特斯拉深度报告:绝尘,极客,高效,妥协,优选

(获取报告请登陆未来智库www.vzkoo.com)

一、绝尘,特斯拉新能源汽车“霸榜”

1、销量霸榜,2019 年特斯拉丰收

特斯拉全年销量突破 36 万辆,Model 3 是验证最充分的单一车型。

2019 年,特斯拉全球销量达 36.75 万辆,创造新记录;2019 年第四季度,公司生产 10.48 万辆电动车,交 付 11.2 万辆;Model 3 是年度最佳销量单品,2019 年全年实现销量 30 万余辆,其中第四季度 9.25 万辆;全年 销量超过中国 2020 年全年纯电动乘用车单品销量前五名之和,同比 2018 年实现翻倍增长,而且对同等定位的 燃油车型也形成了一定程度威胁。

特斯拉深度报告:绝尘,极客,高效,妥协,优选

2、性能霸榜,Model 3 续航电耗表现出色

销量之外,以续航-电耗为主要评价标准,特斯拉 Model 3 表现出色。

以我国 2021-2023 年“双积分”政策(《乘用车企业平均燃料消耗量与新能源汽车积分并行管理办法》修正 案)征求意见稿的积分计算方式评估(纯电动整车积分由在 CLTC 工况下的续航里程决定基准值,由整备质量 对应的理论电耗和实际电耗的商决定调整系数,在积分基础值-EC 系数 XY 图上,续航越长、同等整备质量情 况下电耗越低的车型越处于右上角) ,特斯拉的主要产品(Model 3、已公布部分技术参数的 Model Y)续航长、 电耗低;国产版 Model 3 受限于相对保守的电池方案技术指标有所降低,但仍然在与主要国际竞争对手 id.3、 leaf、iX3 的竞争中占据上风,遑论工况续航不足 300km 的 Golf 电动版;和自主车企产品相比,Model 3 国产 版的主要竞争优势在于更低的电耗、验证更充分的辅助驾驶以及部分品牌溢价;双电机长续航版续航最佳之一, 同时电耗控制出色。

特斯拉深度报告:绝尘,极客,高效,妥协,优选

以我国 2021-2023 年“双积分”政策(《乘用车企业平均燃料消耗量与新能源汽车积分并行管理办法》修正 案)征求意见稿的积分计算方式评估(纯电动整车积分由在 CLTC 工况下的续航里程决定基准值,由整备质量 对应的理论电耗和实际电耗的商决定调整系数,在积分基础值-EC 系数 XY 图上,续航越长、同等整备质量情 况下电耗越低的车型越处于右上角) ,特斯拉的主要产品(Model 3、已公布部分技术参数的 Model Y)续航长、 电耗低;国产版 Model 3 受限于相对保守的电池方案技术指标有所降低,但仍然在与主要国际竞争对手 id.3、 leaf、iX3 的竞争中占据上风,遑论工况续航不足 300km 的 Golf 电动版;和自主车企产品相比,Model 3 国产 版的主要竞争优势在于更低的电耗、验证更充分的辅助驾驶以及部分品牌溢价;双电机长续航版续航最佳之一, 同时电耗控制出色。

特斯拉深度报告:绝尘,极客,高效,妥协,优选

以我国 2021-2023 年“双积分”政策(《乘用车企业平均燃料消耗量与新能源汽车积分并行管理办法》修正 案)征求意见稿的积分计算方式评估(纯电动整车积分由在 CLTC 工况下的续航里程决定基准值,由整备质量 对应的理论电耗和实际电耗的商决定调整系数,在积分基础值-EC 系数 XY 图上,续航越长、同等整备质量情 况下电耗越低的车型越处于右上角) ,特斯拉的主要产品(Model 3、已公布部分技术参数的 Model Y)续航长、 电耗低;国产版 Model 3 受限于相对保守的电池方案技术指标有所降低,但仍然在与主要国际竞争对手 id.3、 leaf、iX3 的竞争中占据上风,遑论工况续航不足 300km 的 Golf 电动版;和自主车企产品相比,Model 3 国产 版的主要竞争优势在于更低的电耗、验证更充分的辅助驾驶以及部分品牌溢价;双电机长续航版续航最佳之一, 同时电耗控制出色。

