挑燈夜讀瑞銀最新發(fā)布的動(dòng)力電池廠商長(zhǎng)篇報(bào)告《Tearingdowntheheartofanelectriccar:Canbatteriesprovideanedge,andwhowins?》，獲益良多。

為了對(duì)各類(lèi)電芯的技術(shù)水平、化學(xué)成分、制造流程及成本有更深刻的認(rèn)識(shí)，瑞銀證據(jù)實(shí)驗(yàn)室（Evidencelab）拆解了來(lái)自松下、LGChem、三星和寧德時(shí)代(SZ:300750)的主流電芯產(chǎn)品，得出的結(jié)果很有參考價(jià)值。

下面記錄一些要點(diǎn)以供參考。

注：本文僅為信息交流之用，不構(gòu)成任何交易建議

產(chǎn)業(yè)格局

LG與寧德時(shí)代成長(zhǎng)性最好，特斯拉最受益

【1】關(guān)于電池的研究很重要

電池是電動(dòng)汽車(chē)最核心的組成部分，占汽車(chē)總價(jià)值的25%至40%。無(wú)論對(duì)電池廠還是汽車(chē)制造商，在動(dòng)力電池領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)中勝出，就意味著掌握了將電動(dòng)汽車(chē)推向大眾的關(guān)鍵技術(shù)，并能獲得重要的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

【2】產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展空間巨大

全球動(dòng)力電池需求將增長(zhǎng)近10倍。得益于不斷下降的電池成本及不斷提升的性能，預(yù)計(jì)電動(dòng)新能源汽車(chē)的銷(xiāo)量從今年的180萬(wàn)輛提升至2025年的1750萬(wàn)輛。

基于該假設(shè)，預(yù)計(jì)2018年的需求約為93Gwh，而到2025年將升至973GWh，增長(zhǎng)9.5倍。

在電池的總需求方面，將由2018年的166Gwh提升至2025年的1145GWh，幾乎翻六倍。對(duì)于鋰離子電池企業(yè)，營(yíng)業(yè)收入將從今年的230億美元，增長(zhǎng)至2025年的840億美元。

值得注意的是，未來(lái)幾年內(nèi)電芯的產(chǎn)能將與需求同步增長(zhǎng)，但在2021年后，會(huì)有減緩。不過(guò)瑞銀并不認(rèn)為電芯將成為潛在的瓶頸。

【3】特斯拉的成本優(yōu)勢(shì)超出預(yù)期

在拆解測(cè)試中發(fā)現(xiàn)，松下生產(chǎn)的2170電池，其總電芯成本僅為111美元/千瓦時(shí)。與成本第二低的LGChem相比，特斯拉具備20%的成本領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)。

歸納的原因有三：首先，特斯拉(NASDAQ:TSLA)的超級(jí)電池廠已經(jīng)具備規(guī)模優(yōu)勢(shì)；其次，圓形電芯的制造工藝更加簡(jiǎn)單；第三，NCA電池（正極材料是由鎳鈷鋁構(gòu)成的三元鋰電池）的化學(xué)原材料成本更低。

在電池包層面，75kWh的配置比此前的研究還低2800美元，估計(jì)53kWh的電池具有2000美元的優(yōu)勢(shì)。相當(dāng)于比之前的19年財(cái)務(wù)預(yù)測(cè)，可以多出6億美元的EBIT（息稅前利潤(rùn)）。

從成本的角度考慮，同行在當(dāng)前階段很難與特斯拉直接競(jìng)爭(zhēng)。不過(guò)，隨著韓國(guó)及中國(guó)的廠商不斷獲得規(guī)模效應(yīng)，未來(lái)兩三年內(nèi)，他們的成本的差距會(huì)逐漸縮小至10%的水平。

但至少要等到2020年初，當(dāng)NMC811電池（NMC是指鎳猛鈷）成為主流產(chǎn)品，屆時(shí)才有機(jī)會(huì)進(jìn)一步消除成本上的差距。

還有一點(diǎn)不容忽視，電池包生產(chǎn)也是特斯拉的一大優(yōu)勢(shì)。

【4】特斯拉的其他優(yōu)勢(shì)

