【汽车人】2022年电池方案的源来潮向

时间:2021-04-08 07:55:59 来源:汽车人传媒 作者:黄耀鹏 点击:
关键字:动力电池
摘 要:电池供应商逐渐从主机厂手里夺取技术标准制定权,并引领了模组和PACK工艺迭代;主机厂则日益仰赖供应商的方案,才能保持高端产品竞争地位。

 

电池供应商逐渐从主机厂手里夺取技术标准制定权,并引领了模组和PACK工艺迭代;主机厂则日益仰赖供应商的方案,才能保持高端产品竞争地位。

 

文/《汽车人》黄耀鹏

 

进入2021年前后,各大主机厂的2022年电动产品的电池方案先后曝光。这其中,包含传统主机厂。《汽车人》看到,主流高端产品的规划方案,已经到达110kWh一线。它表明传统主机厂正在跟上新的产品节奏。

 

两年来,电动车开发周期,已经被新势力永久改变了。全新产品从动辄五六年的开发期,缩短至两三年。在统一车型平台下,开发周期甚至被压缩到两年。这就是为什么传统主机厂都大谈研发转型、灵活制造、项目制、扁平化指挥,都是为了适应更快的开发节奏。

 

 

传统主机厂此前惊讶地注意到,新势力一年能推出多款新车。传统主机厂当然能推出更多的新车,但是它们从属于多个并立平台、多个研发项目、多条产品线;而新势力往往只有一个平台,一条研发线。这就意味着,在电动平台上,已经实现了标准化设计。

 

模组进化路线的争夺

 

电池动力方案的创新,被迅速“标准化”,这是业内的新趋势。尽管新势力加快了研发周期,但德国的几大传统主机厂,仍然掌握着标准制定的制高点。VDA是“德国汽车工业联合会”的缩写。VDA电芯标准尺寸,其实就是模组标准。

 

尽管整个欧洲的电芯生产拉胯,但不妨碍他们在2018年就向国际标准化组织申报了电芯尺寸标准(即VDA)。尽管中国早于VDA制定了标准,但应者寥寥。蔚来在新势力中比较早进入车型研发,当时ES8就采用的355模组(VDA的一种)。

 

德国人的优势,并非单纯来自“标准卡位”意识。因为他们在电池单体-模组-电池PACK之间,找到了一系列工程优化方案。其本质是工艺创新。

 

简单说,德国人发现,尽管车型平台不同,每辆车可以利用的、可供电池安装的底盘位置,是有共性的。最大限度利用空间的原则下,模组尺寸和摆放方式,只存在有限的几种可能。

 

 

车企希望借助电芯标准化,实现规模,降低成本。这与电池供应商利益一致。后者更愿意产品封装种类尽量地少,降本增产。

 

当然,电池供应商生产的电芯尺寸,目前难以统一。车企们先致力于模组的标准化,放弃对电芯做统一规定。

 

最早的“355模组”,就是依据单一模组长度为355mm来起名字的。这种模组也是国内此前应用最多的模组规范。

 

“355模组”对空间利用不足(放3个空间富裕,4个放不进去),于是“390模组”出现。软包模组就是那会儿大行其道,LG化学崛起,多少借力这一点。捷豹I-PACE采用“355模组”,奥迪 e-tron则采用“390模组”。

 

大众的MEB是标志性的平台,“590模组”(MEB为两个“590模组”横放)出台。

 

宁德时代和比亚迪则更进一步,将两个模组连在一起,成为一体,CTP(Cell to Pack,将电芯-模组-整包简化为电芯-整包,去除模组状态)和刀片电池诞生,模组实际上消失了。

 

 

这样一来,尽管德国人抢了先机,但2年后优势重新回到中国人手中。

 

VDA系列模组都在宽度上做文章。特斯拉的贡献,则是将Model 3电池模组纵向摆放,其实也可以理解为某种CTP。这里面很大程度上依赖于宁德时代的贡献。

 

这一轮PACK内模组集成技术的演化,已经形成三种不同的技术框架。看似只是简单的尺寸和摆放,实际上涉及复杂的隔热、供电、排气、BMS等功能,里面要考虑的工程问题很麻烦。

 

110度电成为高端车标配

 

依赖模组设计进化,在电池单体能量密度遭遇瓶颈的情况下,体积能量密度能够继续拉高。2022年的高端产品,已经在围绕110kWh(度)电池PACK做方案了。这些方案,通常在2020年敲定,从去年底到今年,逐渐为外界所知。

 

奔驰最新发布的EQS,搭载108kWh电池PACK,表明奔驰的旗舰产品,已经重新站到业内前沿。

 

 

奔驰将EQS电池PACK分为12个模组(每个9kWh),方壳电芯,“准590模组”。

 

多了一个“准”字,是因为EQS模组结构与大众MEB(大众ID.4为83.4kWh)相似,但在“590模组”上加宽了一圈。同时,每一个模组都自带一个CMU(电池管理子系统)。

 

两者都采用NCM811电池(镍含量高达80%)。镍含量越高,能量密度越高,代价是理论上热失控风险越大。当然,EQS底盘尺寸更大,这让EQS设计更充裕。为了限制热失控,EQS采取了大量热隔离措施。

 

这也是两者都采用方壳电池的原因之一。如果隔热措施继续提升,可能要回到“高压5系”的老路上去。所谓“5系”,指的是523电池方案(镍占50%)。

 

 

2022年奥迪e-tron中国大电量版,也采用“590模组”。而宝马早在2017年就规划了第五代电池模组技术,其中分为30e(60kWh)、40e(90kWh)和更高级的50e(120kWh)。当时电池的能量密度还不支持宝马的想法,但如今时机成熟了。2022年准备量产的i7就是50e技术,12个模组(每组12电芯),590模组(大概率)。

 

而特斯拉更新的Model S/X也将采用110kWh模组方案。

 

其中吉利刚刚公布的极氪Zero,采用的则是兼容800V高压CTP方案,达到110kWh,很可能采用“5系”电池方案。

 

 

需要指出,无论方壳,还是圆柱,都有方案能够做到110kWh左右。特斯拉是圆柱电池的代表,但也尝试了宁德时代的CTP设计。

 

如今,宁德时代俨然成了方壳方案的领军者。蔚来、领克、红旗,都采用590模组的方壳方案。

 

通用、本田北美则坚定地与LG合作,继续采用后者的软包方案,目前只能做到100kWh。和方壳热隔离能坚持更长时间相比,在模组持续变大的过程中,软包更难做热隔离措施。所以,软包在110kWh竞争中暂时落后。

 

而悍马皮卡的电动版也采用软包,虽然容量高达200kWh,但是它是通过做两层电池模组(比590模组还要长),单层100kWh。这种特殊设计,依托悍马超大底盘空间,其他车型难以效仿。

 

 

现在电池容量的竞争,局面日益清晰。对于当前市场电动车而言,85kWh以下的方案,仍是主流,但是高端竞争已经抬升到110kWh。这一部分市场,将从性能车、超豪华车逐渐扩展到家用高端车。一线厂商如果还想保持“前沿存在”,都必须最晚在今年准备好对应技术方案。

 

这其中,电池供应商逐渐从主机厂手里夺取了技术标准制定权,并引领了模组和PACK工艺迭代;主机厂则日益仰赖供应商的方案,才能保持高端产品竞争地位。(文/《汽车人》黄耀鹏)【版权声明】本文系《汽车人》独家原创稿件,版权为《汽车人》所有。

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