二、极客,划时代的软硬件系统

1、电子电气架构,直达行车电脑级别

和传统车企不同,没有历史包袱的特斯拉可以尝试相对激进的电子电气架构,走上“软硬件解耦-软件定义 汽车”之路。

特斯拉 Model S、Model X 的电子电气架构近似。中央控制 DCU(Domain controller unit)、动力域、车身域、 底盘域划分明显,保留了诊断接口,且大量使用 CAN/LIN 用作主干网/支线网。72 个 ECU 控制器节点包括 44 个 CAN 节点和 28 个 LAN 节点。中央控制DCU 横跨多个网段,接入多个节点并具备诸多功能,可以说 Model S、 Model X 前瞻性地初步实现了行车电脑级别的电子电气架构:将分散的 ECU 集成到有限的几个 DCU 中,传统 的 ECU->促动器一对一关系变成 DCU->促动器一对多的关系;在 DCU 中实现算力资源和程序的集中管理,而 不是像传统 OEM,所有零部件的软件对整车厂都是 black-box,OEM 不能直接、便利的管理各部分代码;DCU 本身更类似于通用计算机,而非专用微控制器。

特斯拉深度报告:绝尘,极客,高效,妥协,优选

Model 3 则更进一步,将整个电子电气架构划分为三个部分:中央控制 DCU、左车身控制 DCU、右车身控 制 DCU。其中中央控制 DCU 整合了驾驶辅助系统(ADAS)、信息娱乐系统、外部连接和车内通信系统功能; 车身与便利系统、底盘与安全系统和部分动力系统分属车身控制模块。其中 Model 3 的信息娱乐系统采用了 X86 架构的 intel Atom A3950 处理器,并运行特斯拉自己打造的车载 linux 系统。

Model 3 的电子电气架构突出地体现了硬件标准化、后续用软件弥补漏洞的思路。这样,整车开发周期得以缩短,整车潜力也可以更有效地得到挖掘。

特斯拉深度报告:绝尘,极客,高效,妥协,优选

随着整车电子电气架构的进化,相应线束长度也有望缩短。Model S的线束长度约3km,Model 3缩短至1.5km。 特斯拉在相应领域的专利布局了新的布线架构,布线围绕电池和中央控制 DCU,按照子系统进行划分,使得其 长度进一步缩短,而且相应子系统组件的组装和验证工作也可以得到简化,有利于提升汽车生产效率。我们预 计 Model Y 的整车线束长度有望进一步缩短。

特斯拉深度报告:绝尘,极客,高效,妥协,优选

总之,

在特斯拉的产品中,硬件和软件逐步实现解耦,硬件资源通过操作系统抽象为可调度的资源,程序 设计更加容易,新硬件、传感器的添加更加灵活,更容易实现 ADAS 和自动驾驶的相关功能;算力的统筹集中 使得特斯拉更容易利用传统汽车的算力功耗,实现高算力的 ADAS 算法;许多重大缺陷可以通过 OTA 升级解决,而非必须召回返厂修理。

2、软件升级,OTA 引领潮流

OTA(Over The Air-空中升级更新)是智能手机固件、系统、APP 更新的主要方式。对乘用车而言,OTA 要求受方有通讯模块(最好支持高速通讯方式),还要求相关电子件带有 bootloader(引导装入)功能。OTA 功 能既可以用于“解决部分问题”(免于召回),也可以用于“解锁新功能”(而非推出中改款车型等),从而使得 整车的综合吸引力得到强化。

燃油车的发动机、变速箱控制单元比电机控制单元的固件和软件都要复杂,性能提升多需要整体调教,OTA 引发的风险相比于纯电动车型更大,所以燃油车企 OTA 主要针对非安全部分,起到诸如车机 UI、导航、音乐 更新,对智能设备的新支持、WiFi 优化等“锦上添花”式作用。

特斯拉深度报告:绝尘,极客,高效,妥协,优选

作为 OTA+乘用车的鼻祖,特斯拉的 OTA 服务依托其先进的电力电子架构,已经实现了诸如强化加速性能、 优化刹车表现、沿途电池预热、甚至是解锁电池冗余容量应急等功能,而非仅仅娱乐应用更新。美国飓风“艾 尔玛”、中国台风“山竹”袭来时,特斯拉均为车主提供了相应 OTA 支持。

