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工业行业:新能车前沿技术之一~CTP和CTC-220527(22页).pdf

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工业行业:新能车前沿技术之一~CTP和CTC-220527(22页).pdf

1、 免责声明和披露以及分析师声明是报告的一部分,请务必一起阅读。 1 证券研究报告 工业工业 新能车前沿技术之新能车前沿技术之一一CTP和和CTC 华泰研究华泰研究 新能源及动力系统新能源及动力系统 增持增持 (维持维持) 电力设备与新能源电力设备与新能源 增持增持 (维持维持) 研究员 申建国申建国 SAC No. S0570522020002 SFC No. BSK177 研究员 边文姣边文姣 SAC No. S0570518110004 SFC No. BSJ399 +86- 华泰证券华泰证券 2022 年中期线上策略会年中期线上策略会 行业走势图行业走势图 资料来

2、源:Wind,华泰研究 2022 年 5 月 27 日中国内地 专题研究专题研究 CTP 和和 CTC:星星之火,终将燎原:星星之火,终将燎原 电池结构从 MTP 到 CTP、 CTC 是不断集成、减重、降本和提升能量密度的过程。 从产业推演的角度看, 整车厂和电池厂在高度集成化方向的竞争中,能够加快推动电池平价化和汽车能耗的高效化。CTP 的渗透是一个确定性比较高的过程,CTC 是未来电池技术方案发展的重要方向,将带来产业上下游重构,与底盘设计融合是零部件未来集成化潜力较大的方向。根据未来新能车的市场空间和 CTP/CTC 的渗透速度,预计 CTP/CTC 的市场空间及其变化。我们预计 20

3、24 年,CTP 和 CTC 渗透率能达到 90%,预计 2022至 2027 年 CTP 和 CTC 装机量持续提升,合计将于 2025 年超越千万辆。 电池系统技术升级双头并进:电池系统技术升级双头并进:CTP 结构渐成主流,结构渐成主流,CTC 蓄势待发蓄势待发 现阶段电池集成存在两种结构:MTP 和 CTP。MTP 是传统的电池包形式,需要依次完成电芯、模组、电池包的集成,强度高、比能低。CTP 省去了中间的模组环节,电芯直接成组为 Pack,分为大模组方案和无模组方案,分别以宁德时代和比亚迪 “刀片电池” 为代表, 两者的 CTP 技术已经在 2021年新能车销量 TOP 10 中渗

4、透了 4 成,逐渐成为主流。CTC 直接将电池装配在底盘,本质上是底盘平台化的思路。在 MTP 到 CTC 的演进过程中,逐渐实现了空间利用率提高、电池电量增加、零部件成本降低。 结构设计各有千秋,纵览各家专利布局结构设计各有千秋,纵览各家专利布局 国内外各家电池厂和整车厂在 CTP 和 CTC 的结构设计上各显神通。CTP方面,宁德时代通过隔热板隔离相邻的长凹槽,电池安装在凹槽中;比亚迪把电芯拉长拉薄,像 “刀片” 一样插入到电池包里; 蜂巢能源采用叠片技术,将电芯堆叠安装到电池包里。CTC 方面,特斯拉采用 4680+CTC,以电池上盖代替座舱地板,壳体焊接横梁增加强度;BYD 将电池车身

5、一体化技术称为 CTB,将电池上盖与车身地板进一步合二为一,电池包托盘构成蜂窝状结构,与刀片电池结合加强侧向吸能和抗冲击力;零跑的 CTC 技术是将电池包的上盖板去掉,但保留模组结构。 电池包零件发展方向:一体化、集成化电池包零件发展方向:一体化、集成化 电池包技术从 MTP 发展到 CTC,零件的外形、材质、组合形式等呈现出高度一体化、集成化趋势。具体表现为单一个体的连接片被整个采样板取代,显著提高集成度;柔性电路板替代铜线线束作为单独的零件对电池电压进行监测;电池包空间布置从工字型、T字型和土字型演变为一体式电池包,直接铺在车辆的底盘上,空间利用率提升,集成化趋势明显。 电池包主导权争夺,

6、产业链博弈加剧电池包主导权争夺,产业链博弈加剧 CTP 和 CTC 的产业链上游为零配件厂,中游为电池厂,下游为整车厂。零配件分别为结构板、箱体、冷却系统、FPC、CCS、BMS,各个零部件厂商加速布局。 从商业模式的角度看, CTP 和 CTC 技术意味着在电池包层面,电池厂的话语权将重新占据上风,在产业链中占据的价值也将进一步上升。 风险提示:CTP 和 CTC 渗透率不及预期;各厂商研发进程不及预期;上游原材料供应不及预期。 (29)(1)275583May-21Sep-21Jan-22May-22(%)新能源及动力系统电力设备与新能源沪深300 免责声明和披露以及分析师声明是报告的一部

