模块化将改变 EV 行业 关于动力电池模组的一些思考

关于电动车的参数，资深新能源用户一直比较喜欢研究。当聊起动力电池相关的参数，他们对于电池容量、能量密度、正极材料、供应商都能娓娓道来。但是有些用户刚接触到电动车，对于老司机口中的这些专业术语还是会比较陌生。特别最近又有人开始聊起不同品牌对于电池模组选择的一些话题，在微博里经常有人私信问我相关的信息，我决定详细的和大家聊聊。

深入人心的能量密度

要讲清楚电动车动力电池模组，首先我们要了解动力电池常见的参数分别是什么意思。首当其冲的正是电池能量密度，这个参数算是很多人研究电池参数时最喜欢对比的一个点。

说起来也很奇怪，电池能量密度这个参数其实也算是国内的一个特色，有一些非国产的车企在早期并没有公布相关的信息。比如特斯拉就只公布使用的松下电芯的能量密度，而整体电池包的能量密度却少有提起。而随着国内新能源销量的增加，不少进入中国的车企也开始入乡随俗，除了电池容量之外，电池能量密度也是配置表上经常会重点标注的一个参数。

关于电池能量密度的计算公式有两种，分别是电池重量能量密度和电池体积能量密度。电池的能量密度越大，单位体积、或重量内存储的电量越多。

电池重量能量密度=电池包总能量/重量，基本单位为 Wh/kg (瓦时/千克)。电池体积能量密度=电池包总能量/体积，基本单位为 Wh/L (瓦时/升)。

这里有一个点需要注意，电池的能量密度有时候会看到不同的数据，一个是单体电芯的能量密度，一个是电池包的能量密度。对于纯电动车的用户来说，电芯的能量密度虽然可以体现动力电池供应商的实力，但是电池包的能量密度才是比较有参考价值的数据。大家都知道，电芯是一个电池系统的最小单元。X 个电芯组成一个模组，N 个模组组成一个电池包。所以单一电芯的能量密度高，并不代表电池包的能量密度就很高。

这就引出了我们今天要聊得一个问题——模组。

被大家忽略的模组

介绍完电池的能量密度，相信大家都有一个疑问，为什么国外的人不怎么关注能量密度呢？一方面是因为国内补贴与这个参数息息相关，另一个原因就是关于车辆工程结构类的设计。对于有多年发展历史，并且大规模量产在另一个数量级的燃油车来说，无论是丰田的 TNGA，还是大众 MQB，越来越多车企将基础架构模块化作为企业的研发重点。但是对于纯电动车来说，毕竟整个转型的进程还只是在一个初期阶段。关于模块化，标准其实很少。而想要实现模块化，电池包的模组就必须提前考量。

尺寸方面

关于动力电池的模组尺寸，之前比较多被大家提到的是德国汽车工业协会推出的电池 VDA 标准尺寸。国内早期纯电动车里比较常见的都是 355 模组（模组的长度为 355mm），在 PHEV 上面 390 模组则比较多。这种 355 模组最开始是德国汽车工业协会推出的 VDA 标准电芯尺寸后，在大众内部应用的一款标准模组，尺寸为 355*151*108mm。

390 模组

奥迪 A6 PHEV 上 LG 提供的模组就是典型的 390 模组，尺寸为 387*151*108.5mm。

大众纯电动平台 MEB 使用590 模组

而随着电动车行业的发展，动力电池供应商都开始向 590 模组过渡。目前的很多续航比较高的车型比如广汽新能源 Aion LX 都是换上了 590 模组，这个 590 的数字其实就是模组的长度为590mm。而且 590 模组也是为大众纯电动平台 MEB 开发的标准模组，从一开始就具备成为通用模组所有条件。

宁德时代 590 模组

可以说整个模组的尺寸变化，无外乎都是一个原因，为了更好的空间利用率，或者说是为了提升体积能量密度。毕竟电池重量能量密度已经遇到了一些瓶颈，更好的模组布局自然是车企接下来的重心。

电池电芯的高度

相比于模组的尺寸，目前电池电芯的高度同样也是发生巨大改变的一个地方。比如早期的宝马 i3 电池包共有8个模组组成，每个模组有 12 个电芯串联，共计 96 个电芯串联。具体电芯的尺寸大小为：173mm*125mm*45mm，电池包的尺寸为：1660mm*964mm*174mm。可以看到，电池包的高度去到了 174mm。

宝马i3 电池

特斯拉电池PACK 后的高度为 120mm

而对于现在的纯电动轿车来说，需要更大容量的电池包，考虑电芯的高度就非常重要了。以即将上市是小鹏 P7 来举例，这台车由宁德时代提供的电芯尺寸为：44mm*220mm*85mm，使用的是宁德时代 590 大模组的方案（590mm*225mm*109mm），PACK 后的高度做到了 110mm，比特斯拉 120mm的高度更低，相比于早期的宝马 i3 电池包高度更是差到了64mm。所以在轿车的底盘上，小鹏 P7 也可以装下81kWh的电池包。