特斯拉深度报告:绝尘,极客,高效,妥协,优选

特斯拉在 2016 年加入了“代码签名”安全机制,并对所有 FOTA 升级固件进行强制完整性校验,以强化 OTA 的安全性。自诞生至今,特斯拉通过 OTA 方式已更新系统版本至 10.0。

特斯拉深度报告:绝尘,极客,高效,妥协,优选

可见,硬件架构先进、软件日趋进步,特斯拉在软硬件系统方面堪称极客。其他企业在不彻底重构硬件架 构的情况下,产品迭代速度将显著慢于 Tesla。

三、高效,用能配合充能

充能-储能-用能的能量流是新能源汽车有效应用的关键基础。用能主要依赖于电机、电控,储能依赖于电池 (用能、充能也部分受电池影响),充能主要依赖于电网及充电桩。和燃油车型相比,新能源汽车在用能环节优 势明显,而在储能、充能环节仍有不足。

1、电机:从交流异步包打天下到技术路线按需选择

电机是新能源汽车相比于传统燃油车的主要优势部件。新能源乘用车电机主要包括交流异步/永磁同步电机 两种应用相对广泛的技术路线。

特斯拉深度报告:绝尘,极客,高效,妥协,优选

特斯拉 Model S/X 的电机采用交流异步电机技术路线,前后电机最大功率分别为 202/285(高性能版 375) kW。

特斯拉深度报告:绝尘,极客,高效,妥协,优选

Model S/X 的主电机、电控、减速器集成于后轴。

特斯拉深度报告:绝尘,极客,高效,妥协,优选

和 Model S/X 不同,Model 3 定位中端,受限于有效空间对电机效率和体积功率密度要求更高,故将交流异 步电机更新为优化了磁场排布的永磁同步电机,兼顾动力性、能效和体积需求。RWD、AWD、AWD Performance 三个车型的电机功率(不同信息源数据稍有区别)分别为 211kW、274kW(188+147)、353kW(211+147)。双电机 版本的两个电机功率相加并不等于实际总功率,这是因为双电机版本中每个电机的外特性不同,峰值点不重合。

特斯拉深度报告:绝尘,极客,高效,妥协,优选

Model 3 的主电机、电控、减速器同样高度集成,而且整体体积功率密度进一步获得了提升。这一方面是因 为永磁同步电机的贡献,另一方面是因为电控的功率半导体器件经历了较大革新。

2、电控:从硅基 IGBT 到高效碳化硅基 MOSFET

特斯拉产品的电控系统(以核心逆变器为主要评判标准)使用的功率半导体器件经历了从硅基 IGBT 到碳 化硅基 MOSFET 的转型。

半导体功能的实现受到基体材料理化性质的限制。首先,基体材料需要有一个较宽的能隙,以确保在没有 掺杂的情况下,本征载流子浓度低于最轻掺杂区掺杂浓度的温度上限较高,且临界击穿场强较高;能隙也不应 过宽,致使自建电势和门槛电压过高。其次,基体材料在禁带中的能级应尽可能少,使得阻断电压高、漏电流低。再次,基体材料需要有足够高的自由载流子迁移率(电子迁移率高于空穴,故以电子迁移率为准),使得相 应功率半导体器件的最大允许电流密度较高。而且,基体材料需要有足够高的载流子饱和漂移速度(同样以电 子迁移率为准),使得相应功率半导体器件的最大允许频率较高。最后,稳定的化学性质、较高的热导率等对高 性能器件的实际应用也具有重要作用。

特斯拉深度报告:绝尘,极客,高效,妥协,优选

锗因为能隙太小,允许的工作温度上限仅为 70℃,不是主流的功率器件材料;硅综合性能均衡、单晶生产 成本低、易制备二氧化硅绝缘层,是最广泛应用的半导体、功率器件材料;碳化硅(晶体结构多样,其中 4H 晶型综合性能最优越)禁带宽,击穿场强大,虽然电子迁移率稍低但可进行更重的掺杂,也可制备二氧化硅绝 缘层,且热导率高便于散热,故耐高压大电流、有更低的导通和开关损耗,性能优越,成本高;氮化镓高频特 性好,但以碳化硅为衬底外延是主要生产方法,成本更高,且热导是短板。