7、分,请务必一起阅读。 2 工业工业 正文目录正文目录 电池系统技术升级双头并进:电池系统技术升级双头并进:CTP结构渐成主流,结构渐成主流,CTC蓄势待发蓄势待发. 3 传统电池包 MTP:强度高,比能低 . 3 无模组电池包 CTP:份额快速提升,渐成主流技术 . 4 电池底盘集成技术 CTC:量产在即,蓄势待发 . 6 结构设计各有千秋结构设计各有千秋,纵览各家专利布局,纵览各家专利布局 . 7 CTP 的公司进展和专利布局 . 7 CTC 的公司进展和专利布局 . 9 电池包零件发展方向:一体化、集成化电池包零件发展方向:一体化、集成化 . 13 Busbar 成为 CCS 的零件 .

8、13 FPC 成为 CCS 的零件 . 13 电池包空间布置变化:一体式电池包与滑板底盘相辅相成 . 14 渗透率持续攀升,渗透率持续攀升,CTP和和 CTC 装机量超千万辆装机量超千万辆. 15 电池包主导权电池包主导权争夺,产业链博弈加剧争夺,产业链博弈加剧. 17 上游零配件厂商加速布局 . 17 中游电池厂和下游整车厂并驱争先 . 18 展望未来:机遇与挑战并存展望未来:机遇与挑战并存 . 19 风险提示 . 19 nW8XoQsRnQmRnMoQtQaQcMaQpNrRnPoMjMpPrMeRpMnM6MmNpPvPqQsNMYqQpM 免责声明和披露以及分析师声明是报告的一部分,请

9、务必一起阅读。 3 工业工业 电池系统技术升级双头并进:电池系统技术升级双头并进: CTP结构渐成主流,结构渐成主流, CTC蓄势待发蓄势待发 电池包是电动车的动力来源,最小的单元是电芯。现阶段市场中存在两种主要的结构方式MTP(Module to Pack)和 CTP(Cell to Pack) ,而 CTC(Cell to Chassis)作为最新一代电池系统技术,在特斯拉、比亚迪、零跑、宁德时代等企业的助力加持下,2022 年正在逐渐从开发设计走向量产。 传统电池包传统电池包 MTP:强度高,比能低:强度高,比能低 传统电池包 MTP 即是电池、模组成组电池包的形式,多个电芯组成一个模组

10、,多个模组加上 BMS、配重模块等零部件则组合成电池包。在 MTP 结构下,电芯被外部结构件充分的保护所以结构强度好,成组难度小。电芯对于电池包的空间利用率仅为 40%,其中电芯对模组的空间利用率为 80%,模组对电池包的空间利用率为 50%,模组的硬件费用约占电池总成本的 15%。 图表图表1: 传统的传统的 MTP电池包内部结构电池包内部结构 资料来源:宁德时代专利,华泰研究 早期的电池包采用传统的 MTP 技术,需要依次完成电芯模组电池包车身的集成。整车要想在有限的底盘空间尽可能装载电量,提高体积利用率,需要考虑每个集成步骤标准化的可行性,大众率先推行模组的标准化。大众的第一个标准是 3

11、55 模组,其中 355 代表了电池模组的毫米长度。随着对续航里程需求的提升,能够提高空间利用率的 390、590模组被提出。单个电池模组的体积不断增大,带动了 CTP 方案的出现。 在德国汽车工业联合会制定的标准(VDA)中定义了方形电池、圆柱电池以及软包电池对应不同类型电动车的尺寸要求,车型包括 HEV(混合动力) 、PHEV(插电式混合动力)以及 EV (纯电动车) 。这就是通常所称的 VDA 电芯,在此基础上开发的标准化模组称为 VDA模组。目前在欧洲车厂还是以模组设计作为核心方案,国内主流动力电池为方形电池,常见的 VDA 模组有 355、390、590 模组等。 动力电池 1.0

12、时代采用 VDA 标准化模组, 电池包开发简单, 1.0 时代标准化模组结构性强,模组通用性强,售后维修方便。但 VDA 标准化模组受限于模块化的电量和电压平台,无法随意进行电量和电压配组,且零部件多,模组成本高。 免责声明和披露以及分析师声明是报告的一部分,请务必一起阅读。 4 工业工业 无模组电池包无模组电池包 CTP:份额快速提升,渐成主流技术:份额快速提升,渐成主流技术 CTP 相较于 MTP 省去了中间模组环节,CTP 技术是将电芯直接成组为 Pack,省去组装为传统模组这一步骤,先将电芯集成到电池包内,再安装到车身上,本质是为了提高能量密度和降本。目前主要有两种思路,一是将 Pac