首先，特斯拉的度電里程、度電重量都具有優(yōu)勢(shì)，這意味著特斯拉每次充電可行駛的里程以及駕駛體驗(yàn)都好于友商。

其次，特斯拉電動(dòng)總成的效率首屈一指，這意味著友商的產(chǎn)品需要使用更大的電池以達(dá)到特斯拉的相同里程，當(dāng)然成本也會(huì)更高。換算成金額，特斯拉在這方面的成本優(yōu)勢(shì)達(dá)到1000至4000美元/輛。

不過(guò)，當(dāng)LG發(fā)揮出完全的規(guī)模效應(yīng)后，其電芯成本的差距將縮減至900美元/輛的水平。在電池包的層面，成本差距將縮減至1700美元/輛的水平。在2021年后，隨著NCM811的普及，這些差距還可以繼續(xù)消除。

【5】基于電芯看優(yōu)勢(shì)

衡量電芯優(yōu)劣的指標(biāo)并不局限于度電成本，綜合而言，特斯拉與LG比較優(yōu)秀。

不同類(lèi)型的電芯各有優(yōu)勢(shì)，不能簡(jiǎn)單地說(shuō)誰(shuí)好誰(shuí)不好。首先，NCA擁有最高的體積能量密度，只需使用最少的關(guān)鍵原材料即可制成，并且零件的數(shù)量是最少的，組裝最為簡(jiǎn)單。

不過(guò)，NCA先天的安全性能不足，需要搭配成熟的電池管理系統(tǒng)（BMS）方可使用。特斯拉Model3就裝配了4416顆NCA電芯，管理難度可想而知。

其次，NCM軟包電池最容易組裝成電池包，擁有更好地?zé)岱€(wěn)定性，因此不需要復(fù)雜的BMS，可以降低安全管理的成本。

第三，寧德時(shí)代和三星SDI所青睞的方形電芯擁有最多的零件，將近30個(gè)零件使其制造過(guò)程最為復(fù)雜。一頓操作猛如虎，卻制造出擁有最低能量密度的電芯。

不過(guò)勝在安全性能好，也容易組裝成電池包。目前，三星方形電芯的價(jià)格比LG軟包電池貴很多，但未來(lái)可通過(guò)降低過(guò)度設(shè)計(jì)的安全容量來(lái)顯著降低成本。

第四，軟包電池?fù)碛凶罡叩闹亓磕芰棵芏龋热缪┓鹛m的Bolt，只需使用288個(gè)電芯即可滿(mǎn)足需求。而且，軟包電池不需要那么復(fù)雜的BMS，使用的連接線(xiàn)也少，安全性也不錯(cuò)。不過(guò)，軟包電池需要額外的堆砌和折疊制造流程，會(huì)增加成本及制造的復(fù)雜性。

瑞銀修正了之前的觀點(diǎn)。他們現(xiàn)在認(rèn)為，在電動(dòng)汽車(chē)時(shí)代，傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)的品牌商將獲得比特斯拉更少的利潤(rùn)。

【6】關(guān)于對(duì)原材料價(jià)格的敏感性

假設(shè)原材料價(jià)格不出現(xiàn)崩盤(pán)的情形，預(yù)計(jì)特斯拉松下聯(lián)盟會(huì)繼續(xù)保持領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)。特斯拉對(duì)鎳價(jià)的敏感性會(huì)稍微高于其他原材料。若鋰、鈷、鎳、錳、鋁價(jià)同時(shí)提高50%，特斯拉松下聯(lián)盟受到的影響最小。

【7】對(duì)原材料市場(chǎng)的影響

在鋰需求方面，預(yù)計(jì)從2018年的26.5萬(wàn)噸提升至2025年的115萬(wàn)噸LCE，市場(chǎng)容量大約增長(zhǎng)四倍。不過(guò)不是所有的鋰都會(huì)完全受益，隨著三元電池的普及與技術(shù)升級(jí)，高純度的電池級(jí)氫氧化鋰才是增長(zhǎng)的主角。

在鎳需求方面，動(dòng)力電池的消耗量目前約為6萬(wàn)噸，該需求有望在2025年提升至66.5萬(wàn)噸，具備11倍的增長(zhǎng)潛力。從總需求上看，有望從今年的220萬(wàn)噸提升至2025年的310萬(wàn)噸。

