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宁德时代首创MTB技术,哪些问题值得投资者关注?

发布于 2022-09-24 10:00

9月17日,宁德时代宣布其首创的MTB(Module to Bracket)技术将率先应用于国家电投启源芯动力换电项目,成功落地其换电重卡车型。

 

双碳背景下,重卡及工程机械电动化是大势所趋。但是重卡及工程机械给电池的布置空间有限且多样化,复杂恶劣的应用场景又进一步给电池系统带来严苛的挑战,阻碍了电动化快速发展。

 

此次MTB技术将模组直接集成至车辆支架/底盘,将系统体积利用率提升40%,重量减轻10%,并通过其独创的U形水冷系统解决散热难题,为换电重卡及工程机械电动化提供了更优解。

 

那么此次的MTB与以往的CTP、CTC、CTB相比有何区别,其应用在重卡上有什么优点?U型水冷系统相较麒麟电池(CTP3.0)的水冷板有何区别?MTB技术是否会对其生产线有较大影响?电池包未来的趋势是怎样的?

 

本次关键问答,妙投邀请到某上市公司高级Pack工程师为投资者答疑解惑。

 

核心看点:

  1. 本次宁德时代推出的MTB技术组合比较灵活能够满足重卡车型的差异化使用需求;冷却效率提升也使得电池系统寿命较同类产品提升2倍以上,符合重卡车型对经济性的要求;体积能量密度提升使得重卡车型的操控与安全性能提升。

  2. 麒麟电池和MTB都是三面冷却。麒麟电池冷却的是两个大面和一个底面;MTB冷却的是两个侧面和一个底面。U型水冷板是用底面的液冷板替换了原来两边的金属边框,实际上没有太新的技术在里面。

  3. MTB技术的生产线基本上可以和原来的共用,只是有一些辅助的地方需要有所更改。


那么此次的MTB与以往的CTP、CTC、CTB相比有何区别,其应用在重卡上有什么优点?

 

传统的新能源汽车动力集成方式是CTM,即“Cell to Module”,它代表的是将电芯集成在模组上的集成模式。总的配置方式是:电芯-模组-PACK-装车。但模组配置方式的空间利用率只有40%,电池一体化逐渐成为行业的重点研究、应用方向。

 

首先我们需要先明确一些基本概念:C-Cell(电芯)、M- Module(模组)、P- Pack(电池包)、C- Chassis(整车底盘)、B-Bracket(车辆支架/底盘)、B-Body(车身)

 

关于CTP、CTC、CTB的对比已有相关内容,通过下表我们可以再简单再回顾一下。

 

表:CTP、CTC、CTB技术对比

技术名称基本特点优势劣势代表企业
CTP电芯-电池包-整车结构清晰,模块化较强,便于电芯更换和维护结构冗余度高,同容量重量更大比亚迪/宁德时代
CTC电芯-整车底盘容纳空间更多,提升电池装车量对电芯与底盘之间结合的组装、焊接工艺要求高,且不便于电芯维护零跑/特斯拉
CTB电芯-整车车身保证轻量化和续航的同时保证了车身结构强度不便于电芯更换和维护比亚迪

来源:中国电池网、易车网、比亚迪发布会,中信证券研究部

 

电池包的制作分乘用车和商用车,乘用车指的是一般家庭用的轿车、SUV等,而商用车指的是一些卡车、牵引车等。

 

本次宁德时代推出的MTB应用于换电重卡车型,是将模组直接集成至车辆支架/底盘,中间跳过了箱体的部分。首先我们从它官网发布的示意图就可以看出来,其组合比较灵活,这能够满足重卡车型的差异化使用需求,且更便于模组的更换保养。


 图:MTB成组方式

来源:宁德时代


另外,冷却效率提升使得其工作范围更宽(官方给出的温度区间是-35℃-65℃),一旦发生热失控,冷却板会迅速吸收其热量,降低其发生热失控起火的风险。冷却效率提升也使得电池系统寿命达10000次,较同类产品提升2倍以上,符合重卡车型对经济性的要求。

 

