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沃尔沃技术日干货:激光雷达成标配,电芯能量密度将达1000Wh/L

2021年07月01日 16:32:01
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来源:车东西

沃尔沃举行了名为沃尔沃汽车科技时刻(Volvo Cars Tech Moment)的线上发布会。发布会上,沃尔沃以概念车Concept Recharge为基础,着重介绍了沃尔沃品牌在电池系统、自动驾驶和智能车机领域的发展战略。

电池系统上,沃尔沃认为能量密度和充电速度还是汽车动力电池的痛点。未来,沃尔沃会通过研发新材料的方式提升电芯能量密度,同时通过提升电池包空间利用率的方式提高电池包的能量密度。充电速度方面,沃尔沃会通过提升电池管理软件水平方式,结合350千瓦快充桩的普及,让车主体验到更快的充电服务。

自动驾驶方面,沃尔沃将采用摄像头、超声波雷达、毫米波雷达、激光雷达构成环境感知系统,对车辆周围进行360度探测。同时,车辆会作为数据收集器,为沃尔沃提供高达2.25亿GB的数据量,这些数据会让AI系统更快更好地学习如何驾驶。

车机方面,沃尔沃将是首个采用原生安卓车机系统的企业,新款车机将搭载多种谷歌APP。同时,新车机的人机交互界面非常简洁,对人的干扰程度非常低,有利于人们专注驾驶。

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沃尔沃概念车Concept Recharge

以下为发布会内容干货。

一、新电芯能量密度将达1000Wh/L,平台充电功率350kW

当前,电动化是汽车行业公认的大趋势。不过,沃尔沃承认汽车动力电池还有两个地方需要提升:能量密度和充电速度。

提升电芯能量密度是提升电池包能量密度的有效途径。目前,动力电池主要为锂电池,锂电池往往采用镍基阴极和石墨阳极。未来5~10年内,这种架构的电池都还有潜力可以挖。

沃尔沃发现,通过改变阴极的材料,降低钴元素含量的同时提升镍元素含量,便能提升电池的能量密度。另外,为电极材料中添加适量的硅元素可以进一步提升电池的能量密度。

通过以上两种方式,沃尔沃表示可以让动力电池电芯的能量密度超过700Wh/L。

与此同时,研发团队也在加紧研发新式电池。沃尔沃表示,新式电池可能会采用纯锂金属阳极;虽然他们也在为电池搭配成分不同的电解液并尝试找出最优解,但最终他们可能会采用固态电解质取代电解液。届时,新式电池的电芯能量密度将超过1000Wh/L。

除了提升电芯能量密度,改善电芯的排布方式也是提升电池包能量密度的好办法。

曾经,沃尔沃的第一代纯电平台有着明显的“油改电”特征,电池包堆积在车辆的发动机舱里或者前排座椅下面,车底还有很多空间可以用来容纳电芯却没有被利用上,车内地板也没有做到纯平;沃尔沃现在采用的是第二代平台,这是专门为了纯电车型开发的平台,整个车底都被用来容纳电芯,车内地板也做到了纯平。

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沃尔沃三代纯电平台

接下来,沃尔沃将为纯电车型开发第三代平台。在第二代平台的基础上,沃尔沃将进一步简化电池包的架构,剔除一些不必要的支撑架类零件,节省出更多空间容纳电池包。

另外,电池模组将由电芯和铝制外壳构成,铝制外壳既能保护电芯,又能为车身整体提供一定的强度与抗扭刚度。所有电池模组放置好之后,一个金属盖板又会将电池模组盖住、压在车身下方。这样既能进一步提升车身强度,又能在电池发生燃烧时隔绝一部分热量、阻碍火势蔓延。

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▲第三代纯电平台上,电芯周围将包有铝制保护壳

在第三代平台的研发过程中,沃尔沃的合作伙伴、同样来自瑞典的电池科技公司Northvolt将承担重任。自2022年起,Northvolt将为沃尔沃量身定做专属电池电芯,以满足沃尔沃对电芯规格的苛刻要求。

沃尔沃也会协助Northvolt提升电池产量,预计到2024年,Northvolt的1号工厂的年产量将达到15GWh。到2026年,沃尔沃和Northvolt还要在欧洲建立一家电池超级工厂,这家工厂年产量将达到50GWh,以满足沃尔沃对动力电池的需求。

充电速度方面,沃尔沃表示将主要通过降低电池内阻的方式提升充电速度。另外,更好的软件也能让充电速度更快。目前,沃尔沃第二代平台支持最高200kW的充电功率。未来,第三代平台将支持350kW的充电功率。

二、车外探测范围360度覆盖 车内有双摄像头监视驾驶者

“安全”向来是沃尔沃身上最亮眼的标签。沃尔沃认为,未来的汽车将搭载多种多样的传感器,而传感器收集到的实时数据可以帮助车辆更安全地行驶。

沃尔沃汽车将搭载摄像头、超声波雷达、毫米波雷达、激光雷达等多种传感器,这些传感器的探测范围将覆盖车身周围360°。

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沃尔沃的传感器探测范围覆盖车身周围360度

值得夸赞的是Luminar提供的激光雷达。沃尔沃表示,Luminar的激光雷达精度非常高,它在竖直和水平方向上的探测误差可以控制在0.1°。也就是说,在200m的距离上它的精度大概是半米级,在车身周围它的精度是厘米级。

