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电动汽车论坛 电动汽车论坛-电动汽车网 『 电动汽车爱好者交流区 』 从宁徳时代CTP看国内外电池包发展方向与代差
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从宁徳时代CTP看国内外电池包发展方向与代差 精华 1  [复制链接]

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原创: 知化小编    知化汽车

一、

昨天下午,宁徳时代与北汽新能源联合开发的全球首款CTP电池包(Cell to Pack,即无模组动力电池包)在北汽新能源发布。这代表了国内电池包集成技术迈向了一个新的阶段,CTP的优势如何,看下会上公布的信息:


相较于目前市场上的传统电池包,在成本上,CTP电池包体积利用率提高了15%-20%零部件数量减少40%生产效率提升了50%,投入应用后将大幅降低动力电池的制造成本。在能量密度上,传统的电池包能量密度平均为140-150Wh/kg,而CTP电池包能量密度可达到200Wh/kg以上


宁徳时代和BYD都在进行CTP电池包的研发,这在业内已经不是什么秘密,如今宁徳时代先一步发布,相信BYD也不会太远了。从上面的数据来看,CTP确实表现优秀。


这会是一个好的方向吗?


二、

在就此探讨之前,首先来看下国内外电池包近10年的典型发展概况。

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2019-10-9 13:49


上图粗略地对国内电池包的发展进行了阶段划分,在2012年之前,整个行业从事电动汽车的人员还相对较少,对电池包的技术和知识还相对匮乏,这个时期BYD走得最为远,从电芯到PACK,到整车,基本是垂直整合,算得上是国内的初代电池包技术。


2012-2015年期间,随着Tesla的崛起,以及20126月份Model S的发布,其圆柱电芯+滑板式电池包+蛇形水管的技术方案,开始成为国内的风向标,得到竞相模仿和跟进,带起了一批做圆柱电芯的企业。不仅在国内,特斯拉自Model S后,一直是全球电动汽车的风向标,其技术也一直影响着国内企业,到了Model 3时,不管是由于国内电芯无法满足,还是1端铝丝焊接的工艺无法达到要求,亦或是其胶灌大模组的方案难度太大,国内企业没有一家再跟得上特斯拉的这一代技术。


2015年起,直到大约2018年,随着宝马JOB1JOB2项目在宁徳时代的逐步落地,宁徳时代消化和吸收了来自徳国宝马方面的系统化的电池包技术,这一技术通过宁徳时代开始向其他主机厂和电芯/PACK企业传递。在大巴上,主要通过宇通来实现,在乘用车上,主要通过吉利和北汽新能源来实现,上述3家企业在宁徳时代的崛起中起到了很及时“金主”作用,尤其是宇通,早期的大巴有量,有补贴,有利润。


也就是在这个时期,所谓的徳国VDA概念开始在国内盛行,由于LG(的软包技术)等无法进入当时的国内市场,方形技术方案几乎是电池包的代名词,而宁徳时代的模组和电池包,也基本是事实上的行业标准,尽管行业制定了多种电芯尺寸、模组尺寸的标准。


所以,这一代的电池包技术由徳国宝马输入到宁徳时代,再经宁徳时代传递到国内其他企业,时间上应该可以推前到2013年左右,只是直到2015左右宁徳的方形技术方案才展现出影响力。


2代电池包技术还是以改装式为基础,并没有太多真正意义上的正向开发过程。


紧接着,随着大众VW开始发力电动汽车,并且把电池包之间的技术竞争,直接拉升到平台(MEB)竞争的高度,在“海选供应商后”,宁徳时代的方形方案成为了在国内MEB平台的主要供应商,很显然,VW将会通过宁徳时代向国内输入来自MEB的电池包技术。MEB的技术,相对于2代的宝马电池包技术,优势在于:原生态电池包、低成本方案、量大成熟。