综合各种因素,硅和碳化硅最适于 作为新能源汽车功率半导体的基础材料。

常用的功率半导体器件包括功率二极管(Power Diode,含 pin 二极管/肖特基二极管)、双极型晶体管(BJT)、 晶闸管(SCR)、门极可关断晶闸管(GTO)、金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)、绝缘栅双极型晶体 管(IGBT)等。不同类型功率半导体器件的对电信号可控程度、驱动信号、有效信号波形、载流子参与导电情 况可能不同。

对使用同样基材的半导体器件而言,其能达到的开关功率和开关频率的乘积近似为常数。如对硅而言,该 常数约为 109 VA/s:

Psw-hardfsw=Vmax-hardImax-hardfaw ≈ 109 VA/s

上述经验公式指导下,不同器件的工作电流、工作电压和开关频率范围有所不同。

特斯拉深度报告:绝尘,极客,高效,妥协,优选

MOSFET 的开关速度快、开关损耗低、工作频率高、所需驱动功率小、驱动电路简单,不存在二次击穿问 题。但硅基 MOSFET 在高压应用时,导通电阻随耐压的 2.5 次方急剧上升,故额定电流和额定电压较小,采 用经典拓扑条件下只适用于不超过 10kW 的电力电子装置(对应于汽车应用领域的 12V 或 48V 系统),而对大 功率的纯电驱动不适用。

所以,对于仍然采用硅基材的纯电动车型电控用功率半导体,有必要以较低的开关速度、较高的驱动功率 与开关损耗、较复杂的驱动电路和二次击穿危险为代价,将栅极(即图中门极)通过一层氧化膜(p+层)与发 射极实现电隔离,应用相当于 MOS 和 BJT 组合的,耐压能力、电流密度及最大功率更高,高压条件下导通电 阻更低的 IGBT 器件。

特斯拉深度报告:绝尘,极客,高效,妥协,优选

对于试图利用 MOSFET 器件诸多优势的纯电动车型电控用功率半导体,则需改变基础材料,以相对昂贵 的碳化硅为基材,控制承压层深度和掺杂浓度等技术参数,最终获得更高的工作电压及最大功率以及综合效率。 当前碳化硅基 MOSFET 系统的综合效率(以逆变器效率计)约 98%,高于硅基 IGBT 的约 92%。可以说在应 用层面碳化硅基 MOSFET 相比于硅基 IGBT 具有本征优势。

特斯拉 Model S/X 的电控系统采用的是传统硅基 IGBT。后电机功率更高,所需 IGBT 芯片数量更多。

特斯拉深度报告:绝尘,极客,高效,妥协,优选

特斯拉 Model 3 是碳化硅基 MOSFET 在新能源汽车上面应用的成功案例。其搭载的意法半导体碳化硅基 MOSFET 器件基本结构如下:芯片焙银连接至氮化硅基板;芯片门极采用标准铝线键合技术进行电气互联;采 用铅焊料回流焊工艺连接引线框架;塑封电镀等完成最终封装。

特斯拉深度报告:绝尘,极客,高效,妥协,优选

Model 3 双电机版的电控共搭载了 24 个 650V、100A碳化硅基 MOSFET 功率模块,每个模块为 2 芯片并联。

特斯拉深度报告:绝尘,极客,高效,妥协,优选

特斯拉在设计电控过程中,充分考虑了回路电感对开关速度、开关损耗、电气可靠性和功率密度的影响。 以碳化硅基 MOSFET 为核心的高效电控是整车低电耗的有力保障之一。

3、快充:全球布局的超级快充站&400V-250kW 第三代快充

自 2012 年开始,特斯拉超级快充站为纯电动乘用车提供了相对较好的充电使用体验。

截至 2020 年初,特斯拉在全球范围内已有逾 1600 座超级充电站和 1.44 万个超级充电桩,北美、欧洲、东 亚是布局重点。

特斯拉深度报告:绝尘,极客,高效,妥协,优选

特斯拉超级快充技术依托 400V 直流电,其最新的 V3 超级快充技术峰值功率达到 250kW,超过 V2 超级快 充技术峰值功率(145kW),也超过我国高速公路快充网络单桩峰值功率(120kW)、常规快充功率(60kW)。

