模塊化將改變 EV 行業 關於動力電池模組的一些思考

關於電動車的參數，資深新能源用戶一直比較喜歡研究。當聊起動力電池相關的參數，他們對於電池容量、能量密度、正極材料、供應商都能娓娓道來。但是有些用戶剛接觸到電動車，對於老司機口中的這些專業術語還是會比較陌生。特別最近又有人開始聊起不同品牌對於電池模組選擇的一些話題，在微博裡經常有人私信問我相關的信息，我決定詳細的和大家聊聊。

深入人心的能量密度

要講清楚電動車動力電池模組，首先我們要了解動力電池常見的參數分別是什麼意思。首當其衝的正是電池能量密度，這個參數算是很多人研究電池參數時最喜歡對比的一個點。

說起來也很奇怪，電池能量密度這個參數其實也算是國內的一個特色，有一些非國產的車企在早期並沒有公佈相關的信息。比如特斯拉就只公佈使用的松下電芯的能量密度，而整體電池包的能量密度卻少有提起。而隨著國內新能源銷量的增加，不少進入中國的車企也開始入鄉隨俗，除了電池容量之外，電池能量密度也是配置表上經常會重點標註的一個參數。

關於電池能量密度的計算公式有兩種，分別是電池重量能量密度和電池體積能量密度。電池的能量密度越大，單位體積、或重量內存儲的電量越多。

電池重量能量密度=電池包總能量/重量，基本單位為 Wh/kg (瓦時/千克)。電池體積能量密度=電池包總能量/體積，基本單位為 Wh/L (瓦時/升)。

這裡有一個點需要注意，電池的能量密度有時候會看到不同的數據，一個是單體電芯的能量密度，一個是電池包的能量密度。對於純電動車的用戶來說，電芯的能量密度雖然可以體現動力電池供應商的實力，但是電池包的能量密度才是比較有參考價值的數據。大家都知道，電芯是一個電池系統的最小單元。X 個電芯組成一個模組，N 個模組組成一個電池包。所以單一電芯的能量密度高，並不代表電池包的能量密度就很高。

這就引出了我們今天要聊得一個問題——模組。

被大家忽略的模組

介紹完電池的能量密度，相信大家都有一個疑問，為什麼國外的人不怎麼關注能量密度呢？一方面是因為國內補貼與這個參數息息相關，另一個原因就是關於車輛工程結構類的設計。對於有多年發展歷史，並且大規模量產在另一個數量級的燃油車來說，無論是豐田的 TNGA，還是大眾 MQB，越來越多車企將基礎架構模塊化作為企業的研發重點。但是對於純電動車來說，畢竟整個轉型的進程還只是在一個初期階段。關於模塊化，標準其實很少。而想要實現模塊化，電池包的模組就必須提前考量。

尺寸方面

關於動力電池的模組尺寸，之前比較多被大家提到的是德國汽車工業協會推出的電池 VDA 標準尺寸。國內早期純電動車裡比較常見的都是 355 模組（模組的長度為 355mm），在 PHEV 上面 390 模組則比較多。這種 355 模組最開始是德國汽車工業協會推出的 VDA 標準電芯尺寸後，在大眾內部應用的一款標準模組，尺寸為 355*151*108mm。

390 模組

奧迪 A6 PHEV 上 LG 提供的模組就是典型的 390 模組，尺寸為 387*151*108.5mm。

大眾純電動平臺 MEB 使用590 模組

而隨著電動車行業的發展，動力電池供應商都開始向 590 模組過渡。目前的很多續航比較高的車型比如廣汽新能源 Aion LX 都是換上了 590 模組，這個 590 的數字其實就是模組的長度為590mm。而且 590 模組也是為大眾純電動平臺 MEB 開發的標準模組，從一開始就具備成為通用模組所有條件。

寧德時代 590 模組

可以說整個模組的尺寸變化，無外乎都是一個原因，為了更好的空間利用率，或者說是為了提升體積能量密度。畢竟電池重量能量密度已經遇到了一些瓶頸，更好的模組佈局自然是車企接下來的重心。

電池電芯的高度

相比於模組的尺寸，目前電池電芯的高度同樣也是發生巨大改變的一個地方。比如早期的寶馬 i3 電池包共有8個模組組成，每個模組有 12 個電芯串聯，共計 96 個電芯串聯。具體電芯的尺寸大小為：173mm*125mm*45mm，電池包的尺寸為：1660mm*964mm*174mm。可以看到，電池包的高度去到了 174mm。

寶馬i3 電池

特斯拉電池PACK 後的高度為 120mm

而對於現在的純電動轎車來說，需要更大容量的電池包，考慮電芯的高度就非常重要了。以即將上市是小鵬 P7 來舉例，這臺車由寧德時代提供的電芯尺寸為：44mm*220mm*85mm，使用的是寧德時代 590 大模組的方案（590mm*225mm*109mm），PACK 後的高度做到了 110mm，比特斯拉 120mm的高度更低，相比於早期的寶馬 i3 電池包高度更是差到了64mm。所以在轎車的底盤上，小鵬 P7 也可以裝下81kWh的電池包。

小鵬 P7 的 81kWh的電池包

Aion LX 同樣採用的是 590 的大模組

廣汽新能源 Aion LX 也是使用寧德時代提供的 NCM811 電池，同樣採用的是 590 的大模組，8 顆電芯形成一個模組。而作為一臺 SUV，Aion LX 的電芯高度本不是那麼的嚴苛，但電池組佈置位置太高會使得車內地板增高，對乘坐舒適性帶來負面影響；佈置位置太低則會使電池向地面凸出，這會影響車輛的通過性，所以依然也採用了新的低高度的寧德時代電芯。