13、k 看成是一个完整大模组替代内部多个小模组的结构,逐步减少端侧板等结构件的方式,以宁德时代为代表;二是设计时即考虑采用无模组方案,以电池本身作为强度的参与件去设计,以比亚迪刀片电池为代表。 图表图表3: 电池包技术发展路径电池包技术发展路径 资料来源:电动势,华泰研究 图表图表2: 电池模组发展电池模组发展 资料来源:知化汽车,华泰研究 免责声明和披露以及分析师声明是报告的一部分,请务必一起阅读。 5 工业工业 2019 年 9 月,宁德时代全球首款 CTP 电池包量产下线,搭载于北汽 EU5。比亚迪紧随其后,于 2020 年 3 月发布其创新技术刀片电池。此后国内外整车厂、电池厂在 CTP

14、技术上各显神通,推出了不同的代表作品。 图表图表4: CTP 发展历程发展历程 资料来源:EDC 电驱未来,中国汽车报网,兴源锂电,汽车之家,汽车电子设计,知化汽车,起点锂电大数据 A,车圈资讯,维科网锂电,华泰研究 借力 LFP 电池,宁德时代与比亚迪两大动力电池巨头的 CTP 技术已经在 2021 年新能车销量 TOP 10 中渗透了 4 成。宁德时代 CTP 配套已蔚来 ES6、小鹏 G3、小鹏 P7,还将为蔚来 ET7、荣威 RES33 及哪吒多款今年上市或未来上市的新车型提供相关技术。比亚迪爆款车型秦 Plus、汉 EV 和 DM-i 系列也陆续上市,2022 年计划推出不少于 20

15、 款新车,包括汉DM-i、秦 Plus DM-i、宋 MAX DM-i 等爆款车型的 DMi 版本,2022 年销量挑战 150 万辆。 图表图表5: 搭载搭载 CTP电池的车型电池的车型2021年年国内国内销量销量(单位:辆,(单位:辆,红色为红色为CTP车型)车型) 资料来源:Wind,华泰研究 050,000100,000150,000200,000250,000300,000350,000400,000450,000宏光MINIEVModel 3Model Y荣威Ei5汉理想ONE小蚂蚁哪吒U欧拉黑猫小鹏P7唐新能源欧拉好猫宋新能源蔚来ES6宝马iX3零跑T03元新能源思皓E10X启辰

16、D60EV比亚迪e2 免责声明和披露以及分析师声明是报告的一部分,请务必一起阅读。 6 工业工业 电池底盘集成技术电池底盘集成技术 CTC:量产在即,蓄势待发:量产在即,蓄势待发 CTC 电池集成方案主要有两种,第一种是电池包底盘集成,是直接将电池包集成到底盘框架中,从而代替地板,或者直接使用乘员舱地板作为电池的上盖,实现车身地板和底盘一体化设计; 第二种是电池单体底盘集成, 是将电池单体的壳体焊接或者胶粘, 连接到底盘结构上,改变了电池的制造形式。前者可靠性高,后者集成优势明显但技术难度大且无法换电。 图表图表6: 不同电池技术对比不同电池技术对比 传 统方案传 统方案 CTP 方 案方 案

17、 CTC 方 案方 案 基本概念 电芯模组电池包车身 电芯电池包车身 电芯车身 空间利用率 低 高:车内空间无变化, 电池包内空间利用率增加 更高:地板内空间被利用, 进一步增加空间利用率 集成方案 先电池本身集成, 再安装到车身上 先电池本身集成, 再安装到车身上 电池包有独立上盖,可代替车身地板; 或车身地板作为电池上盖 电池电量 电量增加约 10-15% 电量再增加约 5-10% 电池是否承载载荷 否 否 是 可维修性 可单独更换模组 只能更换电池包 只能更换电池包;或更换电池且重新密封 资料来源:恒大恒驰新能源汽车研究院,牛车网,华泰研究 CTC 本质上就是底盘平台化的思路,理论上电量

18、能在现有底盘技术上提升 5%,持续提高汽车电气化程度。 在电动车逐渐普及的 2018 年, 捷威和苏州科尼普就这个技术有专利布局。20 年 8 月宁德时代提出 CTC 的方案,让电动车行业将目光聚焦在这个概念上;在随后 9月的 Tesla 电池日上对这一技术的强调,将这一产品的热度推向高潮,并预计在 2022 年实现量产。 国内方面, 新势力零跑 C01将领先特斯拉成为首款搭载 CTC电池技术的量产车型,C01 在今年 5 月 10 日首发并开启预售,预计 8 月上市。而 Telsa 今年也将推出由一体化冲压车身+CTC 结构的新款 model Y,CTC 的量产蓄势待发。 图表图表7: CT