特斯拉基本的快充策略是低荷电状态(SOC)时充电功率较大,随 SOC 增加功率逐步降低。以 V3 充电桩 为 Model 3 长续航版充电估计,基本满功率对应 3C 充电(约 10%-25%SOC 范围),随后降至约 2C 充电倍率(约 25%-50%SOC 范围),继续充电降至约 1C 倍率(约 50%-70%SOC 范围),充电末期功率进一步降低。根据充电 曲线估计,从 10%SOC 到 70%SOC 的充电时间在 15 分钟,增加工况续航约 350km。为了实现超级快充的功能, 整车还需要在电池包温度方面加以控制,保证到达超级充电站时电池包温度处在适宜区间。

特斯拉深度报告:绝尘,极客,高效,妥协,优选

新能源汽车快充需要在电池、整车、充电桩和电力系统中充分挖潜、弥补短板,保证便利性和安全性的统 一。我国对新能源汽车充电的要求是慢充为主、快充为辅,超级快充的合理分布、有效使用可期。

综上所述,特斯拉 Model 3 在用能、充能方面表现出色。

四、妥协,瑕瑜互见的圆柱电池储能

动力电池是新能源汽车的心脏。特斯拉创立伊始,可供选择的高性能动力电池较少,故立足相对成熟、良 品率高的圆柱电池打造电池包及对应纯电平台。

1、18650 圆柱电池,成熟的单体和配套热管理

Model S/X 使用的松下 18650 电池,其质量 48.5g,最大能量 11.8Wh,对应容量 3.35Ah。该电池单体的质 量能量密度约为 243Wh/kg,体积能量密度约为 646Wh/L。

特斯拉深度报告:绝尘,极客,高效,妥协,优选

相对较小的电池导致成组所需电池单体数量较多,电池系统复杂度较高。Model S/X(85kWh 版本)使用的 动力电池数量高达 7104 节。为了保证性能发挥,特斯拉采用被动均衡电池管理系统技术。

Model S 的 BMS 采用了主从架构,主控制器(BMU)负责高压、绝缘检测、高压互锁、接触器控制、对外 部通信等功能。从控制器(BMB)负责单体电压、温度检测,并上报 BMU。主控制器具备主副双微型单片机 (MCU)设计,副 MCU 可检测主 MCU 工作状态,一旦检测其失效可获取控制权限,进一步保证安全性。承 担热管理具体任务的是蛇形软管及配套零部件,水-乙二醇混合液在管道内部流动。当电池在低温状态下需要加 热时,BMS 检测并发出指令,使得电机冷却回路与电池冷却回路串联,电机余热为电池加热。当动力电池处于 高温时,BMS 同样检测并发出指令,使得电机冷却回路与电池冷却回路并联,两套冷却系统独立散热。最终电 池单体及电池包温度得到有效控制。

特斯拉深度报告:绝尘,极客,高效,妥协,优选

2、21700 电池,渐进式工程创新

Model 3 同样使用圆柱电池,但电池单体的体积有所增加。为其配套的松下 21700 电池质量 69g,最大能量 17.5Wh,对应容量 4.78Ah;配套正极为高镍含量镍钴铝:NCA0.9-0.05-0.05;负极为含硅(3.5%)石墨,从扫 描电镜图像及粒度分布统计来看,硅以微米晶形式存在,掺杂均匀性一般;隔膜为氧化铝涂覆聚丙烯,基膜厚 度 10 微米左右。

特斯拉深度报告:绝尘,极客,高效,妥协,优选

该 21700 电池单体的质量能量密度为约 254Wh/kg,体积能量密度为约 722Wh/L。 和 Model S/X 使用的 18650 电池相比,其质量能量密度略有提升(+4.5%),而体积能量密度提升稍多(+6.8%)。

