355-390-590模組和CTP演變邏輯

2020-03-31 09:36:13 閱讀:62

這些技術都是產業上下游不斷博弈和探索的結果,是整車標準化和個性化調和的產物,也是成本與安全性兼顧的有效舉措。

整車要在有限的底盤空間(長度L*寬度W*高度H)內,儘可能多地裝載電量,提高體積利用率(質量比能,主要還是依靠電芯材料的改進)。

但在早期,每家電芯的尺寸千差萬別,每個車型的空間需求不同,加上“油改電”的逆向開發,個別車企開始正向開發,所以,很長一段時間內,電池包的形態多種多樣,模組的尺寸、模組在包內的佈置多種多樣。

這裡並不打算窮盡,摘錄幾款如下:

355-390-590模组和CTP演变逻辑

儘管形態如此多變,但徳國人發現了一個共通之處:每輛車可以利用的位置,是共性的。如下圖所示:

355-390-590模组和CTP演变逻辑

即中央通道、前排座椅下方、後排座椅下方、行李後備箱下方或後軸上方兩輪之間。所以,根據這些空間尺寸,推算出可用的模組尺寸範圍,根據得出的模組尺寸範圍,再向電芯去推算,得出電芯的尺寸範圍。這就是最早VDA電芯尺寸來源的基本思路。

車企希望藉助於電芯的標準化,實現規模,降低成本。

現在看,這個思路行不通。各家整車企業的需求不一樣,每家企業的不同車型需求也不同,電芯企業的尺寸更是難以一刀切。

於是,退一步,轉而對模組進行標準化,這個可操作性就大了,整車企業只給出模組規格,不對電芯做統一規定,如何實現,那是電芯企業的事了。

代表性的企業就是大眾,在此之前,大眾已經在用了一款模組,主要在e-golf,audi Q7 e-tron上使用,這就是最早的所謂355模組,根據模組的長度約為355mm定義。

355-390-590模组和CTP演变逻辑

e-golf模組及佈置

其中,Audi Q7 e-tron的這款模組在國內的影響較大,它出自三星SDI,三星使用方形電芯,同時也供貨寶馬,而國內大多以方形為主。所以,當時寧徳也對標、跟進了這款模組,形成了自己的355模組,355模組是國內應用最多的模組技術平臺。

355模組有個問題,它對電池包的長,寬兩個緯度兼顧的太多(即可以橫著放,也可以豎著放),這主要還是為了更好地適應異形包,充分地利用空間。

在這個時間,模組的佈置,以兩條主線開始展開了:電池包橫向、電池包縱向。橫向佈置對於小模組(寬度上)來說,空間利用率更好;而355模組橫向佈置的話,放3個則太多空餘,放4個則還無法實現,這個時候,390模組出現了,在放置3個390模組基礎上,既可以提高空間利用率,又能夠保證安全性(這個時期,技術人員還沒有完全放開對結構安全的考量)。

355*3=1065 → 390*3=1170

對方形電芯來說,相當於多串一個電芯,所以奧迪A6以這個模組同時向方形、軟包企業徵集方案,這就是你在網上經常能夠看到的SDI A6模組和LG化學A6模組。

355-390-590模组和CTP演变逻辑

很奇怪,這次切換,SDI掉隊了,LG軟包成功上位。390軟包模組技術逐漸佔據VW集團的產品。這個時期,出現了LG的兩款代表產品:捷豹I-Pace和Audi e-tron,二者的模組佈置如下:

355-390-590模组和CTP演变逻辑
355-390-590模组和CTP演变逻辑

注意:e-tron最後兩行模組分上、下兩排。

I-PACE的模組可以認為是355模組(加保護蓋360),e-tron的為390模組。隨後到了MEB,590就出來了,這個很好理解,在同樣的寬度範圍內,如果少一個模組,那麼空間利用率就能提升,減少結構件,降低成本。

355*3=1065→ 390*3=1170 → 590*2=1180

可以看出,在寬度上與390模組相當,進一步擠壓了電池包在橫向上的空間。到這個階段,以徳國主導的平臺化基本完成了進化,VDA尺寸切換到了590模組。你可以這麼理解,在電池包的寬度方向上,355和390代表了3個模組橫放的方案,590代表了兩個模組橫放的方案。

這個時期,進化的一個方向已經不言而喻了:既然橫著都可以放兩個模組了,那為什麼不直接放一個模組?沒錯,CTP出來了!

355-390-590模组和CTP演变逻辑

我個人非常佩服BYD和寧徳的這個CTP構想,以及他們的刀片電池,這個創新真的是非常美妙!非常優美!卡位非常及時!否則,中國在整個PACK集成技術上將很難有引領的機會。

在590模組和CTP之間,不得不提下VW的另一個平臺:PPE。這個平臺,採用雙排大模組的技術,進一步壓榨電池包寬度上可以利用的空間。

355-390-590模组和CTP演变逻辑

590 → PPE → CTP

大眾距離CTP僅一步之遙,所以為什麼說BYD和CATL在這個點卡位真的是很及時!

到這裡還沒有結束,上述的演變,是基本電池包寬度方向上的。有一個特例獨行的公司,在電池包寬度方向上的進化,突然切換到了電池包縱向上的進化:沒錯,就是特斯拉!Model 3的大模組橫空出世,讓人腦門大開的驚豔之作!

355-390-590模组和CTP演变逻辑

特斯拉一改Model S的橫向佈置,利用長條狀的大模組,極限挑戰電池包在縱向上的可用空間,這個技術在2016年就出來,所以,從一定程度上來看,它對590,CTP都有引導上的影響。

這個縱向上的大模組方案,也正是寧徳時代給國產特斯拉Model 3的方案,因此,CATL最早推出了當時給北汽的CTP包(其實是大模組方案)。

355-390-590模组和CTP演变逻辑

這樣,特斯拉M3大模組的方案,與國內的CTP集成技術,產生的交集和融合,實質有共同之處,就衍生如下的一些大模組/CTP方案。

355-390-590模组和CTP演变逻辑355-390-590模组和CTP演变逻辑

從理論上,我們可以看到了電池包模組佈置的終極形態,即CTP,CTP本身的劃分和演變也會分為多個階段,不會一步到位直接到我們在專利中所看到的樣子。

這一輪PACK集成技術的迭代和進化,總體上來看,已經走得差不多了,還有些車企在以上三種技術的框架內,衍生出自己的平臺,這一輪電池技術提升的主要是體積利用率,電池包的比能,電池包層面的成本,百家爭鳴,精彩至極!

上一輪的電池技術進化主要是在電芯層面,材料的進化,電芯比能的提高,電芯成本的降低,在這一輪PACK進化中,電芯演變的主要是尺寸和形狀。

以電池包長、寬、高三個尺寸緯度的進化,滋生了當前的PACK技術平臺,這裡主要說了長度和寬度,還有一個至關重要的尺寸:高度!

後面再細述。

最後,這張草圖供大家理解整個模組、平臺技術的演變。

355-390-590模组和CTP演变逻辑


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