进行的增加与车内成员进行人机交互模式方面的创新。


因为,传统的汽车采用EPS(电动助力转向,Electric Power Steering)受限于安装空间、力传递特性、角传递特性等诸多因素,不能自由设计。于是,可以“完全脱离”驾驶员实现转向控制的线控转向系统,便非常切合自动驾驶的需求,这一特性,使得线控转向与自动驾驶成了一对“好兄弟”。


当然,Rivian对底盘进行了大量的减法工作以后,对用户来说,所产生最直接效益就是,增加了车内的驾乘空间和储物空间。比如,Rivian在前行李箱、后储物箱、座椅下隔间、中控台和齿轮通道之间,留了超过62立方英尺的储物空间。


Rivian宽敞的前排


光是前行李箱,就超过了目前几乎所有的电动车。Rivian给出的数据是:25.4 x 54.8英寸,深度为 22.7英寸。一个成年人躺进去,都没有任何问题。



Rivian超大的前备箱


整个底盘空间的释放,使得Rivian可以在皮卡车型R1T的后轮位置,再留出了一个左右连通的空隙,这里不仅可以用来存放滑雪板、钓鱼竿等长物品,还可以变成一个折叠的厨房。


这个叫“The Gear Tunnel Shuttle”的装置,拉出来像一个折叠的小桌板,但它上面的可以拼接各种用途的模组。比如你可以花费5000美元(约合3.2万元)选配一个Snow Peak定制版的露营厨房模组。


斯卡林奇在展示这套厨房模组


不过,斯卡林奇这一理工科背景出身的创始人,对座舱的颠覆执念并不深,只是满足收纳更多的露营户外装备的基本需求即可。


但相比之下,被苹果盯上的Canoo,却把滑板底盘上的智能座舱玩出了花。



Canoo推出的第一款产品,叫Lifestyle Vehicle。它不仅具备了一个独特外形,在内饰方面也得益于滑板底盘的空间优势,可以让其做到几乎纯平的地面,同时座椅的摆放位置也可以异想天开。Canoo则在后排放下了一个环形沙发,可容纳7个人。



随后不久,Canoo又发布了第二款车,与Rivian给亚马逊定制的EDV类似的一款多用途送货车,Canoo将其定名MPDV。既可以落地在快递物流场景,同时也可以担任移动咖啡店、水果摊等等角色;再后来,Canoo又公布了第三款车,Pickup Truck皮卡;而即将发布的第四款车,则是一款运动轿车,外观和内饰都依旧保持着Canoo独有的科幻色彩。


归根结底,滑板底盘技术的出现,放飞了设计师的想象力,放开了工程师的创造力。在这个电动汽车的产品形态逐渐趋同的阶段下,未尝不是一个新的解题方式。



把时间拉回到当下,这些“滑板底盘概念”公司的日子过得都不好。


Rivian,这家曾一举创下2021年最大、美国史上第六大IPO的记录的新势力,今年内的股价却狂跌超70%以上。截止05月31日,Rivian市值仅为282.81亿美元,距离1616亿美元的市值顶点,跌去80%以上。更致命的是,作为其第四大股东的福特汽车,近期开始大量抛售Rivian股票。


要知道,福特原计划是把Rivan的滑板底盘用于旗下林肯品牌的纯电车上,但这件事后来就不了了之。另外,福特还通过“油改电”的方式,基于F150燃油车底盘造出了纯电版F-150 Lightning。一夜间,从父子关系变成了对手关系。这一转变,似乎也意味着:福特开始放弃对滑板底盘的执念。


同样,借助滑板底盘概念登陆资本市场的Canoo,基本已经躺平了,等着苹果来收购。截止今年3月31日,Canoo这家公司仅拥有1.049亿美元的现金和现金等价物。而一季度,Canoo暂无任何营收,且净亏损额达到了1.254亿美元。按照这一亏损速度,公司指定是活不到下一个季度了。


《华为公司的核心价值观》中曾提到:“几乎100%的公司并不是技术不先进而死掉的,而是技术先进到别人还没有对它完全认识与认可,以至没有人来买,产品卖不出去却消耗了大量的人力、物力、财力,丧失了竞争力。华为要保持技术领先,但只能是领先竞争对手半步,领先三步就会成为先烈。 ”


如今的Rivian与Canoo,都是在“领先者”和“先烈者”这两个极端角色之间徘徊。


当然,我们尚不能以这两家公司的短期困境,就否定“滑板底盘”的商业化前景。这就像在2018年特斯拉陷入产能炼狱时,给马斯克下发“破产警告”一样愚蠢。


万一哪场发布会的“one more thing”,苹果汽车“踩着滑板底盘”隆重登场呢?


参考资料:

《从专利深挖Rivian技术创新三大法宝》

《Rivian的皮卡电池系统》

《欧阳明高院士:轮毂电机将成为变革滑板底盘的颠覆性技术》

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