Luminar激光雷达的探测距离也非常远,一般是230~300m。对于汽车大小的目标,Luminar可以在200m的距离上做到几乎完美探测。

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▲Luminar激光雷达位于车顶正上方,此处视野最佳

沃尔沃表示,他们之所以为车辆配备如此多种多样的传感器,完全是出于安全考虑。诚然,纯视觉方案不是绝对不安全,但在特定情况下,纯视觉方案或许力有不逮。

比如在进出隧道时,外界光照强度突变,只依靠视觉信息的话,系统可能反应不过来;在摄像头表面出现污损时,系统接收到的视觉信息不足,可能也会导致行驶安全性下降。

而多种类、多个数的传感器与其说是提升整体安全度,不如说是提升系统的冗余度。万一一个甚至几个传感器失效,系统也能够根据其他完好的传感器传来的信息做出相对正确的决策。

多传感器带来的另一优势就是数据收集量。车辆搭载的传感器种类和数量越多,能够收集到的数据种类与数据量就越多。沃尔沃旗下自动驾驶软件部门Zenseact的首席执行官Ödgärd Andersson表示,海量的数据可以让AI系统学习得更快更好,让她们团队有可能在几个月的时间内完成以前可能需要几年才能完成的任务。

沃尔沃和 Zenseact 正在投资建设一个数据工厂,未来几年内该工厂的数据处理量将超过 2.25 亿GB。另外,沃尔沃还是充分尊重客户隐私的。客户将能够选择是否收集有关他们的数据,沃尔沃也保证会提供合适的隐私保护措施。

提升行驶安全性的另一措施便是驾驶者监视系统。沃尔沃将为车辆配备两个朝向驾驶席的摄像头,以观测驾驶者状态。如果驾驶者出现了疲倦、身体不适甚至疾病突发等情况,系统判定驾驶者不再适合进行驾驶,自适应巡航、车道保持等智能驾驶功能就会被自动激活,避免车辆失控。

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▲两个摄像头会实时观察驾驶者状态

三、新操作系统支持多种应用接口 车机采用原生安卓系统

在软件定义汽车已经成为业内共识的今天,沃尔沃决定将建立软件自研中心,坚持内部开发的路线。

下一代纯电动沃尔沃车型将基于名为VolvoCars.OS的操作系统开发,这种底层操作系统包括Android Automotive OS、QNX、AUTOSAR和Linux,支持多种应用软件编程接口(API)。在征得车主同意后,开发人员可以通过API获取车辆传感器数据、用户界面数据、云端数据等信息,并根据信息进行相应系统的重新开发。

为了进一步从内部开发软件中受益,沃尔沃汽车还计划将全车的电子计算单元(ECU)集中到一个核心计算平台上。沃尔沃认为,与其依赖汽车周围的多个ECU来控制各个功能和系统,不如让一个核心计算平台拥有足够强的算力满足全车需要,这样人们便不必纠结于如何让不同的子系统相互配合了。

沃尔沃表示,目前的核心计算平台由三台主计算机组成,三台主计算机分别负责视觉处理/人工智能、车身动态控制和车机这三个方面。未来,三台主计算机将被整合为一台。

值得指出的是,新车机系统将搭载原生安卓系统,内置Google Assistant、Google Maps 和Google Play等谷歌旗下的产品及服务内容。

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▲车机采用安卓生态,人机交互界面非常简洁

这款车机的功能强大,但人机交互界面却异常简洁。沃尔沃认为,人机交互界面越简洁,人受到的干扰就越小,就越能专注于驾驶。

沃尔沃新车的内饰采用了极简风格设计,人机交互界面只有中控屏、仪表板和抬头显示。中控屏上,不同的信息和功能按钮都按照驾驶相关性被放置在了特定的区域,每个区域之间有清晰的间隔。

仪表板上只显示最重要的行车信息,包括当前车速、剩余电量与预计续航、转弯提示箭头等。很遗憾沃尔沃并未说明或演示抬头显示系统会呈现怎样的信息,但可以肯定的是抬头显示将进一步减小对人的注意力的分散。

结语:沃尔沃依然以安全为核心诉求

此次活动中,沃尔沃提到了自己在自动驾驶、电池、车机方面的发展战略。不管是哪个方面,沃尔沃都不忘保证整车的安全性。

在自动驾驶领域,沃尔沃为新车配备了摄像头、超声波雷达、毫米波雷达和激光雷达,探测范围覆盖车身周围360度。尤其Luminar激光雷达探测距离远、精度高,在200米距离上探测误差只在半米左右。

电池方面,沃尔沃第三代平台让电池充当了一部分车体,为车体提供额外的强度与抗扭刚度,同时又安插了一块金属盖板,这块盖板既能提升车身强度又能阻碍火势蔓延。

车机方面,沃尔沃新车机采用了极简风格,没有花里胡哨的多块触屏或按钮,只有中控屏、仪表板和探头显示。仪表板只显示关键信息,中控屏则根据驾驶相关性将有用的信息和功能前置到最上级菜单。

由此可见,一向自我标榜安全标杆的沃尔沃不会因为行业变革而降低对安全性的要求。如果用户对车辆的核心诉求是安全性,那么新时代的沃尔沃依然不会让用户失望。

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