電池包及汽車底盤演進(jìn)路線展望

1、2目錄專 業(yè) 領(lǐng) 先 深 度 誠 信CONTENTS中 泰 證 券 研 究 所1. 由CTP到CTC，集成化、模塊化進(jìn)一步加強(qiáng)2.集成化化&線控技術(shù)加持，滑板底盤重塑供應(yīng)鏈格局3.產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)芤鏄?biāo)的：阿爾特、伯特利、拓普集團(tuán)3目錄CONTECONTENTS中 泰所 領(lǐng) 先 深 度 1由CTP到CTC，集成化、模塊化 進(jìn)一步加強(qiáng)CTM：傳統(tǒng)電池包形式是由電芯組成模組再組成電池包，從下部與車身地板組裝。CTP：電池集成方案取消模組結(jié)構(gòu)，由電芯直接組成電池包，電池包集成到車身地板上作為整車結(jié)構(gòu)件的一部分。CTC：直接將電芯集成在地板框架內(nèi)部，將地板上下板作為電池殼體。電芯增加一個功能，作為整車結(jié)構(gòu)件的一

2、部分。驅(qū)動原因：提升電池利用效率，同時減少零件數(shù)量，增加空間，減輕電池組的質(zhì)量，由此提高電池能量密度和降低成本。1.1 電池發(fā)展路徑: CTM CTP CTC資料來源：電動勢，CTC集成技術(shù)在電動汽車電池布置中的應(yīng)用，中泰證券研究所整理CTM方案CTP方案CTC方案基本概念電芯模組電池包車身電芯電池包車身電芯車身空間利用 率低高高集成方案先電池本身集成，再安裝到 車身上先電池本身集成，再安 裝到車身上電池包有獨立上蓋 可代替車身地板車身地板作為 電池上蓋空間利用 率/車內(nèi)空間無變化，電池 包內(nèi)空間利用率增加地板內(nèi)空間被利用，進(jìn)一步增加空 間利用率電池電量/電量增加約10-15/電量再增加約5

3、10電池是否 承載載荷否否是可維修性可單獨更換模組只能更換電池包只能更換電池包更換電池包且 重新密封圖表1：技術(shù)路線往簡化發(fā)展， CTC方案空間利用率最高、電池電量顯著提升42022年6月，寧德時代正式發(fā)布了CTP 3.0麒麟電池，系 統(tǒng)集成度創(chuàng)全球新高，體積利用率破72 ，能量密度可 達(dá)255Wh/kg，可實現(xiàn)整車1000公里續(xù)航，將于2023年量 產(chǎn)上市。通過全球首創(chuàng)的電芯大面冷卻技術(shù)，麒麟電池可支持5分鐘快速熱啟動及10分鐘快充。資料來源：寧德時代，高工鋰電，中泰證券研究所整理 1.2 當(dāng)前：CTP為主，寧德時代的大模組方案2019年9月，由北汽新能源與寧德時代攜手打造的全球 首款CTP

4、電池包中國藍(lán)谷正式發(fā)布，搭載于北汽EU5 車型。較傳統(tǒng)電池包，其CTP電池包體積利用率提高了15 -20 ， 電池包零部件數(shù)量減少40 ，生產(chǎn)效率提升了50 ，能量 密度可達(dá)到200Wh/kg以上。圖表2：寧德時代第一代CTP技術(shù)/寧德時代CTP 3.0麒麟電池51.2 當(dāng)前：CTP為主，比亞迪取消模組方案2020年3月，比亞迪發(fā)布其創(chuàng)新技術(shù)刀片電池。比亞迪刀片電池將電芯寬度無限拉長，厚度做薄，實現(xiàn)900mm甚至將近1m 的超長電芯，與傳統(tǒng)方形電池相比，呈現(xiàn)扁平和長條形狀。比亞迪CTP技術(shù)能將電池容量提高20 30 ，電池壽命延長 20 30 。刀片電池基于磷酸鐵鋰技術(shù)的創(chuàng)新，具有啟動放熱溫度