宁徳时代在完成对宝马和大众技术的消化与吸收后,将沿用这二者的成熟方案(技术成熟、物料统一采购,成本优势明显等)或演变出不同的方案,以满足国内其它OEM的需求。


在这个时期,国内主机厂在宁徳时代的方案面前,其实没有太多的话语权,因此,很多时候是一种反向输入,主机厂以既有的电池包方案进行整车开发。这是一个不好的现象。所以,像吉利汽车等,要逐渐寻求摆脱来自宁徳时代的这种牵制,开始自已来开发电芯和电池包,至少要先把电池包的开发掌握在自己手中。


这种博弈一直持续到现在,不仅限于国内,LG对奥迪的断供事件也让大众铁了心要搞电芯。


2020年起,补贴的退去,日韩的技术方案会逐渐渗入进来,尤其是LG的软包方案,可能会有相当的竞争力,所以,未来的几年,国内电池包的技术会再度多样化,大模组、标准化模组和无模组化(即CTP)电池包会同时存在。


三、

再看下宁徳时代至2020年的整个PACK层面的技术路线:

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上图中,2017年,电池包示例图为吉利帝豪EV电池包(模组技术源自BMW),2019年类似于VW MEB平台电池包(有待推敲),2020年应该是CTP电池包;在模组方面,迭代的路线为:

2017(标准化模组Standard-2018(大模组Bigger-2019(大型模组Larger-2020(集成模组/无模组Integrated)。

发布会上公布的CTP比能在200Wh/kg,应该与图中的210Wh/kg相差不大。


最后,看下国外的电池包发展,其他车企暂不表,它们都没有很强的代表性和技术延续性,仅对特斯拉电池包迭代简单概述下。


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特斯拉是典型的垂直整合代表,迄今为止,先后经历了3代电池包技术,Roadster跑车代表了它的第一代电池包E-平台(E是莲花汽车的首字母),是基于燃油车的改装技术平台,这也是国内早期(2015前)整车开发的方法;Model S/X代表的S-平台电池包技术,是特斯拉的第二代电池包技术,这代电池包技术的特征是整车正向开发,原生态的电池包,是国内目前企业正处于的阶段(包括CTP)。


到了2016年,Model 3发布,特斯拉启用了它的第三代电池包3-平台技术,这一代的电池包相对于原生态电池包的最大变化在于——高度集成,这个集成不是电池包本身的,而是基于整车的集成,就像OBCDCDCPDU集成到电池包的Penthouse中,电池包的纵梁集成为整车的纵梁等。


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这是种更高纬度的集成,很多的新方案必须以这种集成为基础,比如去掉预充回路,Model3是没有预充电阻的,也没有预充继电器,而是由DCDC来实现这部分功能。如果不把DCDC集成到电池包内,是无法完成这个功能集成的。


回头来看下CTP,这确实是一个不小的进步——单就电池包来说,单对电芯/PACK企业来说,降低了成本,拥有了高比能(安全性尚待比较),但对整车来说呢?如果只还是看在高比能上面,这种比能导向的意义已经不大了。就好比一味的追求电池包轻量化,除电芯外,本身的重量可减的就所剩无几(这里不是否认电池包轻量化的价值),就算都减去了,只剩下电芯,能带来的效益几何?CTP可以是第一步,关键的是整车基于此做什么?


国内电池包的开发,甚至整车的开发,从一开始就有一种以电芯/PACK为出发点的感觉,这是种由下而上的方法,而非自顶层整车需求,再到电芯/PACK的正向过程;这种状态到目前才开始有所好转。


这也就形成了与特斯拉所不同的两种电池包方向,Model 3所代表的集成式电池包,目前国内还没有主机厂可以做到,从这个层面来看,特斯拉领先全球大概2-3年的时间;电池包的集成一定是服务于整车的,而不是服务于电芯;在整车层面进行集成,去掉的是大片大片的冗余功能,大块大块价格高昂的零部件,再看看特斯拉线束的案例,从上千米,到100米,到几米,如果没有在整车层面的通盘考量,几乎是不可能的事件。


消费者购买的不是一个电池包,而是一辆车。

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