19、C 发展历程发展历程 资料来源:中国经营报,驱动之家,国际在线,Himmpat,牛车网,知乎,未来智库,全国能源信息平台,知化汽车,公司公告,华泰研究 免责声明和披露以及分析师声明是报告的一部分,请务必一起阅读。 7 工业工业 结构设计结构设计各有千秋,纵览各家专利布局各有千秋,纵览各家专利布局 传统的 MTP 电池模组堆叠技术,需要首先将数个方形电池组合形成模组,然后再将多个模组安装后形成电池包。由于安全和稳定的要求,每个模组都由金属外壳保护,并配套装有散热风扇,散热通道、绝缘绝热装置等,在电池包中,也需要安装多个额外模块,大量使用螺钉等连接件。大幅降低了动力电池整体的能量密度,提高了单位电

20、量所需成本。 CTP 的公司进展的公司进展和专利布局和专利布局 CTP 方案直接将单体电芯组成一个或几个阵列(模组) ,安装到电池包中,大幅减少了模组的数量,免去了先形成模组再安装成电池包的过程和其中的成本,形成电池包后可安装至新能源汽车上。使用 CTP 技术后,提高了电池包的空间利用率,提升了体积能量密度,减少了不必要的模组零部件, 但对技术能力的要求提高, 安全性能不如模组叠加的组合方式。 特斯拉特斯拉纵向大模组纵向大模组 早期车型电池模组均以横向排布为主,模组多,空间利用率低。而 2016 年出厂的 model 3完全改变了之前的电池包结构,将布局改成了纵向大模组,整车只有四个动力电池模

21、组,利用长条状大模组挑战电池包的可用空间。特斯拉 model 3 的成功应用证明了大模组或无模组电池包的可行性。 宁德时代宁德时代大模组方案大模组方案 宁德时代的 CTP 方案采用了多个长凹槽,相邻的长凹槽通过隔板热隔离,将电池安装在凹槽中形成大模组并固定。 同时通过固定连接部将电芯阵列固定连接, 提高了电池包的强度,进而使得电池包更好的固定在汽车底部,提高整体稳定性。 2022 年 5 月 5 日,宁德时代董事长曾毓群在业绩发布会上称,计划今年第二季度正式发布麒麟电池。 麒麟电池为宁德时代的第三代 CTP (高效成组) 技术,在同样的电化学体系下,麒麟电池比大圆柱电池的能量密度高 13%。

22、图表图表8: 传统电池模组堆叠过程传统电池模组堆叠过程 资料来源: Himmpat,华泰研究 免责声明和披露以及分析师声明是报告的一部分,请务必一起阅读。 8 工业工业 图表图表9: 宁德时代大模组宁德时代大模组 CTP技术技术 资料来源:Himmpat,华泰研究 比亚迪比亚迪“刀片电池”无模组方案“刀片电池”无模组方案 比亚迪的另一种 CTP 方案通过简化电池模组来组成动力电池包。首先将单体电芯串联安置在简化的电池模组中,电池模组结构包括冷却液通道且长度跟电池包相对应。然后将简单模组放置在动力电池包中。比亚迪发明刀片电芯用于其 CTP 方案,与传统方形电芯相比,明显变长变薄,这些刀片电芯通过

23、阵列的方式排布在一起,就像“刀片”一样插入到电池包里。刀片电芯相对散热面积大,随着厚度的减小,工作时电芯和 pack 温度的增量会随之降低,对电池的散热性能显著改善。 图表图表10: 比亚迪刀片技术比亚迪刀片技术 图表图表11: 比亚迪刀片技术比亚迪刀片技术 资料来源:Himmpat,华泰研究 资料来源:Himmpat,华泰研究 蜂巢能源蜂巢能源叠片技术叠片技术 蜂巢采用的 CTP 方案将电芯堆叠安装到电池包中,通过增加热隔离隔板形成不同的电芯槽来替代形成模组的方案。同时考虑到电池中热失控和起火问题,对电池包的散热进行了改进,使得每个电芯的安装槽都有透气阀,并且增加散热通道。叠片电池在空间利用

24、率上高于卷绕电池,从而电芯能量密度更高,叠片电池的极耳数较卷绕电池的多近一倍,其电池内阻就会减小,进而电池产热小,电池寿命更长。 零跑零跑大模组方案大模组方案 零跑汽车目前为止共推出了 3 个电池平台, 分别支撑了已发布的 3 款车, 分别是:S平台、T平台和 C 平台。 就 S平台来说, 零跑参考了特斯拉 Model S 的技术, 选用成熟的圆柱 18650和 21700 电芯,横向布置+二层模组。就 T 平台来说,采用了一体贯穿式大模组方案,空间利用率达到 83%, T03 这个大模组的方案近似于 CTP, 是目前不少车型较为喜欢的思路。对于 C 平台,零跑采用的仍然是大模组技术,称之为高