小鹏 P7 的 81kWh的电池包

Aion LX 同样采用的是 590 的大模组

广汽新能源 Aion LX 也是使用宁德时代提供的 NCM811 电池，同样采用的是 590 的大模组，8 颗电芯形成一个模组。而作为一台 SUV，Aion LX 的电芯高度本不是那么的严苛，但电池组布置位置太高会使得车内地板增高，对乘坐舒适性带来负面影响；布置位置太低则会使电池向地面凸出，这会影响车辆的通过性，所以依然也采用了新的低高度的宁德时代电芯。

不要以为布局并不是什么大事，蔚来之前的召回事件，其实也和模组有关。根据公告，模组内的电压采样线束存在走向不当的情况，可能被模组上盖板挤压，导致被挤压的电压采样线束表皮绝缘材料磨损，极端情况下可能造成线束绝缘层烧损从而引起电池包热失控和起火，存在安全隐患。除了电池的电芯的设计需要考虑安全之外，在 PACK 的时候，模组的布局以及内部的走线都是需要深思熟虑的地方。

无模组专利

除了布局，动力电池供应商也有着自己的一些技术方向上的探索。比亚迪和宁德时代都在技术专利方面找到了 CTP（Cell to PACK） 的方案。这种新的技术方案，其实也是为了提升空间利用率，整个电池包就变成了一个大的模组。

以比亚迪举例子，比亚迪的刀片电池采用自家研发的长度大于 0.6 米的大电芯，电池单体同样向大容量进化，但电芯形状更加扁平、窄小（长边可以定制变化，单体最大稳定长度可以达到 2100mm），电芯通过堆栈式摆放，就像“刀片”一样插入到电池包里，这也是大家称之为“刀片电池”的原因。

传统电池由电芯（Cell）组装成为模组（Module），再把模组安装到电池包（Pack）里的三级装配模式，电池包空间利用率只有40%。刀片电池采用 CTP 技术，是电芯直接集成为电池包，从而省去了中间模组环节。既然说是取消模组直接集成到电池包，电池包空间利用率超过 60%，相比普通电池空间利用率提升 50%。

电动化平台才是终点

前面讲到的模组的这些发展进程其实都是电动车发展初期的一些探索，对于大规模的电动化来说，电动化平台才是终点。目前已经有很多车企有了自己的电动化平台：大众 MEB 平台、奥迪 J1 高性能电动平台、MEB 平台和 PPE 平台、广汽新能源第二代GEP平台、吉利 PMA平台等等。这些纯电动平台无外乎都是为了解决“油改电”解决不了的问题。

大众

大众的 MEB 平台与 MQB、MLB 等平台不一样，大众 MEB 平台根据不同车型使用不同容量电池，可以全面兼容圆柱、方形和软包电芯的设计而不影响到系统集成层面。而这个平台将肩负大众 50 款纯电动汽车及 30 款插电式混合动力汽车的生产和市场投放。590 模组就是由 MEB 平台兴起。

奥迪

除了 MLB evo 燃油车平台打造奥迪 e-tron 之外，未来奥迪的电动车主要还是基于 J1 高性能电动平台、MEB 平台和 PPE 平台。

其中基于 J1 高性能电动平台的保时捷 Taycan 已经交付。而奥迪自己基于 J1 高性能电动平台的纯电动车型还需要等待一段时间。

通用

通用汽车 2020 年已经发布第三代电动平台，将全面覆盖各级别车型，包括皮卡及性能车。并且推出了为未来纯电动车而研发的锂离子动力电池组，并将其命名为 Ultium。

Ultium 电池组可兼容 50-200kWh 的容量，以匹配不同车型，同时支持最大 350kW 的充电功率。为降低电池成本，通用汽车已与 LG Chem 合作，官方称新电池采用了一种低钴化学物质，电池成本将降至每 kWh 约 100 美元。通用第三代纯电动汽车平台将首先亮相于凯迪拉克，后续将与通用其它品牌共享。

广汽新能源

广汽新能源第一代 GEP 平台的代表就是我们熟悉的 GE3。第二代 GEP 平台的首款车型是 Aion S，Aion LX 则是该平台的第二款车型。为了在车上布置更大的电池以获得更好的续航里程，“油改电”产品牺牲乘员舱或后备厢空间成为常规工程思路。国内广汽新能源第二代纯电动专属平台 GEP 就是为了解决这个问题。第二代 GEP 平台衍生车型可覆盖 A0-C 级车型，续航范围从 300-700km。

吉利

吉利也曾透露过 PMA 平台的计划，PMA 平台的领克纯电动车型覆盖 A+/B 级跨界车、城市车辆、C+ 级家用跨界车以及 A+/B 级的SUV。

对于这些车企来说，模块化不可忽视的地方就是电池的模组尺寸。随着传统车企巨头合作的情况越来越多，动力电池的厂商也会根据大多数平台的设计基础，逐步制定电芯尺寸的新标准。而不管有没有模组，电池包的体积依然会是车企不得不重点考虑的地方。

编辑总结 /

新能源车在动力总成的共享比起燃油车会更进一步，对于后期纯电动车来说，模块化会是必然的发展方向。在电动平台的布局越来越丰富之后，电池模组的选择极有可能会有更加统一。而对于很多没有足够自研实力的新势力车企，通过与大厂的合作反而会弱化三电这一块的投入。或许在将来的电动车行业也会和手机行业一样出现类似于 OPPO 和一加的这种关系，而对于消费者来说，新势力拥有有基于成熟的电动平台的硬件之后，可以专心于差异化的设计。