5、高、溫升慢、產(chǎn)熱少、不釋氧等優(yōu)點。同時，刀片電池安全性較 高，通過針刺實驗，穿透后無明火、無煙，電池表面溫度在30至60C（三元電池針刺瞬間表面溫度超500C，且劇烈 燃燒）。圖表3：比亞迪刀片技術(shù)/比亞迪刀片電池電芯安裝方法資料來源：汽車動力總成，中國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會，中泰證券研究所整理61.3 未來：電池進(jìn)一步融合，車身、底盤兩種路線CTC電池集成方案主要有兩種，第一種是地板面板與電池包上 殼體合二為一，集成于電池，相當(dāng)于電池上殼體替代了中地板 的一部分結(jié)構(gòu)。圖表4：CTC集成與密封方案一第二種是地板面板與電池包上殼體合二為一，集成于車身，相 當(dāng)于將電池包的結(jié)構(gòu)分為上殼體和電池本體兩

6、個部分。通過密 封膠實現(xiàn)車身與電池本體的密封，底部通過安裝點與車身組裝。圖表5：CTC集成與密封方案二未來的CTC將不單是電池集成，而是融合三電系統(tǒng)、動力域、 熱管理、電子電氣及智駕等系統(tǒng)的高度模塊化的集成體。 CTC方案不再僅限于電池重新排布，還將納入電驅(qū)電控系統(tǒng)， 使得電池、電機(jī)、電控、車載充電機(jī)、DC/DC、底盤高度集 成，通過智能化動力域控制器，優(yōu)化動力分配、降低能耗。 這是未來的發(fā)展趨勢，要求主機(jī)廠、電池供應(yīng)商等必須具備 多項跨域的能力，車企大多要有具備電芯設(shè)計、三電系統(tǒng)高 度集成的能力。圖表6：CTC技術(shù)引領(lǐng)全球動力電池進(jìn)入3.0時代資料來源：CTC集成技術(shù)在電動汽車電池布置中的應(yīng)

7、用，觀察者網(wǎng)，零跑汽車，中泰證券研究所整理71.4 CTC技術(shù)路線一：取消車身底板2022年5月，比亞迪發(fā)布了CTB電池車身一體化技術(shù)，其原理為電池包上蓋替代車身底板，減少底板零部件。特點：比亞迪CTB刀片電池包的結(jié)構(gòu)靈感來源于蜂窩鋁結(jié)構(gòu)，刀片電池相鄰電芯先是緊密排列在一起，一排排的刀片 電芯組成的結(jié)構(gòu)就如蜂窩芯，再通過上蓋板和底板組成類蜂窩結(jié)構(gòu)。能夠順利通過50噸重卡碾壓的極端測試，車身扭 轉(zhuǎn)剛度輕松超過40000Nm/，動力電池的系統(tǒng)體積利用率提升至66 ，系統(tǒng)能量密度提升10 。圖表7：比亞迪CTB方案將電池三明治結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)檎嚾髦谓Y(jié)構(gòu)資料來源：比亞迪，中泰證券研究所整理8特斯拉CTC

8、方案，電池上蓋兼具密封電池和車身地板兩大功能。2021年， 特斯拉在柏林工廠展示了4680 Structural Battery（CTC） 方案 4680電池包，取消了模組設(shè)計，電芯密集排布在車輛底盤中，電池上蓋 肩負(fù)密封電池與車身地板兩項功能，座椅則可直接裝在電池包上。優(yōu)勢：特斯拉CTC方案具有減少支撐件、減輕整車質(zhì)量、提升整體電池容 量等優(yōu)勢，為車輛降低10 車重，增加14 續(xù)航里程，減少370個零件，單 位成本下降7 ，單位投資下降8 ，大幅提升汽車生產(chǎn)制造的效率。1.4 CTC技術(shù)路線一：取消車身底板拉電池包上蓋與電芯粘接，與座椅等車輛結(jié)構(gòu)件直接連接特 斯電芯之間填充樹脂材料，起到熱保

9、護(hù)和結(jié)構(gòu)性支撐的作用C將先前的鋁絲連接改為 Busbar連接，利用母排引腳將電連接和電池T管理系統(tǒng)的采集板直接連接C特點電池包一側(cè)配置了8個泄壓閥，加 強(qiáng)熱失控管理電芯間的蛇形管布置與車橋方向平 行，通過減少蛇形管長度而減少流 阻，增加冷卻均勻性圖表8：特斯拉4680電芯排列/座椅直接安裝在電池包上資料來源：牛車網(wǎng)，中泰證券研究所整理9原理：車身底板當(dāng)電池包上蓋板2022年5月，零跑汽車正式發(fā)布CTC電池底盤一體化技 術(shù)，該技術(shù)自2016年開始研發(fā)，由此成為國內(nèi)首發(fā)、 全球第二家發(fā)布的CTC技術(shù)。特點：零跑汽車的自研化成果，利用車身設(shè)計實現(xiàn)電 池密封，CTC技術(shù)借用底盤基本結(jié)構(gòu)，利用車身縱梁、

10、 橫梁形成完整的密封結(jié)構(gòu)，解決氣密難題，相對于傳 統(tǒng)汽車是一大創(chuàng)新。1.4 CTC技術(shù)路線二：取消電池包上蓋板圖表9：零跑汽車CTC技術(shù)引領(lǐng)全球動力電磁進(jìn)入3.0時代五大維度提升整車性能空間維度CTC技術(shù)為電池布置空間增加14.5，車身垂直空間增加10mm續(xù)航維度車輛綜合續(xù)航增加10，冬季保溫性能更加性能維度車身輕量化系數(shù)相比傳統(tǒng)方案提升20，車身扭轉(zhuǎn)剛度提升25適配度資料來源：零跑汽車，汽車電子設(shè)計，中泰證券研究所整理10零盤的CTC技術(shù)還有高適性、強(qiáng)擴(kuò)展特性，與整車匹配度高，可快速柔性化量產(chǎn)， 未來能夠適配各級別車型安全性能在開發(fā)過程中零跑就針對CTC技術(shù)進(jìn)行了多輪嚴(yán)苛試驗，將近30項試驗

11、中，有8項 安全測試結(jié)果遠(yuǎn)超國家標(biāo)準(zhǔn)11目錄CONTECONTENTS中 泰所 領(lǐng) 先 深 度 2集成化化&線控技術(shù)加持，滑板 底盤重塑供應(yīng)鏈格局非承載式車身：車架承載著整個車體，發(fā)動機(jī)、懸掛和車身都 安裝在車架上，車架上有用于固定車身的螺孔以及固定彈簧的 基座的一種底盤形式。即車輛在受到應(yīng)力時由底盤的大梁車架 來承受，車身不受力。滑板底盤并不等同于非承載式車身，但存在相似性：1）制造形式：同屬于上下分體式制造；2）完整的剛性結(jié)構(gòu)：底盤有獨立的結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度；3）獨立驅(qū)動能力：底盤集成了動力系統(tǒng)、懸架、制動和轉(zhuǎn)向，可以獨立行駛。且滑板底盤在以下方面優(yōu)于非承載式車身：1）滑板底盤以低地板結(jié)構(gòu)為主，重

12、心更低、穩(wěn)定性更強(qiáng)；2）滑板底盤中電池、電機(jī)與電控系統(tǒng)集成于底盤的中央。2.1 滑板底盤：底盤集成式、平臺化發(fā)展資料來源：悠跑科技，中國汽車供應(yīng)鏈峰會，淺談滑板底盤及其未來發(fā)展，中泰證券研究所整理滑板式底盤平臺能適配多種不同的車型，迅速滿足多元化車型需求， 應(yīng)用于乘用車、皮卡，甚至商用車領(lǐng)域，實現(xiàn)“一底盤多用”，滿 足不同場景需求。各平臺通用滑板底盤可實現(xiàn)車身和底盤的分離，上下車體獨立開發(fā)，降低成本， 縮短研發(fā)周期。上下車身解耦滑板式底盤平臺高度集成化，為上部車艙保留更多空間，將電池、 傳動系統(tǒng)、懸架、傳動、制動等系統(tǒng)部件提前整合在底盤上，為上 部車艙的開發(fā)提供更多可能。增加空間感圖表10：非

13、承載式車身結(jié)構(gòu)圖/悠跑“UP超級底盤”可實現(xiàn)“上下車體分解解耦開發(fā)”+“上下一體共同承載”122.2 技術(shù)前提：一體化、線控技術(shù)線控底盤使新能源汽車的上下車體解耦，因此線控底盤不僅是實現(xiàn)自動駕駛的關(guān)鍵，更是滑板底盤落地的技術(shù)基礎(chǔ)?；宓妆P 借鑒了原先應(yīng)用于航空的線控技術(shù)，將傳統(tǒng)的機(jī)械液壓轉(zhuǎn)向、制動等操縱結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)為使用電子信號控制，線控底盤技術(shù)將是滑板 底盤的核心技術(shù)之一。線控制動在傳統(tǒng)制動系統(tǒng)中加入了控制器、傳感器，如ABS防抱死技術(shù)，ECU通過傳感器判斷車輪是否抱死，并通過制動調(diào)節(jié)裝 置防止車輪抱死。線控轉(zhuǎn)向就是把依靠轉(zhuǎn)向管柱連接轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)實現(xiàn)轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)換成為通過傳感器檢測方向盤角度信號，并通過電腦

14、 控制伺服電機(jī)來實現(xiàn)驅(qū)動轉(zhuǎn)向的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。線控底盤和底盤控制是實現(xiàn)滑板底盤的技術(shù)關(guān)鍵點。上下車體的完全解耦還要求在底盤中設(shè)置獨立的中央處理單元，對行車姿 態(tài)進(jìn)行規(guī)范控制。同時，要將機(jī)械轉(zhuǎn)向制動改為線控，是滑板底盤需開發(fā)推進(jìn)的關(guān)鍵技術(shù)點。圖表11：線控技術(shù)是實現(xiàn)上下分體的核心/專注底盤的車身控制器是滑板底盤衍生的技術(shù)要求電池/底盤一體化：CTC電池 將電芯直接排布在底盤上， 取消了電池包的概念。一方 面，滑板底盤具備獨立的結(jié) 構(gòu)和強(qiáng)度，所以電芯承載的 載荷更??；另一方面，電芯 直接集成在底盤的設(shè)計既可 以安裝更多的電芯從而提升 整車的續(xù)航里程，也可以減 少電池包的成本。資料來源：頭豹研究院，中泰證

15、券研究所整理132.3 供應(yīng)鏈格局重塑：滑板底盤或?qū)⒅φ噺S加強(qiáng)話語權(quán)從CTP到CTC，車企主導(dǎo)權(quán)進(jìn)一步增強(qiáng)。由于CTP沒有突破Pack，技術(shù)未曾延伸到下游，電池企業(yè)仍然可以獨立完成開發(fā)。 而CTC的出現(xiàn)直接涉及汽車底盤，是整車最為關(guān)鍵的核心部件，電池廠/專業(yè)PACK企業(yè)難以獨立開發(fā)。與CTP技術(shù)相比，CTC 技術(shù)需要電池制造商在更早的階段介入車型設(shè)計中，則要求電池廠具備更強(qiáng)的研發(fā)設(shè)計能力，配合主機(jī)廠深度開發(fā)。因為 CTC并非只是集成電芯，而是融合三電的動力域?；宓妆P或?qū)⒅φ噺S拿回話語權(quán)。整車廠滑板底盤、智能底盤的推進(jìn)是主機(jī)廠發(fā)揮自身優(yōu)勢，入局新能源汽車“新三 化”的重要切入點。在電動

16、化的前半段，動力電池廠擁有Pack設(shè)計制造優(yōu)勢，但進(jìn)入CTC、滑板底盤階段，主動權(quán)逐步向 整車轉(zhuǎn)移，強(qiáng)勢主機(jī)廠將借助這一趨勢自主研發(fā)CTC技術(shù)和滑板底盤?；宓妆P的落地也可能改變現(xiàn)有產(chǎn) 業(yè)鏈形態(tài)?；宓妆P應(yīng)用落地后，主 機(jī)廠可能需要將目前主流的整車一體 式開發(fā)模式轉(zhuǎn)變?yōu)樯舷路煮w式開發(fā)， 或?qū)⒏淖兤嚨漠a(chǎn)業(yè)鏈形態(tài)?；宓?盤供應(yīng)商承擔(dān)底盤類的整體開發(fā)，而 主機(jī)廠將更多精力放在上車體系統(tǒng)、 用戶交互系統(tǒng)、自動駕駛系統(tǒng)、以及 品牌運營上。整車一體式開發(fā)的產(chǎn)業(yè)鏈形態(tài)消費者經(jīng)銷商主機(jī)廠整車一體化設(shè)計與制造零部件供應(yīng)商Tier1上下分體式開發(fā)的產(chǎn)業(yè)鏈形態(tài)C端消費者場景方（如無人運營車隊等）經(jīng)銷商主機(jī)廠上車

