電池方案的源來(lái)潮向

文 /

進(jìn)入2021年前后，各大主機(jī)廠的2022年電動(dòng)產(chǎn)品的電池方案先后曝光。這其中，包含傳統(tǒng)主機(jī)廠?！镀?chē)人》看到，主流高端產(chǎn)品的規(guī)劃方案，已經(jīng)到達(dá)110kWh一線。它表明傳統(tǒng)主機(jī)廠正在跟上新的產(chǎn)品節(jié)奏。

兩年來(lái)，電動(dòng)車(chē)開(kāi)發(fā)周期，已經(jīng)被新勢(shì)力永久改變了。全新產(chǎn)品從動(dòng)輒五六年的開(kāi)發(fā)期，縮短至兩三年。在統(tǒng)一車(chē)型平臺(tái)下，開(kāi)發(fā)周期甚至被壓縮到兩年。這就是為什么傳統(tǒng)主機(jī)廠都大談研發(fā)轉(zhuǎn)型、靈活制造、項(xiàng)目制、扁平化指揮，都是為了適應(yīng)更快的開(kāi)發(fā)節(jié)奏。

傳統(tǒng)主機(jī)廠此前驚訝地注意到，新勢(shì)力一年能推出多款新車(chē)。傳統(tǒng)主機(jī)廠當(dāng)然能推出更多的新車(chē)，但是它們從屬于多個(gè)并立平臺(tái)、多個(gè)研發(fā)項(xiàng)目、多條產(chǎn)品線；而新勢(shì)力往往只有一個(gè)平臺(tái)，一條研發(fā)線。這就意味著，在電動(dòng)平臺(tái)上，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)。

模組進(jìn)化路線的爭(zhēng)奪

電池動(dòng)力方案的創(chuàng)新，被迅速“標(biāo)準(zhǔn)化”，這是業(yè)內(nèi)的新趨勢(shì)。盡管新勢(shì)力加快了研發(fā)周期，但德國(guó)的幾大傳統(tǒng)主機(jī)廠，仍然掌握著標(biāo)準(zhǔn)制定的制高點(diǎn)。VDA是“德國(guó)汽車(chē)工業(yè)聯(lián)合會(huì)”的縮寫(xiě)。VDA電芯標(biāo)準(zhǔn)尺寸，其實(shí)就是模組標(biāo)準(zhǔn)。

盡管整個(gè)歐洲的電芯生產(chǎn)拉胯，但不妨礙他們?cè)?018年就向國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織申報(bào)了電芯尺寸標(biāo)準(zhǔn)（即VDA）。盡管中國(guó)早于VDA制定了標(biāo)準(zhǔn)，但應(yīng)者寥寥。蔚來(lái)在新勢(shì)力中比較早進(jìn)入車(chē)型研發(fā)，當(dāng)時(shí)ES8就采用的355模組（VDA的一種）。

德國(guó)人的優(yōu)勢(shì)，并非單純來(lái)自“標(biāo)準(zhǔn)卡位”意識(shí)。因?yàn)樗麄冊(cè)陔姵貑误w-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(jiǎn)單說(shuō)，德國(guó)人發(fā)現(xiàn)，盡管車(chē)型平臺(tái)不同，每輛車(chē)可以利用的、可供電池安裝的底盤(pán)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(chē)企希望借助電芯標(biāo)準(zhǔn)化，實(shí)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(lèi)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(chē)企們先致力于模組的標(biāo)準(zhǔn)化，放棄對(duì)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(zhǎng)度為355mm來(lái)起名字的。這種模組也是國(guó)內(nèi)此前應(yīng)用最多的模組規(guī)范

“355模組”對(duì)空間利用不足（放3個(gè)空間富裕，4個(gè)放不進(jìn)去），于是“390模組”出現(xiàn)。軟包模組就是那會(huì)兒大行其道，LG化學(xué)崛起，多少借力這一點(diǎn)。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(biāo)志性的平臺(tái)，“590模組”（MEB為兩個(gè)“590模組”橫放）出臺(tái)。

寧德時(shí)代和比亞迪則更進(jìn)一步，將兩個(gè)模組連在一起，成為一體，CTP(Cell to Pack，將電芯-模組-整包簡(jiǎn)化為電芯-整包，去除模組狀態(tài))和刀片電池誕生，模組實(shí)際上消失了。

這樣一來(lái)，盡管德國(guó)人搶了先機(jī)，但2年后優(yōu)勢(shì)重新回到中國(guó)人手中。

VDA系列模組都在寬度上做文章。特斯拉的貢獻(xiàn)，則是將Model 3電池模組縱向擺放，其實(shí)也可以理解為某種CTP。這里面很大程度上依賴(lài)于寧德時(shí)代的貢獻(xiàn)。

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?jiǎn)單的尺寸和擺放，實(shí)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(wèn)題很麻煩。

110度電成為高端車(chē)標(biāo)配

依賴(lài)模組設(shè)計(jì)進(jìn)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(gè)模組（每個(gè)9kWh），方殼電芯，“準(zhǔn)590模組”。

多了一個(gè)“準(zhǔn)”字，是因?yàn)镋QS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(shí)，每一個(gè)模組都自帶一個(gè)CMU（電池管理子系統(tǒng)）。

兩者都采用NCM811電池（鎳含量高達(dá)80%）。鎳含量越高，能量密度越高，代價(jià)是理論上熱失控風(fēng)險(xiǎn)越大。當(dāng)然，EQS底盤(pán)尺寸更大，這讓EQS設(shè)計(jì)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(guó)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(jí)的50e（120kWh）。當(dāng)時(shí)電池的能量密度還不支持寶馬的想法，但如今時(shí)機(jī)成熟了。2022年準(zhǔn)備量產(chǎn)的i7就是50e技術(shù)，12個(gè)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(dá)到110kWh，很可能采用“5系”電池方案。

需要指出，無(wú)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(shí)代的CTP設(shè)計(jì)。

如今，寧德時(shí)代儼然成了方殼方案的領(lǐng)軍者。蔚來(lái)、領(lǐng)克、紅旗，都采用590模組的方殼方案。

通用、本田北美則堅(jiān)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(jiān)持更長(zhǎng)時(shí)間相比，在模組持續(xù)變大的過(guò)程中，軟包更難做熱隔離措施。所以，軟包在110kWh競(jìng)爭(zhēng)中暫時(shí)落后。

而悍馬皮卡的電動(dòng)版也采用軟包，雖然容量高達(dá)200kWh，但是它是通過(guò)做兩層電池模組（比590模組還要長(zhǎng)），單層100kWh。這種特殊設(shè)計(jì)，依托悍馬超大底盤(pán)空間，其他車(chē)型難以效仿。

現(xiàn)在電池容量的競(jìng)爭(zhēng)，局面日益清晰。對(duì)于當(dāng)前市場(chǎng)電動(dòng)車(chē)而言，85kWh以下的方案，仍是主流，但是高端競(jìng)爭(zhēng)已經(jīng)抬升到110kWh。這一部分市場(chǎng)，將從性能車(chē)、超豪華車(chē)逐漸擴(kuò)展到家用高端車(chē)。一線廠商如果還想保持“前沿存在”，都必須最晚在今年準(zhǔn)備好對(duì)應(yīng)技術(shù)方案。

這其中，電池供應(yīng)商逐漸從主機(jī)廠手里奪取了技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)制定權(quán)，并引領(lǐng)了模組和PACK工藝迭代；主機(jī)廠則日益仰賴(lài)供應(yīng)商的方案，才能保持高端產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)地位。