Rivian动力系统相关的深度访谈

前不久Charged EV对负责Rivian动力系统的VP Richard Farquhar进行了采访，Farquhar说Rivian有着一流的热管理系统和业内最高的电池包级别的能量密度，但当时并没有更详细的信息。Charged EV最近刚刚发布了完整的访谈内容。

Farquhar曾在麦克拉伦担任动力总成总监十五年之久。而对于他的职业生涯的下一幕，Farquhar迫切希望走在电动车动力系统的最前沿。因此，他加入了Rivian担任副总裁，负责带领动力总成、电池、电子电气和热管理系统的所有工程团队。

以下为Charged EV对Farquhar的完整访谈内容：

Charged：Rivian将其电动传动系统称为skateboard平台。该架构中包含哪些系统？

Richard Farquhar：skateboard是Rivian所有车辆的核心，我们可以在该平台上构建不同车型。它由能量存储单元（电池）组成，位置较低，位于车轴之间的中心，可实现出色的车辆动态控制、较低重心和极高的极惯性矩。在车辆的每个车轴上，我们都有对称的电驱动总成。前端一个驱动单元，后端一个。每个驱动总成都有两个电机（共四个），并通过一个固定比率的单速变速箱独立地连接到车轮。我们对每个接触面都有独立的快速作用、精确的扭矩控制，因此在车辆行驶方面，它不会动态地得到改善。但对于我们来说真正重要的是越野场景。对每个接触面进行独立的扭矩控制可提供最佳的越野性能。



skateboard还包括完整的热系统。有三个热控制回路来管理驱动单元总成、电池和座舱内的温度。为了让电动车达到最高能效，我们需要出色的热控制和热管理，而这正是我们非常关注的事，才能真正实现性能和效率的最大化。

skateboard的最后一个元素是底盘系统。我们在空气悬架方面实现了全面的行驶高度控制，并在液压系统的前后、角到角上实现了自适应侧倾控制。因此，就工程动力学方面，对动力系统和底盘系统进行这种程度的控制已经是最高水准了。

Charged：你刚才说你们有对称的驱动单元，所以有四套相同的电机和驱动？

Richard Farquhar：没错，我们有四个相同的电机，左右、前后。为了让性能最优化，每个车轮都具有完全相同的扭矩和功率。我们在车轮组合处实现了超过14,000NM的接地扭矩，最高速度达了125英里/小时。使用固定齿轮比的单速变速箱，无需变速，也无需双速。在实现所有性能目标的同时，可以减少齿轮啮合带来的效率损失，最大程度地提高效率。

逆变器是该动力系统中最重要的关键因素之一，并且完全是由我们内部设计的。我们设计了一个集成在驱动单元总成上的双电源逆变器，该设备可以非常高效地控制一个逆变器总成中的两个电机。从电池到逆变器、再到电机、再到车轮的运行，我们投入了大量精力。每个轴具有一个双组合式逆变器，使我们能够最大程度地提高效率，从而在利用既定的能量可以最大化续航里程。

Charged：电机是否也是在内部设计的？

Richard Farquhar：对于电机，我们与合作伙伴一起设计核心电磁和电机总成，然后将它们封装到我们的驱动单元中。它与电池模组相似，我们从合作伙伴那里采购电池，然后完全由我们内部进行模组的设计和开发，并封装。

因此，就如何将电机集成到我们的驱动单元总成、如何安装、逆变器如何与它们连接、冷却系统如何与它们连接，以及如何与变速箱集成等，都是Rivian内部进行的。

Charged：你刚才说获得最大的性能与热管理有很大关系。你能详细说明哪些性能领域会受到热管理性能的限制吗？

Richard Farquhar：电动车的系统设计始终是平衡和优化的结果，而热管理因素始终排在首位。就电动车性能的极端情况而言，无论是直流快充、以恒定速率进行动力分配，还是牵引和高扭矩，都要归结到电机、逆变器和电池的热极限。

因此，通过采用三个独立的冷却系统，并在冷却系统中设置一些智能的阀门控制，我们可以查看能量消耗情况（热量的产生），并非常智能地优化冷却，从而获得最高的性能。

电池是带有加热和冷却器的专用回路，因此我们可以根据需要智能地将电池调节到最佳温度。如果处于非常寒冷的环境中，我们可以加热电池温度使其效率最大化，从而使车辆的续航里程最大化。

牵引系统的回路采用相同的原理，使电机和逆变器可以保持最佳温度。电机和逆变器采用水乙二醇回路，用以冷却定子和电子电气设备。

第三个回路是座舱以及HVAC回路。因此，对于这三个独立的回路，我们配有智能阀和控制系统来优化其性能。

热管理系统中还有一个智能控制元件。通过网联汽车控制装置，我们可以智能地思考车辆的行驶方向。例如，如果你要以很高的功率进行直流快充，我们会知道最佳温度是多少，就可以使用冷却器降低电池的温度。

除了热管理系统外，我们已经在内部开发了完整的电池包，并将在伊利诺伊州Normal组装厂进行生产。除了用于控制BMS的硬件之外，我们还开发了软件、算法和控制策略，并将其全部连接到我们的网联汽车平台（也在Rivian内部进行开发）。因此，我们不仅可以控制电池的性能以优化使用寿命和性能，而且可以根据个人使用车辆的情况及充电偏好来量身定制BMS参数。我们可以定制如何使用电池来优化寿命和效率，从而为你提供最佳性能。因此，我们对通过网联汽车平台连接的BMS以及用户如何使用车辆具有真正的智能控制。

Charged：你能介绍一下电池模组和电池包的设计吗？

Richard Farquhar：如果缩小范围，我们相信我们是目前世界上模组与电池包体积能量密度最高的。与当今市场上的任何产品相比，Wh/L的能量密度大约要高出20-25％。

关键在于我们的模组构造。每个模组有两层，每层都由2170圆柱电芯构成。每个模组有15kWh。我们的标准电池包有9个模组，而最高配的180kWh电池包则有12个模组，续航里程高达400英里。

模组的核心是在上下电芯层之间的冷却板。这使我们能够控制那些电池在其最有效介质中的冷却，该介质以轴向进行冷却。我们通过电池的中心将热量从电池中带出，这是最有效的方式，而不是径向的。它使我们可以将那些电芯紧密地封装在一起。这使我们达到了最高的体积能量密度。

Charged：你在电芯之间使用导热界面材料吗？

Richard Farquhar：不，只有空气。我们不需要在封装在一起的电芯之间放置任何东西。它们的间距是在确保在你能想到的任何情况下，此模组本身以及电池包和车辆都尽可能安全。安全非常重要。

这些越野车可以通过每个车轮的独立扭矩控制而行驶到任何地方。我已经在一些越野场景中获得了很多乐趣。例如，当你在岩石路上爬坡并从陡峭的山坡上开下来时，我们需要考虑这些情况。我们需要从结构上保护电池包，使其与我们的车身结构高度融合。在电池包底部下方有一个防弹罩，作为车辆主结构的一部分，可防止地面撞击。

电池包本身被铝制挤压结构所包围，以保护它在发生正面或侧面碰撞时都不会有事。被动安全是我们的最高标准，并且电池包可以免受长期越野带来的冲击和振动的影响。

另外，电池包的封装方式也要受到很好的保护。例如，在电池包内部的这9个模组中，所有高压、低压和冷却系统都封装在电池包的中脊中，就在车辆中心线上。因此，对于任何碰撞事件，它都应尽可能会远离外界，组件在电池包的中央得到了很好的保护。从被动安全和越野情况的角度来看，这种完整性我们已经考虑到很多。

Charged：Rivian曾说过，这些车辆可以在一米深的水中行驶。那么，所有传动系统组件都会浸入水中吗？你能谈谈潜水系统的工程挑战吗？

Richard Farquhar：是的。我们的主要要求之一是能够在一米深的水中行驶一段时间。因此，如果你从前到后看整个车辆，那么我提到的所有冷却系统、HVAC冷却模块、电池摸组、驱动单元组件以及电机和逆变器，它们都属于可潜水的类别。因此，他们如何运行、如何工作以及一段时间内因浸入水中引起的温度变化都已被视为我们车辆设计的一部分。如果到了任何更深的地方，车辆实际上都会开始漂浮，车身的质量阻止了它进一步下沉。

工程上的挑战实际上是要思考物理定律。每当有热量流动的车辆驶入冷水中时，都会发生热膨胀和热收缩，所以有一个需要解决的工程问题，就是温度差。以及随着温度的变化，他们是如何运行的。然后，显然，你必须通过每个孔将东西密封在水中。只要你有水的动态和静态压力，这些都是设计标准和测试标准的一部分。通风和排水非常重要。这无疑为我们开发过程提供了有趣的工程问题。

Charged：你们曾宣布说明年年底开始正式生产，你们目前处于开发过程的哪个阶段，下一步是什么？你是否会冻结设计，还是在整个生产过程中持续管理重大设计变更？

Richard Farquhar：我们以RDP（Rivian Development Process）为基础进行开发。在该流程中，我们非常清楚地为自己布置了一些开始生产所需的网关。我们列出了每个网关要按时实现的可交付成果，需要实现的里程碑。我们有四个主要阶段：概念阶段、开发阶段、验证阶段，然后逐步投入生产。我们已经制造了许多原型车，并且正在进行组件和系统测试。我们使用Rivian的内部流程，这些流程一直在不断成熟，允许现在超过一千的团队一起来交付这些产品。因此，这是一个非常明确的过程，一路上都有这些里程碑。

关于你对我们如何管理设计变更的问题，在早期阶段，我们希望最大化车辆的属性。我们已经定义了我们希望这款车具有什么样的性能、功能和特性。无论是在质量、能源、成本还是其他方面，都有大量的创新以最有效的方式实现这些目标。我想你可以说我们通过开发和验证阶段走出了真正的创意和创新阶段。然后，我们将重点放在产品成熟度的可靠性、性能和质量上。

我们已经制造了几辆测试车。我们处于开发车辆的初期，我们正在制造更多的原型车，以测试更多的属性和更高级别的可生产组件。我们都专注于所谓的验证阶段。在这里，我们将建造数十个面向生产的验证车辆，以完成所有验证、可靠性、耐久性测试，并启动认证过程，得到质量成熟的产品，于明年年底投入生产。