在鈷需求方面，今年的需求約為12萬(wàn)噸，到2025年預(yù)計(jì)將增長(zhǎng)至26萬(wàn)噸。

【8】電池包成本的下降趨勢(shì)

電池包成本到2025會(huì)下降35%左右。原因有三：首先，規(guī)模效應(yīng)顯現(xiàn)。其次，技術(shù)升級(jí)帶來(lái)更高的能力密度和更低成本的原材料組合。最后，電池廠商選擇制造成本更低、供應(yīng)鏈更完善的地方進(jìn)行生產(chǎn)。

舉個(gè)例子，三星目前的NCM622產(chǎn)品，成本為141美元/千瓦時(shí)，當(dāng)獲得完全的規(guī)模效應(yīng)，成本可以下降18%至116美元/千瓦時(shí)。在2020年改為使用NCM811后，由于鈷的使用量幾乎減半，還能帶來(lái)15%至20%的成本下降空間。換句話(huà)說(shuō)，若在分析中納入技術(shù)升級(jí)的考量，到2020/2021年，主要廠商的電芯成本有望下降至100美元/千瓦時(shí)。

【9】電池市場(chǎng)前景廣闊，呈五分天下之勢(shì)

預(yù)計(jì)到2025年，電池市場(chǎng)的容量將達(dá)到973GWh，相當(dāng)于19個(gè)特斯拉超級(jí)電池廠。這意味著，電芯制造商的年均收入將以大約20%的速度復(fù)合增長(zhǎng)。

在電池市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)中，特斯拉獲益最多。由于特斯拉擁有電池管理系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)，能使用成本更低的NCA電芯，并且特斯拉的電動(dòng)動(dòng)力總成在眾多廠商之中，是最有效率的。

不過(guò)，盡管松下目前擁有許多優(yōu)勢(shì)，未來(lái)并不會(huì)出現(xiàn)贏者通吃的局面。因?yàn)槠渌麖S商并沒(méi)有與特斯拉相同的、使用NCA電芯的能力。

傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)品牌商要使用NCA電芯的代價(jià)很大，組裝成電池包的復(fù)雜性也更高。

得益于超級(jí)電池廠的規(guī)模效應(yīng)，特斯拉抵消了電池包組裝的劣勢(shì)，但對(duì)于剛起步轉(zhuǎn)型的傳統(tǒng)廠商而言，均不希望使用難以控制的圓形NCA電芯，而是將NCM電池視為更好的選擇。

因此，瑞銀認(rèn)為未來(lái)的電池市場(chǎng)將形成寡頭結(jié)構(gòu)，前五大廠商將占據(jù)80%的市場(chǎng)。其中，LG和寧德時(shí)代（特別是LGChem）將是增長(zhǎng)最快的電池供應(yīng)商。到2025年，LGChem有望替代松下，成為電池制造五巨頭之首。

原因不難理解，全球內(nèi)燃機(jī)廠商都不太可能投奔NCA的懷抱，NCM的市場(chǎng)份額將逐漸被其余四家巨頭蠶食。

此外，電池制造市場(chǎng)的寡頭格局形成后，有望在較長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)持續(xù)。首先，傳統(tǒng)汽車(chē)制造商若自建電池廠，在成本上幾乎不可能趕上亞洲的龍頭。

他們更傾向于參股或合資的形式與現(xiàn)有寡頭進(jìn)行合作，以穩(wěn)定自身的供應(yīng)鏈狀況、降低物流成本、控制原材料的供給等。

其次，預(yù)計(jì)到2021年，松下、LGChem、三星SDI、SKInnovation和寧德時(shí)代的產(chǎn)能將超過(guò)50GWh，這對(duì)新進(jìn)者而言幾乎是不可逾越的成本壁壘。

根據(jù)他們迄今為止的FID，屆時(shí)能進(jìn)行商業(yè)化生產(chǎn)的產(chǎn)能也僅有2到5Gwh。

綜上所述，寧德時(shí)代值得保持關(guān)注。

技術(shù)差異

寧德時(shí)代方形電芯最復(fù)雜，制造成本占比最低

繼續(xù)梳理瑞銀的動(dòng)力電池研究報(bào)告。

在拆解的電池樣品中，包含了寶馬I3的三星牌94Ah電芯，通用Bolt的LG牌軟包電芯，特斯拉的松下牌圓柱電芯，以及不同國(guó)產(chǎn)BEV所使用的寧德時(shí)代牌方形電芯。