25、集成一体化大模组。 免责声明和披露以及分析师声明是报告的一部分,请务必一起阅读。 9 工业工业 图表图表12: 蜂巢科技蜂巢科技 CTP技术技术 图表图表13: 零跑汽车零跑汽车 CTP技术技术 资料来源:Himmpat,华泰研究 资料来源:Himmpat,华泰研究 与传统的 MTP 技术相比,CTP 方案综合成本降低,能量密度提升,但仍有安全性能和技术研发上的瓶颈。为了突破瓶颈,进一步降本增效,国内外电池厂和整车厂在 CTC 上的布局也呈现百花齐放的态势。 CTC 的的公司进展公司进展和专利布局和专利布局 特斯拉特斯拉4680+CTC 2020 年 9 月“特斯拉电池日”率先发布 4680

26、电池,在 2021 Giga Fest 上,特斯拉展示了其将用于 4680 电池的 CTC 技术,4680 等于车身横向布置,2170 的模组是车身纵向布置。2022 年 2 月,特斯拉宣布完成百万个 4680 电芯,顺利实现量产。在 4680+CTC 技术下,特斯拉直接取消座舱地板,以电池上盖作为替代,座椅直接安装在电池上盖上。 图表图表14: 座椅直接安装在电池上盖上座椅直接安装在电池上盖上 图表图表15: 特斯拉的特斯拉的 4680电芯布置电芯布置 资料来源:高工锂电,华泰研究 资料来源:高工锂电,华泰研究 Volvo 在第三代电池系统集成技术中,Volvo 将采用 CTC 的技术路线。

27、总的方法是进一步去除掉模组层级不必要的结构,将电芯直接集成到箱体上,利用电芯本体的壳体来充当结构件功能,电芯体与上、下壳体形成一个三明治结构,上盖会做为乘员舱的地板(这点与特斯拉的方案类似) 。Volvo 是继特斯拉之后,第一家正式发布乘用车 CTC 方案的整车企业,CTP和 CTC 的技术在加速推进。 免责声明和披露以及分析师声明是报告的一部分,请务必一起阅读。 10 工业工业 图表图表16: Volvo 搭载搭载 CTC概念车概念车 图表图表17: Volvo 三代电池集成技术三代电池集成技术 资料来源:Volvo 官网,华泰研究 资料来源:Volvo 官网,华泰研究 零跑零跑 零跑 C0

28、1 在今年 5 月 10 日首发并开启预售,预计 8月上市。C01 将领先特斯拉成为首款搭载 CTC 电池技术的量产车型,CTC 技术有望赋予零跑 C01 更大的垂直空间、更轻的车身重量、更强的操控性能、更远的续航里程和更高的碰撞安全。零跑和比亚迪一样,是国内仅有的可以实现大部分零部件自主研发,打通产业链的品牌,因此零跑一旦成功,将在成本控制方面取得显著优势。 零跑的 CTC 技术还有高适、强扩展特性,与整车匹配度高,可快速柔性化量产,未来能够适配各级别车型;同时,智能化、集成化热管理系统,未来能够兼容 800V 高压平台,提升充电体验。 图表图表18: 零跑零跑 CTC技术示意图技术示意图

29、图表图表19: 零跑零跑 CTC电池底盘一体化技术电池底盘一体化技术 资料来源:Himmpat,华泰研究 资料来源:零跑车企,华泰研究 免责声明和披露以及分析师声明是报告的一部分,请务必一起阅读。 11 工业工业 比亚迪比亚迪 5 月 20 日,比亚迪发布了 CTB 电池车身一体化技术,同时宣布首款搭载了 CTB 技术的 e平台 3.0 车型海豹开启预售,预售价格为 21.28-28.98 万元。 比亚迪将电池车身一体化技术称为 CTB,将电池上盖与车身地板进一步合二为一,从原来电池包“三明治”结构,进化成整车的“三明治”结构,动力电池系统既是能量体,也是结构件。这种融合简化了车身结构和生产工

30、艺,是对传统车身设计的一次颠覆性变革。电池系统方面,电池侧壁类似蜂窝结构的强度原理,结合刀片电池,能通过 50 吨压力测试;空间方面,车身地板与电池上盖集成,体积利用率提升至 66%,垂直空间增加 10mm。 图表图表20: 比亚迪比亚迪 CTB技术示意图技术示意图 图表图表21: 比亚迪电池系统采用蜂窝结构比亚迪电池系统采用蜂窝结构 资料来源:比亚迪直播,华泰研究 资料来源:比亚迪直播,华泰研究 图表图表22: 特斯拉、比亚迪、零跑特斯拉、比亚迪、零跑 CTC技术对比技术对比 首 款车型发布首 款车型发布 /量 产时间量 产时间 结 构特色结 构特色 指 标指 标 方 案难点方 案难点 特斯

31、拉 Model3/Y 2021.10.9/2022.3 1. 去底盘横梁,电池包壳体焊接四根横梁加强横向强度 2. 电芯之间填充树脂材料,起热保护和结构性支撑作用 安全性:电池包壳体四根横梁缓解侧碰和柱碰 轻量化:减重 10% 续航:预计增加 14% 1.对 零件一 致性 要求严格; 2.维修成本较高 比亚迪 海豹 2022.5.20 预计 2022 年 2-3 季度 1. 保留底盘横梁,横向的结构强度由电池侧壁和横梁提供 2. 刀片电池与上盖板和底板组成类蜂窝结构,实现轻量化与结构强度提高 空间: 1. 电池系统体积利用率提升至 66% 2. 垂向空间增加 10mm 安全性: 1. 扭转刚度

32、超过 40000N m/ 2. 正碰结构安全提升 50%,侧柱结构安全提升45% 3. 电池包可承受 50 吨下压力 续航:海豹车型极限续航达 700km 对热 扩散提出更 高要求 零跑 C01 2022.5.10 预计 2022 年 2-3 季度 1. 去电池包箱体和上盖,双骨架环形梁式结构, 电池模组与和底盘骨架结构合二为一 2. 电池固定于底部的电池托盘内,后安装至底盘 3. 利用车身纵梁、横梁形成完整的密封结构 空间: 1. 垂向空间增加 10mm 2. 电池布置空间增加 14.5% 安全性:扭转刚度达 33897N m/ 轻量化:车身轻量化系数提升 20% 续航:综合工况续航增加 1

33、0% 保留了类模组结构, 集成度有望提升 资料来源:特斯拉官网,比亚迪官网,零跑官网,华泰研究 免责声明和披露以及分析师声明是报告的一部分,请务必一起阅读。 12 工业工业 福特福特 在福特的设计构想中, 在车身左右框架中设置多根横梁, 由这些横梁对整个结构进行分割,在里面容纳电池,这个分割出来的空间下面有底板进行支撑。 LG 在 2021 年 2 月 17 日首次公开了一份 CTC 专利,这一 CTC 方案选择的是模组到车底盘的集成(Module to Chassis) 。LG 的考量初衷是进一步去掉冗余结构件,提高模组的空间利用率和系统比能,同时简化电池系统和整车的工艺。 图表图表23:

34、福特福特 CTC技术技术 图表图表24: LG CTC 技术技术 资料来源:Himmpat,华泰研究 资料来源:Himmpat,华泰研究 免责声明和披露以及分析师声明是报告的一部分,请务必一起阅读。 13 工业工业 电池包电池包零件零件发展方向:一体化、集成化发展方向:一体化、集成化 Busbar 成为成为 CCS 的零件的零件 在 CTC 技术之前, 需要通过 busbar (母线) 完成电池组的串并联, 为了实时采集电芯电压 、电芯温度和 busbar 温度,需要在电芯或 busbar 表面布置温度传感器和电压采样线束。当电池集成技术发展到 CTC 阶段,温度传感器和电压采样线组成一个系统

35、,被称为 CCS,此时 busbar 变成电芯采样板 CCS 一部分, 不再像以往一样暴露在电芯表面, 采样线束板 CCS的两侧也附上胶膜固定在 BMS 控制板上。 图表图表25: 早期早期 busbar 图表图表26: Busbar 变成电芯采样板的一部分变成电芯采样板的一部分 资料来源:知化汽车,华泰研究 资料来源:新能源汽车动力电池公众号,华泰研究 FPC 成为成为 CCS 的零件的零件 在 MTP 电池包里, FPC (柔性电路板) 替代铜线线束作为单独的零件对电池电压进行监测。随着 CTP 技术渐成主流,FPC 不再做单独的零件,而是与铜铝排和线束板结构件集成在CCS 里,成为 CC

36、S 的一部分。FPC 及 CCS 的单车用量与电池模组设计相关,每一个电池模组配套一套 CCS,每套 CCS 配套 1-2 条 FPC。目前许多 FPC 厂商进一步向下游 CCS产品布局,通过 FPC 向 CCS 的拓展提升单车价值和盈利空间。参考相关企业招股说明书所披露信息进行计算,FPC 的产品单价在 60 元左右,按照主流电动车配置的 7-12 个电池模组用量,则动力电池带来的 FPC 的单车价值量为 420-720 元左右。由于每套 CCS 配置1-2 条 FPC,并且包含塑胶结构件、铜铝排等结构,判断 CCS 的单车价值是 FPC 的 2-3倍,则 CCS 的单车价值预计为 840-

37、2160 元。 图表图表27: 电池箱柔性线路板电池箱柔性线路板 图表图表28: FPC 柔性线路板柔性线路板 资料来源:东莞硅翔官网,华泰研究 资料来源:东莞硅翔官网,华泰研究 免责声明和披露以及分析师声明是报告的一部分,请务必一起阅读。 14 工业工业 电池包空间布置电池包空间布置变化:一体式电池包与滑板底盘相辅相成变化:一体式电池包与滑板底盘相辅相成 早期的电动汽车采用分体式电池包,两个电池包分别存放在原来油箱的位置和后尾箱用来方备胎的位置。为了充分挖掘车内空间以装载更多电池,油改电的电池包箱体开始设计成工字型、T字型和土字型。 当电池采用 CTC 集成技术,动力电池和底盘的集成成为新的