特斯拉深度报告:绝尘,极客,高效,妥协,优选

电池包/整车层面,Model 3 标准续航版和长续航版在整备质量、工况续航、百公里电耗、可用电量(实际 带电量稍高)、电池单体数量等方面均有区别。总体而言长续航版可用电量、电池单体数量约为标准续航版的 1.5 倍,但增加的整备质量使得工况续航(本文均使用 WLTP 续航)提升幅度不及可用电量提升幅度;各个版本 的电池单体数量均远低于 Model S/X。

特斯拉深度报告:绝尘,极客,高效,妥协,优选

Model 3 长续航双电机版的电池包拆解信息较详尽。电池包尺寸为 2148*1444*120mm(不含向 z 轴突出部 分),总质量 473.94kg,内包括 4 个电池模组。

特斯拉深度报告:绝尘,极客,高效,妥协,优选

综合上述信息可以计算得到,对 Model 3 长续航双电机版而言,其电池系统质量能量密度约为 162Wh/kg,质量成组效率约为 64%,国产标准续航版的电池系统能量密度和长续航双电机版差距不大;电池系统体积能量 密度约为 207Wh/L,体积成组效率约为 28%。可见圆柱电池的最大问题是体积成组效率偏低,在电池包层面抵 消了相对高化学活性的正负极材料带来的能量密度积极影响。

相比于其他部分的优秀表现,圆柱电池包一定程度上已经成为了特斯拉产品的短板。偏弱的体积能量密度 “软肋”使其应该不会是新能源汽车的长期主流选择。

五、优选?如果宁德时代 CTP 牵手特斯拉 Model 3

如前所述,电子电气架构、用能充能等方面特斯拉产品技术先进,但储能方面的圆柱电池技术路线一定程 度上已经成为了优质整车产品的短板。加之特斯拉电气工程技术水平高、电池技术路线切换门槛相对较低,更 换更有竞争力的动力电池、进一步提升续航等整车性能、强化产品竞争力是合理的选择。采用三元正极材料、 方形电池的宁德时代 CTP 电池包(Cell to Pack,无模组动力电池包)或有较大机会。

1、Cell to pack,宁德时代撒手锏

宁德时代的全球首款 CTP 电池包亮相于 2019 年 10 月,首秀车型为北汽新能源 EU5。这是继宁德时代在法 兰克福车展披露 CTP 电池包技术后的首个乘用车项目落地。由于 CTP 电池包省去了电池模组组装环节(不需要 335、390、590 等规格模组),较传统电池包而言,其体积利用率提高,零部件数量减少,生产效率提升,投入 应用后可能相当程度降低动力电池的制造成本,并提升电池包的质量/体积能量密度。

电芯和 BMS 连接方面,根据宁德时代有关专利,其电芯和电池管理系统 BMS 通过固定结构固定在电池包 壳体中,BMS 壳体内部和电芯与电芯之间都填充导热胶,用于散热和减震。电芯内置在上下壳体中,壳体里面 填充导热胶,电芯侧壁和电芯壳体间内置压力或者温度传感器,压力传感器用于检测电芯外形的变化,温度传 感器用于检测电芯温度的变化,两个传感器主要作用是能够排查不良电芯,并且提前探测到电芯发生热失控等 安全事故。BMS 和电芯的连接方式有三种:其一,BMS 和电芯上带有导电弹片,用导电螺栓将两者固定连接; 其二,采用弹性抵接方式;其三,采用公母对接导电连接器。

电芯的装配以及冷却方式方面,根据宁德时代有关专利,采用塑料的电池壳体集成散热板,散热板与塑料 壳体底部凸台形成电芯收容空间,电芯侧壁贴上导热硅胶垫片,导热硅胶片可压缩,电芯与导热硅胶片一起可 直接插入到散热板中间。电池壳体外壁与散热板连通(通过钎焊和密封圈密封),塑料壳体通过注塑成型,注塑 时将散热板嵌入箱体的成型模具内,可以实现散热板与壳体一次成型。散热板内部有贯穿的筋条相互隔开的通 孔,形成沿着壳体宽度方向的散热通道,散热通道可以直接与外部冷却管路连通。电池壳体侧壁有保护罩以及 风机,风机可向散热板内部散热通道吹风,电池壳的上盖与下壳体通过发泡胶密封。