【1】不同電芯的綜合狀況對(duì)比

從電芯的角度看，松下圓柱電芯的成本優(yōu)勢(shì)非常明顯。

從體積比能量的角度排序，NCA也是明顯領(lǐng)先。

另外，若從重量比能量的角度看，LG的軟包電芯超越了松下的圓柱電芯奪得冠軍。

【2】尋找成本差異的根源

為什么NCA的成本優(yōu)勢(shì)那么明顯？這要?dú)w功于松下電池的高鎳低鈷技術(shù)。下圖比較了各類(lèi)電芯正極材料的成分結(jié)構(gòu)。

正是因?yàn)楦哝嚨外挘瑢?dǎo)致NCA電芯的直接材料成本具有無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)。

進(jìn)而創(chuàng)造出了度電成本的領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)。

在第一章節(jié)中提到，隨著韓國(guó)及中國(guó)的廠商不斷獲得規(guī)模效應(yīng)，未來(lái)兩三年內(nèi)，他們的成本的差距會(huì)逐漸縮小至10%的水平。但至少要等到2020年初，當(dāng)NMC811電池成為主流產(chǎn)品，屆時(shí)才有機(jī)會(huì)進(jìn)一步消除成本上的差距。

如果僅看規(guī)模效應(yīng)的影響，LG化學(xué)的降本潛力最大，可以帶來(lái)18%的成本削減效果。需要注意的是，瑞銀的模型假設(shè)未來(lái)有更高的產(chǎn)能利用率、設(shè)備效率提升會(huì)帶來(lái)更高的生產(chǎn)吞吐量、規(guī)模增加會(huì)降低原材料采購(gòu)的成本、以及更低的研發(fā)銷(xiāo)售比。

如此看來(lái)，規(guī)模效應(yīng)可以使LG化學(xué)和三星在未來(lái)更有競(jìng)爭(zhēng)的底氣。

此外，除了原材料成本的差異，我們還有必要關(guān)注制造成本的差異。按照生產(chǎn)的復(fù)雜性排序，方形電芯需要最多的工序，將近30個(gè)。大量的零件需要許多二級(jí)供應(yīng)商的配合。

相比之下，圓柱電芯的工藝最簡(jiǎn)單，因此可以帶來(lái)最高的產(chǎn)線(xiàn)利用率。在制造過(guò)程中，每個(gè)環(huán)節(jié)的設(shè)備利用率都不會(huì)低于80%的水平，而其他類(lèi)型電芯的制造環(huán)節(jié)中，會(huì)出現(xiàn)60%或更低的設(shè)備利用率，因此而產(chǎn)生瓶頸。

如果排除原材料成本的影響，僅看總制造成本的占比，寧德時(shí)代則具有最大的優(yōu)勢(shì)。

這個(gè)結(jié)論有點(diǎn)意思。前面提到寧德時(shí)代生產(chǎn)的方形電芯擁有最高的制造復(fù)雜性，為何其制造成本的占比卻最低？

繼續(xù)分解制造成本的結(jié)構(gòu)可以看出，寧德時(shí)代的勞動(dòng)力成本僅為1.5美元/千瓦時(shí)，而競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的工廠由于選址問(wèn)題，人力成本高于寧德時(shí)代好幾倍的水平。

這一次，中國(guó)勞動(dòng)力的顯著優(yōu)勢(shì)繼續(xù)發(fā)揮了作用。如果剔除人力成本的因素，NCA技術(shù)的制造成本依然是最低的。

另外，寧德時(shí)代的制造成本優(yōu)勢(shì)，不僅現(xiàn)在有，將來(lái)隨著規(guī)模的增長(zhǎng)，還會(huì)變的更明顯。下面是瑞銀的預(yù)測(cè)：

不過(guò)，對(duì)于另外三家競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手而言，不會(huì)放過(guò)降低成本的機(jī)會(huì)，也不會(huì)放任寧德時(shí)代的人力成本優(yōu)勢(shì)不管。最直接的辦法是，直接在中國(guó)建廠，以消除寧德時(shí)代的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。他們采取這一舉措后，選址對(duì)制造成本的影響如下：