不要以為佈局並不是什麼大事，蔚來之前的召回事件，其實也和模組有關。根據公告，模組內的電壓採樣線束存在走向不當的情況，可能被模組上蓋板擠壓，導致被擠壓的電壓採樣線束表皮絕緣材料磨損，極端情況下可能造成線束絕緣層燒損從而引起電池包熱失控和起火，存在安全隱患。除了電池的電芯的設計需要考慮安全之外，在 PACK 的時候，模組的佈局以及內部的走線都是需要深思熟慮的地方。

無模組專利

除了佈局，動力電池供應商也有著自己的一些技術方向上的探索。比亞迪和寧德時代都在技術專利方面找到了 CTP（Cell to PACK） 的方案。這種新的技術方案，其實也是為了提升空間利用率，整個電池包就變成了一個大的模組。

以比亞迪舉例子，比亞迪的刀片電池採用自家研發的長度大於 0.6 米的大電芯，電池單體同樣向大容量進化，但電芯形狀更加扁平、窄小（長邊可以定製變化，單體最大穩定長度可以達到 2100mm），電芯通過堆棧式擺放，就像“刀片”一樣插入到電池包裡，這也是大家稱之為“刀片電池”的原因。

傳統電池由電芯（Cell）組裝成為模組（Module），再把模組安裝到電池包（Pack）裡的三級裝配模式，電池包空間利用率只有40%。刀片電池採用 CTP 技術，是電芯直接集成為電池包，從而省去了中間模組環節。既然說是取消模組直接集成到電池包，電池包空間利用率超過 60%，相比普通電池空間利用率提升 50%。

電動化平臺才是終點

前面講到的模組的這些發展進程其實都是電動車發展初期的一些探索，對於大規模的電動化來說，電動化平臺才是終點。目前已經有很多車企有了自己的電動化平臺：大眾 MEB 平臺、奧迪 J1 高性能電動平臺、MEB 平臺和 PPE 平臺、廣汽新能源第二代GEP平臺、吉利 PMA平臺等等。這些純電動平臺無外乎都是為了解決“油改電”解決不了的問題。

大眾

大眾的 MEB 平臺與 MQB、MLB 等平臺不一樣，大眾 MEB 平臺根據不同車型使用不同容量電池，可以全面兼容圓柱、方形和軟包電芯的設計而不影響到系統集成層面。而這個平臺將肩負大眾 50 款純電動汽車及 30 款插電式混合動力汽車的生產和市場投放。590 模組就是由 MEB 平臺興起。

奧迪

除了 MLB evo 燃油車平臺打造奧迪 e-tron 之外，未來奧迪的電動車主要還是基於 J1 高性能電動平臺、MEB 平臺和 PPE 平臺。

其中基於 J1 高性能電動平臺的保時捷 Taycan 已經交付。而奧迪自己基於 J1 高性能電動平臺的純電動車型還需要等待一段時間。

通用

通用汽車 2020 年已經發布第三代電動平臺，將全面覆蓋各級別車型，包括皮卡及性能車。並且推出了為未來純電動車而研發的鋰離子動力電池組，並將其命名為 Ultium。

Ultium 電池組可兼容 50-200kWh 的容量，以匹配不同車型，同時支持最大 350kW 的充電功率。為降低電池成本，通用汽車已與 LG Chem 合作，官方稱新電池採用了一種低鈷化學物質，電池成本將降至每 kWh 約 100 美元。通用第三代純電動汽車平臺將首先亮相於凱迪拉克，後續將與通用其它品牌共享。

廣汽新能源

廣汽新能源第一代 GEP 平臺的代表就是我們熟悉的 GE3。第二代 GEP 平臺的首款車型是 Aion S，Aion LX 則是該平臺的第二款車型。為了在車上佈置更大的電池以獲得更好的續航里程，“油改電”產品犧牲乘員艙或後備廂空間成為常規工程思路。國內廣汽新能源第二代純電動專屬平臺 GEP 就是為了解決這個問題。第二代 GEP 平臺衍生車型可覆蓋 A0-C 級車型，續航範圍從 300-700km。

吉利

吉利也曾透露過 PMA 平臺的計劃，PMA 平臺的領克純電動車型覆蓋 A+/B 級跨界車、城市車輛、C+ 級家用跨界車以及 A+/B 級的SUV。

對於這些車企來說，模塊化不可忽視的地方就是電池的模組尺寸。隨著傳統車企巨頭合作的情況越來越多，動力電池的廠商也會根據大多數平臺的設計基礎，逐步制定電芯尺寸的新標準。而不管有沒有模組，電池包的體積依然會是車企不得不重點考慮的地方。

新能源車在動力總成的共享比起燃油車會更進一步，對於後期純電動車來說，模塊化會是必然的發展方向。在電動平臺的佈局越來越豐富之後，電池模組的選擇極有可能會有更加統一。而對於很多沒有足夠自研實力的新勢力車企，通過與大廠的合作反而會弱化三電這一塊的投入。或許在將來的電動車行業也會和手機行業一樣出現類似於 OPPO 和一加的這種關係，而對於消費者來說，新勢力擁有有基於成熟的電動平臺的硬件之後，可以專心於差異化的設計。