17、體、用戶交互系統(tǒng)、自動駕駛系統(tǒng)等開發(fā)滑板底盤Tier1其他零部件Tier1圖表12：滑板底盤或?qū)⑻嵘噺S話語權(quán)Tier2底盤各零部件及供應(yīng)商其他零部件Tier2資料來源：九章智駕，中泰證券研究所整理1415目錄CONTECONTENTS中 泰所 領(lǐng) 先 深 度 3產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)芤鏄?biāo)的公司于2022年2月18日發(fā)布公告，擬與公司董事長宣奇武先生、劉江峰先生、Faristar (HK) Investment Holding Limited 共同投資設(shè)立深圳壁虎創(chuàng)新科技有限公司以布局滑板底盤。在此基礎(chǔ)上，公司擬通過股權(quán)轉(zhuǎn)讓方式受讓持有天津博郡80.1 股權(quán)，積極探索整車ODM模式。未來，公司有望將整車

18、設(shè)計能力、核心動力零部件制造能力應(yīng)用于滑板底盤、ODM之上，從而整合其現(xiàn)有資源，由單一項目型企業(yè)向平臺整 合型企業(yè)邁進(jìn)。3.1 阿爾特（300825.SZ）：投資壁虎科技入局滑板底盤，向平臺型企業(yè)邁進(jìn)圖表13：公司在壁虎科技合計約持股14序號股東名稱出資比例認(rèn)繳出資額（萬元）1宣奇武0.04402阿爾特汽車技術(shù)股 份有限公司0.11003劉江峰0.636.3Faristar(HK)4Investment0.23230Holding Limited合計1資料來源：公司公告，中泰證券研究所整理100002017年2018年2019年2020年2021年圖表14：新能源整車設(shè)計為公司主業(yè)，設(shè)計能力突

19、出高端零部件燃油汽車整車設(shè)計新能源汽車整車設(shè)計其他1614億元12108642公司是國內(nèi)首先實現(xiàn)One-Box的線控制動系統(tǒng)批量生產(chǎn)自主品牌企業(yè)，主要的競爭對手為博世、采埃孚、大陸等。據(jù)公司公告，公司年產(chǎn)30萬套線控制動系統(tǒng)生產(chǎn)線已于2021年6月份投入使用，2021年共有3個車型批量生產(chǎn)，預(yù)計2022年將新增30萬套/年WCBS總成組裝生產(chǎn)線。3.2 伯特利（603596.SH)：One-Box線控國內(nèi)率先量產(chǎn)，造就國產(chǎn)制動龍頭圖表15：公司W(wǎng)CBS系統(tǒng)為首個量產(chǎn)的國產(chǎn)One-Box線控產(chǎn)品資料來源：汽車制動網(wǎng)，佐思汽研,中泰證券研究所整理圖表16：全球主要線控制動供應(yīng)商及產(chǎn)品梳理廠商產(chǎn)品名稱產(chǎn)品類型量產(chǎn)時間配套情況17博世iBoosterTwo-Box2013年保時捷918、上汽大眾新能源 產(chǎn)品、特斯拉全系、理想 ONE、領(lǐng)克01/03 PHEV、蔚 來全系、小鵬P7、小鵬G3等IPBOne-Box2020年比亞迪漢、凱迪拉克XT4大陸MK C1One-Box2016年阿爾法羅密歐Giulia、奧迪e- tron、寶馬X5、寶馬X7EBBTwo-Box采埃孚IBCOne-Box2018年通用K2XX平臺SPACE DRIVE舍弗勒One-Box2018年大眾、保時捷、奔馳伯特利WCBSOne-Box20