38、发展方向,一体式电池包与滑板底盘的结合实现了 1+12 的效果。 将电池包进行模块化设计, 平铺在车辆的地盘上, CTC电池包变得规整,从而更大限度利用车内空间。 图表图表29: 早期早期 T 字型和土字型电池包字型和土字型电池包 图表图表30: 大众一体式电池包与滑板底盘大众一体式电池包与滑板底盘 资料来源:Himmpat,华泰研究 资料来源:第一电动,华泰研究 电池包技术从 MTP 发展到 CTC,零件的外形、材质、组合形式等都伴随电池集成技术的进步发生了改变,整体的方向是一体化、集成化。独立的零件变少,几个零件统一集成到一个零件中去,形成尺寸更大、功能多元的大零件。零件方面的变化带来供应

39、商的改变,市场格局也将被重塑。 随着未来 CTP 或者 CTC 的普及,系统的集成度越来越高,将会加大胶的用量,CTP 预计用量水平翻倍。pack 里面常见的胶分三种:导热胶,结构胶,密封胶。用量最大的是结构胶, 凝固之后能够提供一定强度, 作为结构支撑; 导热胶用来传导电芯或模组之间的发热,与水冷系统接触;密封胶水在接口密封,价值量含量最低。涂胶的难点是电池制造环境,核心是涂胶路径和工艺参数的设计。 一般导热胶优先涂在底部, 结构胶涂抹根据设计来定。 伴随电池包结构的变化,水冷系统也随之发生变化,一是水冷板从之前的单一结构变成集成化结构,比如沃尔沃 CTC 技术路线中,冷却技术上采用的是底部

40、一体式水冷板技术。二是电池之间增加云母板或隔热垫,在整个热管理系统中发挥其绝缘性强、耐高温的作用,比如特斯拉的 4680+CTC 技术中,箱体底部就运用了云母板方案。 免责声明和披露以及分析师声明是报告的一部分,请务必一起阅读。 15 工业工业 渗透率持续攀升,渗透率持续攀升,CTP和和 CTC 装机量超千万辆装机量超千万辆 我们认为,随着整车对于电池系统综合性能要求越来越高,CTP 的渗透是一个确定性比较高的过程。从技术维度来说,CTP 主要是一次系统结构升级,修改的重点是电池的排布方式、 主体零件尺寸变大和非关键零部件的削减, 就现在市场份额逐步提升的实际情况来看,越来越多的市场使用数据,

41、将有效反馈完善设计方案。从商业模式上来说,在满足整车外部尺寸包络曲线的大前提下,CTP 产品引发的产业变化主要发生在电池公司的内部,不存在新的产业环节的引入,是一个内部自协调的过程。因此我们预计到 25 年,CTP 将会成为主流的电池系统设计方案。同时 CTC 方案也在不断渗透,预计 2024 年,CTP 和 CTC 渗透率总和将超过 90%。 图表图表31: 2021 年国内新能源车销量年国内新能源车销量 序 号序 号 生 产厂商生 产厂商 累 计销量累 计销量/辆辆 市 占率市 占率 序 号序 号 生 产厂商生 产厂商 累 计销量累 计销量/辆辆 市 占率市 占率 1 比亚迪 598,52

42、8 18.04% 32 海马轿车 13,508 0.41% 2 特斯拉中国 484,130 14.59% 33 广汽丰田 11,374 0.34% 3 上海通用五菱 452,270 13.63% 34 金康新能源 11,324 0.34% 4 上汽乘用车 163,262 4.92% 35 一汽轿车 11,226 0.34% 5 长城汽车 135,028 4.07% 36 一汽丰田 10,775 0.32% 6 广汽埃安 120,155 3.62% 37 神龙汽车 9,288 0.28% 7 奇瑞 98,172 2.96% 38 沃尔沃亚太 9,180 0.28% 8 小鹏 98,155 2.9

43、6% 39 广汽本田 6,863 0.21% 9 蔚来 91,429 2.76% 40 岚图 6,791 0.20% 10 理想 90,491 2.73% 41 创维 6,393 0.19% 11 吉利 82,148 2.48% 42 领途 5,967 0.18% 12 长安 76,523 2.31% 43 云度 5,361 0.16% 13 哪吒 69,674 2.10% 44 上汽大通 4,913 0.15% 14 一汽大众 68,905 2.08% 45 江铃新能源 4,570 0.14% 15 上汽大众 57,179 1.72% 46 力帆汽车 3,436 0.10% 16 易捷特 4

44、8,474 1.46% 47 爱驰汽车 3,011 0.09% 17 华晨宝马 47,316 1.43% 48 北京现代 2,780 0.08% 18 零跑 44,906 1.35% 49 大运新能源 2,753 0.08% 19 威马 44,157 1.33% 50 国机智骏 1,840 0.06% 20 江淮 39,342 1.19% 51 郑州日产 1,568 0.05% 21 河南御捷时代 36,787 1.11% 52 东风小康 1,349 0.04% 22 野马 33,922 1.02% 53 奇瑞捷豹路虎 1,250 0.04% 23 东风风神 31,214 0.94% 54 广

45、汽菲克 1,116 0.03% 24 上汽通用 26,942 0.81% 55 小电天体 1,018 0.03% 25 北汽新能源 26,317 0.79% 56 东风悦达起亚 929 0.03% 26 吉麦新能源 24,977 0.75% 57 华晨新日 803 0.02% 27 一汽红旗 23,051 0.69% 58 东南汽车 574 0.02% 28 东风本田 19,338 0.58% 59 长安福特 444 0.01% 29 东风日产 15,259 0.46% 60 DS 中国 145 0.00% 30 北京奔驰 14,806 0.45% 61 长安马自达 115 0.00% 31

46、东风柳州 13,526 0.41% 62 大乘汽车 102 0.00% 资料来源:Wind,华泰研究 考虑到 CTP 和 CTC 在不同类型车企中的渗透速度不同,根据整车销售价格、车型、品牌将车企分为头部、知名和发展三类。我们预计,预计未来几年三种车企 CTP 和 CTC 装机量变化及 2025 年各自的装机数量占比如下: 免责声明和披露以及分析师声明是报告的一部分,请务必一起阅读。 16 工业工业 图表图表32: 2025 年三类车企年三类车企 CTP装机量占比装机量占比 图表图表33: 各类车企对各类车企对CTP的需求数量(万辆的需求数量(万辆/年)年) 资料来源:Himmpat,华泰研究

47、预测 资料来源:第一电动,华泰研究预测 图表图表34: 2025 年三类车企年三类车企 CTC装机量占比装机量占比 图表图表35: 各类车企对各类车企对CTC的需求数量(万辆的需求数量(万辆/年)年) 资料来源:Himmpat,华泰研究预测 资料来源:第一电动,华泰研究预测 CTP-头部车企(万辆)69%CTP-知名车企(万辆)28%CTP-发展车企(万辆)3%02004006008001,0001,2001,4001,6002022E2023E2024E2025E2026E2027ECTP-头部车企(万辆)CTP-知名车企(万辆)CTP-发展车企(万辆)CTC-头部车企(万辆)55%CTC-

48、知名车企(万辆)37%CTC-发展车企(万辆)8%005006007008002022E2023E2024E2025E2026E2027ECTC-头部车企(万辆)CTC-知名车企(万辆)CTC-发展车企(万辆) 免责声明和披露以及分析师声明是报告的一部分,请务必一起阅读。 17 工业工业 电池包电池包主导主导权争夺,权争夺,产业链产业链博弈加剧博弈加剧 CTP 和 CTC 的产业链上游为零配件厂,中游为电池厂,下游为整车厂。 上游零配件厂商加速布局上游零配件厂商加速布局 产业链上游主要零配件分别为结构板、箱体、冷却系统、FPC、CCS、BMS,整体产业链梳理如下图。 结构

49、板件结构板件 代表公司是科达利、和胜股份、飞荣达、福建骏鹏等,飞荣达于 2021 年底与宁德时代签署36 亿元采购协议, 飞荣达将根据该协议扩充产能。 和胜股份于今年 2 月公告, 公司投资 10.2亿扩产新能源汽车结构件等业务。 电池托盘(箱体)电池托盘(箱体) 箱体是动力电池的主要承载部件, 和胜股份是国内动力电池托盘一体化的龙头企业,3 月公告称收到某全球领先的锂离子电池研发制造项目企业的 4 款新能源汽车动力电池箱体项目的供应商定点意向书 ,预估项目周期 4-8 年,项目交易额 36 亿元-40 亿元。 冷却系统冷却系统 新能源汽车的电池热管理系统也称水冷板,代表公司银轮股份拥有国内顶

50、尖的换热器批量生产能力和汽车换热器系统技术储备,近几年先后获得几个新能源车电池冷却板项目,研发投入稳定。 图表图表36: CTP 和和 CTC产业链产业链 资料来源:知化汽车,华泰研究 免责声明和披露以及分析师声明是报告的一部分,请务必一起阅读。 18 工业工业 柔性电路板(柔性电路板(FPC) 这是以柔性覆铜板为基材制成的一种电路板,作为信号传输的媒介应用于电子产品的连接,动力电池 FPC 替代铜线线束趋势明确,渗透率提升空间大,国内的鹏鼎控股、东山精密、安捷利、弘信电子等厂商积极在动力电池 FPC 领域进行布局。 电池模组采集集成件电池模组采集集成件(CCS) 作为新能源汽车动力电池安全监

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