特斯拉深度报告:绝尘,极客,高效,妥协,优选

2、如宁德 CTP 牵手特斯拉 Model 3,近 200km 续航提升或可期

为了推断宁德 CTP 电池包如登陆 Model 3(及 Model Y)可能获得什么实际效果,我们进行如下基本假设:

以 Model 3 长续航双电机版为比较平台,电池包体积在现有条件和方形 CTP 电池条件下保持不变;电池包 除模组外适当减重。

电池包体积成组效率有较大提升,原因为方形电池单体相比于圆柱电池单体的空间利用率提升,以及取消 模组带来的空间利用率提升。

电池包质量成组效率有一定程度提升,原因为取消模组带来安置电池的有效空间等。

电池包最终增重对百公里电耗有一定负面影响。

同时我们还考虑不同的未来情景:

1、CTP 技术对高能量密度电池单体的兼容性有限,所以电池单体的质量/体积能量密度较保守,电池系统 质量能量密度为 160Wh/kg(特斯拉对单晶 523/622 正极长寿命电池也有专利布局,对应图表 6,并非固守高镍 NCA 唯一技术路线)。

2、CTP 技术对高能量密度电池单体的兼容性良好,电池单体的质量/体积能量密度和前述松下圆柱电池基 本等同,电池系统质量能量密度为 180Wh/kg。

3、在 2 的基础上,整车三电系统、传动系、风阻滚阻和制动能量回收等进一步优化,抵消电池包增重带来 的负面影响。

特斯拉深度报告:绝尘,极客,高效,妥协,优选

核心结论:

电池包体积保持不变,在保守的电池单体能量密度(218Wh/kg)情景下,特斯拉 Model 3 采用宁德时代 CTP 技术可以获得约 12.3%的工况续航提升;在高电池单体能量密度(245Wh/kg)情景下,可以获得约 26.4%的工况续航提升;在高电池单体能量密度&低电耗情景下,工况续航增幅高至 32.1%。

再考虑到 CTP 技术电池包体积利用率提高,零部件数量减少,生产效率提升,对整车成本的降低、车内空 间的提升都有积极意义,整车设计的自由度或有所增加。

我们估计,特斯拉方面,整车系统架构,用能、充能系统等已有很高技术水平,但动力电池包受限于较低 的体积能量密度仍有相当提升空间;马斯克已宣布了特斯拉 Model Y 的中国量产计划,未来销量可期;特斯拉 中国市场重要性持续提升,后续产品大概率将采用“中国芯”动力电池且动力电池技术路线切换对特斯拉而言 门槛较低;宁德时代方面,CTP 电池体现出了将整车续航再提升 25%以上的潜力,2020/2021 年动力电池总产 能或达 70/90GWh,且 CTP 电池占比有望高速增长。可见,宁德时代进入特斯拉供应链,两家公司携手是大概 率事件。如以 2021 年 Model 3、Model Y 中国销量 30 万辆,宁德时代供应其中 10 万辆车型估计,带来的电池 销量增量达 6-10GWh。

投资评价和建议

特斯拉国产进程持续超预期,为国内市场带来的更多的是中高端新能源增量市场空间释放。我们看好相关 产业链公司的巨大机遇;除了特斯拉产品放量的直接需求带动外,先进技术和理念的引进是更长期利好。我们 相信特斯拉+国内供应链的组合将成为全球电动车产业链未来十年最为耀眼的事件,具备先进动力电池技术、有 望大幅提升整车续航的宁德时代极大概率将成为特斯拉国内供应链的龙头。建议投资者关注电池核心环节的全 球动力电池龙头企业宁德时代及其供应商:正极材料:容百科技、当升科技、长远锂科、厦门钨业;负极材料: 中科电气、凯金能源等;电解液:天赐材料、新宙邦、江苏国泰;隔膜:恩捷股份;结构件:科达利;电气部 件:宏发股份。同时建议投资者关注特斯拉产业链上的优质标的(相应标的分别由中信建投证券研究发展部汽 车、机械、有色、电子、化工团队覆盖)。


获取报告请登陆未来智库www.vzkoo.com。


分享到:


相關文章: