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進入2021年前后,各大主機廠的2022年電動產(chǎn)品的電池方案先后曝光。這其中,包含傳統(tǒng)主機廠?!镀嚾恕房吹?,主流高端產(chǎn)品的規(guī)劃方案,已經(jīng)到達110kWh一線。它表明傳統(tǒng)主機廠正在跟上新的產(chǎn)品節(jié)奏。
兩年來,電動車開發(fā)周期,已經(jīng)被新勢力永久改變了。全新產(chǎn)品從動輒五六年的開發(fā)期,縮短至兩三年。在統(tǒng)一車型平臺下,開發(fā)周期甚至被壓縮到兩年。這就是為什么傳統(tǒng)主機廠都大談研發(fā)轉(zhuǎn)型、靈活制造、項目制、扁平化指揮,都是為了適應(yīng)更快的開發(fā)節(jié)奏。
傳統(tǒng)主機廠此前驚訝地注意到,新勢力一年能推出多款新車。傳統(tǒng)主機廠當(dāng)然能推出更多的新車,但是它們從屬于多個并立平臺、多個研發(fā)項目、多條產(chǎn)品線;而新勢力往往只有一個平臺,一條研發(fā)線。這就意味著,在電動平臺上,已經(jīng)實現(xiàn)了標準化設(shè)計。
電池動力方案的創(chuàng)新,被迅速“標準化”,這是業(yè)內(nèi)的新趨勢。盡管新勢力加快了研發(fā)周期,但德國的幾大傳統(tǒng)主機廠,仍然掌握著標準制定的制高點。VDA是“德國汽車工業(yè)聯(lián)合會”的縮寫。VDA電芯標準尺寸,其實就是模組標準。
盡管整個歐洲的電芯生產(chǎn)拉胯,但不妨礙他們在2018年就向國際標準化組織申報了電芯尺寸標準(即VDA)。盡管中國早于VDA制定了標準,但應(yīng)者寥寥。蔚來在新勢力中比較早進入車型研發(fā),當(dāng)時ES8就采用的355模組(VDA的一種)。
德國人的優(yōu)勢,并非單純來自“標準卡位”意識。因為他們在電池單體-模組-電池PACK之間,找到了一系列工程優(yōu)化方案。其本質(zhì)是工藝創(chuàng)新。
簡單說,德國人發(fā)現(xiàn),盡管車型平臺不同,每輛車可以利用的、可供電池安裝的底盤位置,是有共性的。最大限度利用空間的原則下,模組尺寸和擺放方式,只存在有限的幾種可能
車企希望借助電芯標準化,實現(xiàn)規(guī)模,降低成本。這與電池供應(yīng)商利益一致。后者更愿意產(chǎn)品封裝種類盡量地少,降本增產(chǎn)。
當(dāng)然,電池供應(yīng)商生產(chǎn)的電芯尺寸,目前難以統(tǒng)一。車企們先致力于模組的標準化,放棄對電芯做統(tǒng)一規(guī)定。
最早的“355模組”,就是依據(jù)單一模組長度為355mm來起名字的。這種模組也是國內(nèi)此前應(yīng)用最多的模組規(guī)范
“355模組”對空間利用不足(放3個空間富裕,4個放不進去),于是“390模組”出現(xiàn)。軟包模組就是那會兒大行其道,LG化學(xué)崛起,多少借力這一點。捷豹I-PACE采用“355模組”,奧迪e-tron則采用“390模組”。
大眾的MEB是標志性的平臺,“590模組”(MEB為兩個“590模組”橫放)出臺。
寧德時代和比亞迪則更進一步,將兩個模組連在一起,成為一體,CTP(Cell to Pack,將電芯-模組-整包簡化為電芯-整包,去除模組狀態(tài))和刀片電池誕生,模組實際上消失了。
這樣一來,盡管德國人搶了先機,但2年后優(yōu)勢重新回到中國人手中。
VDA系列模組都在寬度上做文章。特斯拉的貢獻,則是將Model 3電池模組縱向擺放,其實也可以理解為某種CTP。這里面很大程度上依賴于寧德時代的貢獻。
這一輪PACK內(nèi)模組集成技術(shù)的演化,已經(jīng)形成三種不同的技術(shù)框架??此浦皇呛唵蔚某叽绾蛿[放,實際上涉及復(fù)雜的隔熱、供電、排氣、BMS等功能,里面要考慮的工程問題很麻煩。
依賴模組設(shè)計進化,在電池單體能量密度遭遇瓶頸的情況下,體積能量密度能夠繼續(xù)拉高。2022年的高端產(chǎn)品,已經(jīng)在圍繞110kWh(度)電池PACK做方案了。這些方案,通常在2020年敲定,從去年底到今年,逐漸為外界所知。
奔馳最新發(fā)布的E Q S,搭載108kWh電池PACK,表明奔馳的旗艦產(chǎn)品,已經(jīng)重新站到業(yè)內(nèi)前沿。
奔馳將EQS電池PACK分為12個模組(每個9kWh),方殼電芯,“準590模組”。
多了一個“準”字,是因為EQS模組結(jié)構(gòu)與大眾MEB(大眾ID.4為83.4kWh)相似,但在“590模組”上加寬了一圈。同時,每一個模組都自帶一個CMU(電池管理子系統(tǒng))。
兩者都采用NCM811電池(鎳含量高達80%)。鎳含量越高,能量密度越高,代價是理論上熱失控風(fēng)險越大。當(dāng)然,EQS底盤尺寸更大,這讓EQS設(shè)計更充裕。為了限制熱失控,EQS采取了大量熱隔離措施。
這也是兩者都采用方殼電池的原因之一。如果隔熱措施繼續(xù)提升,可能要回到“高壓5系”的老路上去。所謂“5系”,指的是523電池方案(鎳占50%)。
2022年奧迪e-tron中國大電量版,也采用“590模組”。而寶馬早在2017年就規(guī)劃了第五代電池模組技術(shù),其中分為30e(60kWh)、40e(90kWh)和更高級的50e(120kWh)。當(dāng)時電池的能量密度還不支持寶馬的想法,但如今時機成熟了。2022年準備量產(chǎn)的i7就是50e技術(shù),12個模組(每組12電芯),590模組(大概率)。
而特斯拉更新的Model S/X也將采用110kWh模組方案。
其中吉利剛剛公布的極氪Zero,采用的則是兼容800V高壓CTP方案,達到110kWh,很可能采用“5系”電池方案。
需要指出,無論方殼,還是圓柱,都有方案能夠做到110kWh左右。特斯拉是圓柱電池的代表,但也嘗試了寧德時代的CTP設(shè)計。
如今,寧德時代儼然成了方殼方案的領(lǐng)軍者。蔚來、領(lǐng)克、紅旗,都采用590模組的方殼方案。
通用、本田北美則堅定地與LG合作,繼續(xù)采用后者的軟包方案,目前只能做到100kWh。和方殼熱隔離能堅持更長時間相比,在模組持續(xù)變大的過程中,軟包更難做熱隔離措施。所以,軟包在110kWh競爭中暫時落后。
而悍馬皮卡的電動版也采用軟包,雖然容量高達200kWh,但是它是通過做兩層電池模組(比590模組還要長),單層100kWh。這種特殊設(shè)計,依托悍馬超大底盤空間,其他車型難以效仿。
現(xiàn)在電池容量的競爭,局面日益清晰。對于當(dāng)前市場電動車而言,85kWh以下的方案,仍是主流,但是高端競爭已經(jīng)抬升到110kWh。這一部分市場,將從性能車、超豪華車逐漸擴展到家用高端車。一線廠商如果還想保持“前沿存在”,都必須最晚在今年準備好對應(yīng)技術(shù)方案。
這其中,電池供應(yīng)商逐漸從主機廠手里奪取了技術(shù)標準制定權(quán),并引領(lǐng)了模組和PACK工藝迭代;主機廠則日益仰賴供應(yīng)商的方案,才能保持高端產(chǎn)品競爭地位。