体积成组效率提升方面,MTB跳过了中间箱体的环节。我们现在设计的电池包都有上盖,并且上盖距离电芯的顶部还有很多的空间没有被利用。将上盖取消之后,整体的高度就降下来了。

 

能量密度是指电池单位质量或单位体积释放的能量,分别为质量能量密度和体积能量密度。MTB是通过提升空间利用率来提升体积能量密度。这使得低框架设计可行,整车重心能够降低21%,提升了重卡车型的操控与安全性能,满足其在复杂恶劣环境下的使用要求。

 

针对于宁德时代宣传中的“将系统体积利用率提升40%,重量减轻10%”,这个具体的数字我们还是要辩证地看待,因为实验条件下,很少都是这么整齐的数字,但是应该会比较接近这一数字。

 

U型水冷系统相较麒麟电池(CTP3.0)的水冷板有何区别?

 

麒麟电池和MTB都是三面冷却。麒麟电池冷却的是两个大面和一个底面;MTB冷却的是两个侧面和一个底面。所以其实MTB的冷却效果没有麒麟电池好。

 

二者的工作温度区间不会有太大的变化,因为这不仅仅是和冷却系统有关,还与电芯的体系有关。麒麟电池主要是应用于乘用车,而新发布的MTB则是应用重于卡。相对来说,乘用车的要求要比商用车更高。

 

电池的冷却系统原来只冷却一个面,现在冷却三个面,对水冷板的厂商来说,可能是一个机遇,因为需求量变大了。

 

水冷板是由两块板组成的,一块板是平板,另一块板是有流道的板。其中有流道的板是靠冲压机将其冲出一定的流道,然后将两块板放入钎焊炉中结合在一起。水冷板通过冷却液在流道中循环流动来给电芯降温。

 

U型水冷板的创新在于其提出来这种组合形式。原有的水冷系统只有底面是液冷板,而两边是金属边框,U型水冷板是用底面的液冷板替换了原来两边的金属边框。这样组合之后冷却系统的冷却效率有了相应的提升,但是实际上没有太新的技术在里面

 

MTB技术是否会对其生产线有较大影响?电池包未来的趋势是怎样的?

 

电池包的生产有两道重要的工序,分别是焊接和涂胶。焊接方面主要依靠焊接机器人完成,焊接机器人的轨迹是可以通过程序重新设定的;涂胶方面也是由机器人操作的,涂胶的轨迹是可以在线编程更改。因此,MTB技术的生产线基本上可以和原来的共用,只是有一些辅助的地方需要有所更改。

 

电池包未来的趋势取决于其他友商是否会跟进这些技术。跟进也要在它的产品出来之后再去做进一步的拆解以及设计论证。所以友商再去做的话,其实是落后了一步。

 

这就和现在的麒麟电池一样,麒麟电池七八月份就已经发布了,发布的时候也只是放了一些图片,大家都没有真正地见到麒麟电池。所以现在即使友商想去模仿的话,也无法仿出来,因为还有一些更细节的设计在里面。

 

业内大家最常说的一句话就是电池包的终极解决方案是CTC,特斯拉在柏林的工厂生产的特斯拉 Model Y 已经实现了CTC,但是这之中还是会有一些需要解决的问题存在。

 

首先是现在都电芯相对于B级车5米长的车架来说比较小,如果集成到车架上的话,装配会特别繁琐,对现有的产线改动会特别大。

 

特斯拉柏林的工厂是新建的厂,不存在原有产线改动的问题。而对国内厂商来说,想要实现CTC就要把整个产线全部改掉,改造成本会比较大,或者也只能再另建工厂。

 

另外一个问题是如果将电芯集成到车架上去,后面的维修较难。原来的电池包可以从车身上拿下来,将坏的部分替换掉就可以,集成到车架之后无法取下,对维修来说是一个很大的困难点。

 

像特斯拉的一体化压铸一样,搭载CTC技术的车型部分位置出问题很难维修,如果整车一起维修,那么现在所有的4S店都要改造。所以现在实现CTC技术的时机还不太成熟,成本过高。


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