新能源汽车成本结构_新能源汽车电池成本分析 - 全文

新能源汽车成本结构分析

1、新能源汽车成本构成

新能源汽车成本结构_新能源汽车电池成本分析

--电池：40%；

--电机：15%；

--电控：12%；

--电驱动零部件：8%；

--其它：25%

新能源汽车成本结构_新能源汽车电池成本分析

2、锂电池成本构成

锂电池成本构成：

--材料：70%，

--人工、水电： 20%；

--折旧：10%。

原材料中：

--正极：30%-40%；

--隔膜：15%-30%；

--电解液：20%-30%；

--负极：5%-15%

3、主要厂商

电池：

--正极：

新能源汽车成本结构_新能源汽车电池成本分析

--隔膜：

--电解液：

--负极：

新能源汽车成本结构_新能源汽车电池成本分析

电机电控：

永磁电机是使用最广泛的新能源汽车电机。电机驱动系统作为新能源汽车的主要执行结构，是新能源汽车核心系统之一，具有较高的技术难度及制造门槛。驱动电机系统的性能决定了爬坡能力、加速能力以及最高车速等汽车行驶的主要性能指标。由于电动汽车对电机的要求不断变化，电机的技术路线也经过多次变革。

在国内电机市场，目前国内主要电动车企业主要采用国内电驱动产品，其中主要的参与者可以分为三类：

1）具有其他领域电机生产经验的传统的电机企业，未来有望转型做新能源汽车电机，如$大洋电机（SZ002249）$ 、$信质电机（SZ002664）$ 等；

2）专注于制作新能源汽车电驱动系统，如上海电驱动、上海大郡、北京精进等；

3）整车企业，主要以$比亚迪（SZ002594）$ 为主，实现全产业链自给。

在国内市场，目前比亚迪（SZ002594）和上海电驱动占据了半壁江山，比亚迪所占市场份额约在25%~30%；上海电驱动市场份额大约在20%~23%。

　　新能源汽车零部件成本结构

　　电动汽车最大的成本在电池、电机、电控“三大电”系统，其中动力电池成本首当其冲。国内外新能源汽车行业巨头特斯拉、BYD均战略性扩建了动力电池工厂，以保证相应的产能，事实上，这两家电动车企业的产销规模位列世界前列，而BYD动力电池的装机量为国内乃至世界的佼佼者。得动力电池者得新能源汽车市场也。

　　目前，国内动力电池技术不断进步，电池品质区隔度逐步提升，规模优势下的成本差异也不断增大，行业集中度逐渐提升，寡头竞争的苗头显现。从市场统计看，2015 年动力电池行业CR5为 59%，2016年提升到 68%，电池企业加速集中，联合主机厂的趋势不可逆转；从企业合资合作动态看，北汽与韩国SK、国轩高科合资，A123与上汽、广汽合资合作，主流电池企业与知名整车企业的合作关系日益紧密，而本次上汽与宁德时代的合资将进一步催化行业的强强联合。

新能源汽车电池成本分析

与传统燃油车相比，新能源汽车的动力系统多出了电机、电池等几个核心部件，于是消费者在选购新能源汽车时，电池技术也是一个值得关注的点，电池技术的强弱不仅直接影响节能效率、续航里程，而且还关乎着安全问题。君不见，三星手机那小小电池的爆炸都能伤及人身，更何况成百上千倍大小的汽车动力系统电池？

电池技术是一个很复杂的系统工程，当下主流新能源车型的电池包技术差异，主要体现在电池管理系统、高压安全管理和热管理三个方面。为了便于理解，可以从目前主流的纯电动、串联式混动、功率分流（行星齿轮）式混动类别进行分析，其中最具代表性的车型有特斯拉、宝马i3与别克VELITE5。

1.老道的通用宝马，青涩的特斯拉

电池管理系统（BMS）是电池包的核心，承担着对电池所有参数的读取以及电池热、均衡方面的工作。换句话说，电池管理系统的可靠性直接关系到整个电池包的可靠性以及安全性。在BMS系统的技术差异主要在3个方面：骨骼（硬件电路板）、心脏（芯片）与神经网络（系统架构）。

大概是出于IT公司背景，特斯拉的硬件电路板所采用的接插件并非汽车级，两个插排更像是调试接口，这种接口在IT产品上经常使用，但在粉尘、振动等恶劣的汽车运行环境中使用，是否会产生问题，那仍是一个未知数。如果不是亲眼看到这块来自于拆车实拍的板子，很难让人相信特斯拉的心如此之大，敢用这样不满足汽车级安全要求标准的电路板。

传统车企在这方面采用的是另一套思路，比如通用在别克VELITE5上用的BMS电路板，布局相对工整，使用的接插件也都是汽车级，可以满足车辆使用和运输过程中震动、温度、腐蚀等苛刻环境。

而对于BMS的“心脏”——一芯片，特斯拉的IT基因同样促使他们使用了一些IT行业的芯片，比如DSP、ARM、FPGA等。这些工业级芯片虽然速度很快，性能很强，但由于没有汽车级的试验认证，能否保证在各种恶劣的环境下稳定工作，这同样有待考证。

通用和宝马则“保守”地使用传统汽车级芯片，单片机一般都是飞思卡尔或者Infineon这样的传统汽车芯片，硬件设计满足ISO26262的ASIL C等级以上。另外，通用汽车做BMS的团队和原动力总成是同一个团队，使用的硬件平台也是动力总成平台，经过了发动机好几十年的经验积累，稳定可靠是非常有保障的。