如上圖所示，若剔除人力成本的影響，特斯拉將再次領(lǐng)先，而LG化學(xué)和三星的制造成本將接近寧德時(shí)代的水平。

【3】關(guān)于電池成本下降的預(yù)期

瑞銀認(rèn)為，未來(lái)兩三年電芯成本的降幅可以達(dá)到6%-18%。隨著2020年NCM811開(kāi)始進(jìn)入普及階段，屆時(shí)有望實(shí)現(xiàn)100美元/千瓦時(shí)的目標(biāo)。

首先，規(guī)模效應(yīng)上升到一定水平就會(huì)保持穩(wěn)定。在理想狀況下，固定資產(chǎn)的成本只占電芯總成本的10%-15%，而材料成本占到總成本的56%-66%。

其次，未來(lái)成本的下降主要來(lái)自正極材料的選擇，考驗(yàn)廠商高鎳低鈷的技術(shù)。LG化學(xué)、三星和寧德代都預(yù)期在2020/2021向NCM811邁進(jìn)，屆時(shí)會(huì)因此而帶來(lái)11%-24%的降本效應(yīng)。松下由于已經(jīng)采用了高鎳低估的NCA技術(shù)，成本反而難以繼續(xù)下降。

第三，未來(lái)紛紛建立的中國(guó)電池廠，都會(huì)受益于低廉的勞動(dòng)力而使成本下降約7美元/千瓦時(shí)。

第四，研發(fā)費(fèi)用的營(yíng)收占比目標(biāo)在8%-10%的水平，但明年可能降至5%。這是由于大多數(shù)公司研發(fā)支出的絕對(duì)投入量會(huì)保持不變，而營(yíng)收卻不斷增長(zhǎng)所致。

綜合而言，瑞銀預(yù)期主流公司能在2021/2022年能實(shí)現(xiàn)100美元/千瓦時(shí)的目標(biāo)，不過(guò)松下的成本明年就可以實(shí)現(xiàn)104美元/千瓦時(shí)的水平。

綜上所述，我們對(duì)主流廠商的電芯技術(shù)差異有了基本的了解。接下來(lái)還會(huì)繼續(xù)細(xì)探不同廠商關(guān)于電池管理系統(tǒng)以及制造過(guò)程的差異。

電池管理系統(tǒng)：特斯拉一騎絕塵

繼續(xù)整理關(guān)于電池管理系統(tǒng)的資料。看完資料，不禁對(duì)特斯拉的電池管理系統(tǒng)豎起了大拇指，果真牛！

【1】沒(méi)有完美，只有取舍

在電池設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，廠商可以通過(guò)調(diào)整正極、負(fù)極和電解液的材料來(lái)達(dá)到不同的目的。不過(guò)，凡事都有取舍，完美電池并不存在。

如果要強(qiáng)調(diào)安全性，那么就要犧牲能量密度，如果要獲得重量方面的優(yōu)勢(shì)，那么就會(huì)導(dǎo)致更高的成本。

總之，廠商需要在能量密度、安全性、重量、電壓水平、成本等方面做好平衡，一方面最大化自己選擇的優(yōu)勢(shì)，另一方面又要優(yōu)化電池系統(tǒng)的整體表現(xiàn)，提升屬性取舍所造成的短板。

【2】剖析特斯拉的BMS

瑞銀的拆解實(shí)驗(yàn)顯示，特斯拉的電池管理系統(tǒng)是當(dāng)今最成熟的系統(tǒng)。

得益于深度學(xué)習(xí)和人工智能的充分應(yīng)用，特斯拉的BMS可以不斷獲得實(shí)際駕駛的大數(shù)據(jù)，然后對(duì)算法進(jìn)行自我強(qiáng)化，從而使特斯拉電池組的續(xù)航時(shí)間相對(duì)更長(zhǎng)。

續(xù)航里程是目前電動(dòng)汽車(chē)滲透率提升所面臨的主要問(wèn)題，而特斯拉依靠領(lǐng)先的設(shè)計(jì)概念，在這一點(diǎn)上已顯露出差異化的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