至于系统架构方面，通用和宝马都采用了分布式管理系统，通过主BMS对各个模组控制器（CSC）进行管理，一般有8个模组控制器，通过CAN总线进行连接。

按照汽车行业的传统，为了保证CSC通讯不失效，通用和宝马都采用了菊花链式的总线布局。通用则更为谨慎，VELITE 5为了防止CAN总线出现故障，使用了双路CAN总线备份的策略。这样一来成本高出不少，但是确实起到了安全可靠的效果。这种谨慎的设计方法，可以理解为相对保守，但这种把钱花在了消费者身上的做法，又有何不妥呢？

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相比之下，特斯拉就显得简单很多，16个模组仅通过一条CAN线连接，采用总线形式。从实物图中可以看到，特斯拉的模块组控制器很简单，主芯片仅为一块8051。非业内人士也许认为这一块电路板绿油油的挺好看，反正又不是戴在头上，但业内人士能看出来，这种使用低成本芯片、单条CAN总线的省成本做法，会使电路设计削弱了一定的安全性。

2.高压安全管理：一分钱一分货

出于维修保养、以及在紧急情况下切断高压、保护乘客安全的需要，每个电池包都要设计高压切断装置。打个比方，汽车电池里的高压切断装置就像是家里的总闸保险丝。而在这个设计上，不同车企也有不同的技术路线。

特斯拉和宝马i3都采用了维修开关，通过断开电池高压继电器的供电，从而使得继电器无法保持结合。这种方法虽然比较简单，通过断开低压的方式断开高压，但是在电池包继电器粘连的情况下，无法断开整车和高压之间的连接，在出现事故时无法从根本上杜绝高压触电的危险。之所以选择该方案，主要是因为成本低廉（只是一个低压接插件的成本），而且不用考虑开关的高压防护，机械设计上也比较简单。

用的方案则比较符合安全至上的传统，一直使用电池包内MSD（Manual Service Disconnect）的方案。这种原理上是直接断开高压电池和外界的连接，即使高压继电器粘连了，也能通过MSD断开连接，较为可靠。但是因为MSD直接切断高压，所需要的防护等级很高，机械锁止机构也比较复杂，因而大大增加了成本。

高压电池包的继电器诊断是一个很关键的问题，在这方面不同的整车厂也有不同的策略。特斯拉采用的是双触电继电器，即实际为一大一小两个继电器，同步运行。大的继电器用于导通电池包高压，而小的继电器直接接回BMS做诊断。这种思想很简单，两个同步的继电器状态应该一致。更重要的是，这种方案结构简单，节约了成本。但是在实际使用中，无法避免两个继电器不同步的失效模式，可能会触发误诊断或者漏诊断。

别克VELITE5使用的继电器诊断方案则比较严谨，通过测量继电器内、外端对地的电压，结合主动放电状态，计算当前每个继电器的状态。这种方案可以确保稳定可靠。

安全问题就是汽车企业的黑天鹅。忽视安全问题，也许像是挣脱了枷锁，可以发展得更快，但也面临着发展道路戛然而止的风险（也可能风险未爆发，从而取得先机，这叫“机会主义路线”）。特斯拉在这方面，未免有些冒进了。

3.热管理：温差越小、寿命越长

电池的性能很大程度上取决于一致性：一方面是电池本体的一致性，另一方面是工作环境（主要是温度）的一致性。换句话说，即使电池本体一致性非常好，但如果工作在不同的温度环境中，其性能也会显著下降，因此，热管理是电池技术中非常重要的一方面。在热管理方面，不同的厂家也有不同的思路。

通俗点说，电池的原理符合木桶原理，也就是说性能取决于温度环境最差的那个单体，所以电池的温度均衡性在很大程度上决定了电池包的性能，而电池热均衡性向来是电池包热管理设计的难点。

通用的VELITE5电池集成技术来源于第二代Volt电池管理的技术基础，是目前电池集成与管理方面的较高水平：由3段96S2P电池（96个电芯Cell，每个电芯包含2个电芯对Cell Pair）组成，外部由高压压铸铝板进行相应的保护，内部还包含必须的高低压线束以及散热管Thermal Plumbing，并在电芯间加入了水冷散热鳍片，模块化设计使得可以灵活配置电池组的外形与容量。另外也设计了多种模式的热管理系统，可以用废热给电池加热，也可以用空调给电池冷却，设计非常节能和精妙，有效地增加了电池寿命和性能。

VELITE5独创的水冷散热鳍片设计，可以保证各个单体的均衡性，从而使得电池能够在-30~60度的范围内正常工作。使电池组内的温度差可控制在2°C以内，支持8年的电池组寿命保证期。

宝马的电池技术相对比较保守，采用了传统的片状设计，热管理仅仅通过底层的管路进行。这样导致的后果就是靠近底层的单体热交换较多，而远离底层的单体热交换较少，同时进水口和出水口附近单体温度偏差较大。所以i3的电池包正常工作范围只能到40度。不过整个电池包被分成了三组冷却，一定程度上解决了温度均衡问题。

新能源汽车成本结构_新能源汽车电池成本分析

再来看特斯拉的冷却系统，整个16个模组被分成两组，冷却水只有两进两出，经过8个电池组之后温差可能有5度以上，而且无散热鳞片设计，纵向的温差更加无法控制。这样的设计，时间长了电池性能会受到很大影响。作为一名工程师，在我看来，特斯拉独创性地管理几千节18650水平，已经是巨大的创新，电池管理水平已不低；但在通用这种“老司机”炫技一般的工程水平看来，还是略显稚嫩。

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