特斯拉Model3的BMS具有以下五大物理特性：

①4416顆低容量的小電池支撐起75千瓦時(shí)的系統(tǒng)。使用大量小電芯的好處是：更易保持電池系統(tǒng)的整體穩(wěn)定性；可增加對(duì)未來(lái)設(shè)計(jì)及材料變化的適應(yīng)性；可彌補(bǔ)材料的負(fù)面屬性。下圖為拆自Model3的電池包：

②特斯拉自己研制的半導(dǎo)體和軟件是實(shí)現(xiàn)精確管理的關(guān)鍵要素。基于內(nèi)部研發(fā)的技術(shù)，特斯拉可以對(duì)每一顆電芯進(jìn)行溫度管理。

特斯拉研制的兩個(gè)芯片分別叫蝙蝠俠和羅賓漢，他們的具體功能依然是神秘的。

但瑞銀推測(cè)，只有38針的羅賓漢負(fù)責(zé)收集數(shù)據(jù)，而擁有64針的蝙蝠俠負(fù)責(zé)處理羅賓漢送過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)、監(jiān)測(cè)電池的充電狀態(tài)、管理電芯的平衡及統(tǒng)籌多系統(tǒng)的數(shù)據(jù)共享與合作。

③采用兩階段法進(jìn)行電芯平衡，這對(duì)串聯(lián)很重要。

假如沒(méi)有電芯平衡技術(shù)，不同電芯的電量會(huì)出現(xiàn)較大的差異，在充電時(shí)，同一組電芯有的充滿(mǎn)至100%，而有的可能只充了60%，這時(shí)候?yàn)楸苊饫^續(xù)充電而造成溫度失控，就不得不停止充電，從而造成了容量的浪費(fèi)。

而特斯拉一方面對(duì)大量的電芯進(jìn)行篩選和分類(lèi)，將質(zhì)量相近的電芯捆綁在一起使用，另一方面采用了精確控制的電芯平衡技術(shù)，使得不同電芯組之間在并聯(lián)時(shí)的電壓差異只有2-3mV，相當(dāng)于只有0.05-0.08%的偏差。

通過(guò)這些努力，特斯拉的電池組不僅獲得了更高的利用效率，還具備了相對(duì)較低的衰減速度。

再說(shuō)說(shuō)兩階段的電芯主動(dòng)平衡技術(shù)。實(shí)際上，蝙蝠俠與羅賓漢的CP組合并不是只有一對(duì)，而是擁有多對(duì)。

首先，在每個(gè)模組的基板上都會(huì)有他們的身影，從而在模組層面實(shí)現(xiàn)精確控制。

然后在高電壓控制面板上，蝙蝠俠與羅賓漢會(huì)再次發(fā)揮作用，使四個(gè)電池模組實(shí)現(xiàn)同步運(yùn)作，進(jìn)一步提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

④NCA電池的弱點(diǎn)在于相對(duì)易燃性，但特斯拉通過(guò)使用不導(dǎo)熱材料以及嵌入溫度計(jì)的設(shè)計(jì)，降低了該弱點(diǎn)的影響。

⑤特斯拉可以積累與BMS建設(shè)相關(guān)的所有數(shù)據(jù)，包括駕駛、充電、電池溫度、電池容量變動(dòng)等。

稍微懂一點(diǎn)深度學(xué)習(xí)和人工智能的朋友應(yīng)該知道，這一點(diǎn)是多么的重要。

而且，電池是能力儲(chǔ)存及釋放的裝置，會(huì)循序一定的化學(xué)反應(yīng)及物理定律，這些數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)是可以被經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)所驗(yàn)證的，因此特斯拉設(shè)計(jì)的BMS在未來(lái)仍具有很大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

五大特性帶來(lái)了以下六大優(yōu)勢(shì)：

①市面上的多數(shù)電動(dòng)汽車(chē)，在使用的4至8年內(nèi)，電池容量會(huì)下降至80%以下，但大多數(shù)特斯拉的產(chǎn)品仍能保持在90%以上。

上圖是特斯拉ModelS用戶(hù)的電池使用數(shù)據(jù)圖，在行使10萬(wàn)公里后，電池容量下降至90%-95%，行使20-30萬(wàn)公里后，電池容量仍在90%以上。電池的容量雖然在衰減，但特斯拉的衰減率確實(shí)令人滿(mǎn)意。

相比之下，日產(chǎn)Leaf的電池表現(xiàn)就差多了。由于電池包的不成熟設(shè)計(jì)（沒(méi)有液冷系統(tǒng)），Leaf電池的衰減速度是出了名的快。

②特斯拉BMS的設(shè)計(jì)理念是允許出錯(cuò)的，因此具有很高的風(fēng)險(xiǎn)容忍度。

系統(tǒng)事先已假定電芯會(huì)以一定的速率出現(xiàn)故障，所以會(huì)最大限度利用大數(shù)據(jù)來(lái)維護(hù)和管理大量的電芯，導(dǎo)致即使有一定程度的電芯出現(xiàn)故障，對(duì)整體系統(tǒng)的影響也會(huì)很小。由于使用了大量的小電芯，從統(tǒng)計(jì)上看，更容易減少不可控的范圍。

特斯拉的車(chē)型比其他品牌的車(chē)型多出了10倍的電芯數(shù)量，同樣損壞一定數(shù)量的電芯，特斯拉的系統(tǒng)不痛不癢，而其他廠商的系統(tǒng)可能就崩潰了。在傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法中，電芯的故障是“不可接受的”，因此他們會(huì)嚴(yán)格要求電池供應(yīng)商的供貨質(zhì)量，希望將故障率降至零。

③基于BMS的設(shè)計(jì)框架，電池系統(tǒng)容量的增加可謂輕而易舉。特斯拉系統(tǒng)可使用相同的電池來(lái)滿(mǎn)足轎車(chē)、卡車(chē)、跑車(chē)、SUVs及其他類(lèi)型汽車(chē)的需求，只需調(diào)整并聯(lián)和串聯(lián)的配置即可。

④盡管NCA電池相對(duì)易燃，但依靠大數(shù)據(jù)的BMS可以防止金屬沉積的形成以及溫度的升高，從而使電芯容量的利用程度能夠接近極限水平。

⑤在采用固態(tài)電池的情景下，差異化的電芯平衡技術(shù)將顯得更為重要。Model3具備的技術(shù)，例如自行設(shè)計(jì)的控制芯片及軟件、兩階段電芯平衡管理，以后將產(chǎn)生更為重要的作用。

⑥特斯拉的精控軟件及硬件是自行研制的，而傳統(tǒng)的汽車(chē)生產(chǎn)商大多將其外包給軟件及半導(dǎo)體公司，這使得特斯拉更有能力應(yīng)對(duì)未來(lái)市場(chǎng)的變化。

【3】特斯拉的BMS可補(bǔ)償電芯設(shè)計(jì)的短板

①不斷優(yōu)化和升級(jí)。

特斯拉的電芯無(wú)論在材料還是形狀，都在追求更高的能量密度，輔以先進(jìn)的電池管理系統(tǒng)來(lái)彌補(bǔ)電芯設(shè)計(jì)的短板。事實(shí)上，特斯拉BMS的調(diào)整每天都在進(jìn)行，并通過(guò)遠(yuǎn)程管理進(jìn)行升級(jí)。

②人工智能算法的優(yōu)勢(shì)或?qū)U(kuò)大。

特斯拉將與亞馬遜合建一座4.8MWh的儲(chǔ)能系統(tǒng)，屆時(shí)特斯拉將獲得為CPUs、DRAMs、空調(diào)等電子元件供電的大數(shù)據(jù)。

特斯拉已經(jīng)擁有利用人工智能來(lái)管理大型數(shù)據(jù)中心的豐富經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合即將獲得的更高量級(jí)的數(shù)據(jù)，特斯拉可以輕松獲得關(guān)于新想法的算法，或是僅通過(guò)汽車(chē)行駛數(shù)據(jù)無(wú)法獲得的先進(jìn)技術(shù)。

③電池利用效率仍有提升空間。

隨著特斯拉BMS精控管理能力的提升，有望通過(guò)降低安全裕度來(lái)實(shí)現(xiàn)電池組容量的提升。事實(shí)已證明，特斯拉有能力通過(guò)軟件的管理來(lái)控制汽車(chē)的可用容量。

例如在去年9月的佛羅里達(dá)颶風(fēng)來(lái)臨時(shí)，特斯拉為車(chē)主提升了電容15千瓦時(shí)，可額外行駛48公里的里程。

【4】特斯拉電池包的弱點(diǎn)

上面說(shuō)了許多特斯拉BMS的厲害之處，但其弱點(diǎn)也是十分明顯的。

①電芯的安全性相對(duì)較差。

特斯拉使用的NCA電芯更易燃，這是無(wú)法否認(rèn)的。過(guò)去，ModelS和ModelX都發(fā)生過(guò)多起燃燒事故。事實(shí)證明，火勢(shì)一旦蔓延到電池包，燃燒很容易就會(huì)加劇。因?yàn)殡姵乩锍錆M(mǎn)了液態(tài)的乙二醇，這是容易導(dǎo)熱的材料。

不過(guò)，在新款的Model3中，所有的電芯都用阻燃材料做了固定，相比過(guò)往的ModelS和ModelX而言，變得更難燃燒。

②模組更換成本高。

一般而言，在并聯(lián)電路中，壞一些電芯并不會(huì)影響電池包的整體性能，但如果是模組損壞了，更換模組的成本會(huì)比Bolt更貴一些。因?yàn)锽olt有10個(gè)模組，而特斯拉只有4個(gè)模組。

③有瞬間失控的風(fēng)險(xiǎn)。

特斯拉擁有卓越的電力控制技術(shù)，能夠?qū)⑺袛?shù)據(jù)聚合，并優(yōu)化整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)作表現(xiàn)。但問(wèn)題是，電力控制系統(tǒng)也是需要電力供應(yīng)的。

一旦出現(xiàn)短暫的電力缺失，電力控制系統(tǒng)有可能不能及時(shí)激活，從而使安全保護(hù)和溫度控制的功能失效。

④網(wǎng)絡(luò)安全風(fēng)險(xiǎn)。

隨著汽車(chē)通信網(wǎng)絡(luò)的普及，惡意軟件和病毒所帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)也會(huì)增加。這些程序可能有機(jī)會(huì)重寫(xiě)電池管理系統(tǒng)的程序，通過(guò)停用功能、突然改變電池容量來(lái)導(dǎo)致電池變形或著火。

【5】雪佛蘭的Bolt又如何？

Bolt的BMS與特斯拉相比，有六個(gè)方面的差異值得注意：

①特斯拉的芯片是自行設(shè)計(jì)的，而B(niǎo)olt的芯片卻是外購(gòu)的。

例如，BoltBMS中監(jiān)控電壓及溫度的芯片是LG化學(xué)設(shè)計(jì)的，然后交由半導(dǎo)體制造商ST微電子生產(chǎn)。自行設(shè)計(jì)的產(chǎn)品可以有更好的適應(yīng)性及更快速的調(diào)整能力。

②Model3擁有18個(gè)BMSMCUs，而B(niǎo)olt有25個(gè)。

通過(guò)估算，Model3的BMSMCUs價(jià)值72美元一個(gè)，而B(niǎo)olt使用的MCUs價(jià)值84美元一個(gè)，差別不大。不過(guò)不排除特斯拉的成本更高，因?yàn)閷?zhuān)利費(fèi)用沒(méi)有包含在估算模型內(nèi)。

③Model3的電芯平衡采用兩階段法，而B(niǎo)olt只有一個(gè)階段。

由于Bolt只有單階段的電芯平衡，如果增加電池容量，則容易會(huì)造成電芯平衡精確度的失衡，從而帶來(lái)更快的衰減速度。

④特斯拉的BMS是分布式的，而B(niǎo)olt的BMS是集中式的。

特斯拉為了保險(xiǎn)起見(jiàn)，安裝了兩個(gè)BMS的控制芯片，即使一個(gè)出現(xiàn)了故障，整個(gè)系統(tǒng)依然能夠正常運(yùn)作。而集中式的BMS可能會(huì)有較低的抗風(fēng)險(xiǎn)能力。

綜合而言，特斯拉的BMS確實(shí)非常優(yōu)秀。

以上，對(duì)瑞銀這份動(dòng)力電池廠商報(bào)告的拆解告一段落。未盡及不足之處，歡迎文后指正。