卡車企業(yè)動力電池供應保障策略研究

李 霖 黃 磊

(東風商用車技術中心 ,武漢, 430056)

電動乘用車得到快速發(fā)展的深層原因之一是用戶的消費觀念正在發(fā)生改變。以前，奔馳絕不會采用與奇瑞QQ同款的發(fā)動機，而現(xiàn)在特斯拉和宏光MINI EV的動力電池都采用寧德時代產品。動力電池+電機本質上相當于傳統(tǒng)的油箱+發(fā)動機，兩者在存儲、轉化能量方面并無二致，都對車輛動力經濟性有著重要影響。過去，用戶津津樂道的是發(fā)動機的品牌和性能；現(xiàn)在，用戶關注的則是誰家的座艙、智能系統(tǒng)強，并不在意電池、電機和BMS(電池管理系統(tǒng))。這種用戶觀念的巨變才是電動乘用車乘風而起的深層原因，而大眾ID賣不過特斯拉、蔚小理也是基于同樣的理由。但是，在卡車尤其是重卡領域，是否依然遵循這種邏輯呢？

筆者認為重智能、輕動力的產品邏輯在電動重卡行業(yè)是不成立的?？ㄜ嚨纳a資料屬性導致其基本的運輸功能更重要，用戶更看重的是實用性及盈利能力。基于這一原因，電動卡車的側重點將與電動乘用車截然不同，更重視動力經濟性和成本，而非座艙等系統(tǒng)。

由此可見，電動卡車企業(yè)更需要重視動力電池、電機和BMS(電池管理系統(tǒng))等，在電池系統(tǒng)的技術開發(fā)及供應保障方面應采取與乘用車企業(yè)不同的策略。

1 電動重卡發(fā)展現(xiàn)狀

目前，純電動重卡仍處于起步階段。2020年，我國新能源重卡銷量2619輛，2021年新能源重卡銷量大幅上升至1萬0448輛，但在重卡總銷量中占比仍不到1%，其中換電重卡又占了很大部分。

由于總量較小，卡車企業(yè)尚未認識到保障電池供應的重要性，類似于只有“缺芯”之后才明白“芯”的可貴。多數卡車企業(yè)目前暫無遠期規(guī)劃，即使一汽解放、戴姆勒、沃爾沃這樣的領先企業(yè)多數也是采取與電池企業(yè)合作的簡單策略，例 如：2021年5月，寧德時代宣布與戴姆勒卡車深化合作，將 于2024年 為梅賽德斯-奔馳eActros LongHaul電動卡車供應鋰離子電池包，供應期將超過2030年。此外，雙方還將對下一代電芯和電池包進行共同設計與開發(fā)；2021年12月，有報道稱，三星SDI將向沃爾沃集團提供包括電動汽車電池在內的電池組；2022年1月29日，一汽解放與寧德時代簽署《五年供需聯(lián)動協(xié)議》，加強雙方在動力電池產品供應端的緊密合作。

2 重卡電動化將帶來巨大沖擊

圖1 2021年1-12月新能源重卡企業(yè)銷量TOP15

目前，電動卡車性能已可覆蓋除長途貨運之外的所有場景。隨著電池及充換電技術、網絡的發(fā)展，2025年左右即將滿足長途運輸的需求，而長途貨運車輛是重卡中的大頭，例如：2021年牽引車銷量為67.7萬輛，占重卡總量(139萬輛)的1/2左右。這意味著純電動卡車性能即將覆蓋所有應用場景，也意味著純電動卡車銷量將大幅上升。

圖2 零排放車輛分板塊應用趨勢

雖然具體時間、占比在現(xiàn)階段還不明確，但增長趨勢是一定的。假定中國市場重卡銷量的10%為純電動卡車，數量上估算為10萬輛左右；占比50%的話，則將達到50萬輛。

有數據測算，如果美國所有MOU簽署州(指2020年7月簽署了《聯(lián)合諒解備忘錄》的15個州和哥倫比亞特區(qū))都采用ACT 《先進清潔卡車(法案)》規(guī)則，2024-2035年將推動75.6萬輛零排放卡車得到部署，還有報告稱美國2030年純電動牽引車年銷量將達到4萬輛。

目前，純電動換電重卡電池容量多為300 kWh左右，將來的充電重卡電池會在500～800 kWh左右，例如：沃爾沃新一代VNR為565 kWh。取中間值500 kWh計算，1輛重卡相當于10輛乘用車(2021年12月，中國純電動乘用車平均帶電量48.6 kWh/輛）。

圖3 美國牽引車-掛車銷量及存量(假定2040年前過渡到100%銷售零排放車輛)

以中國重卡銷量的10% (10萬輛) 為純電作為示例，所需電池容量為10萬輛×500 kWh=50 GWh，這個數字將占2021年中國動力電池裝車量的1/3(2021年，中國動力電池裝車量累計154.5 GWh)。這意味著，重卡電動化的發(fā)展將對電池產能和供應造成很大沖擊。

雖然電池成本在過去10年中確實大幅降低，但并不一定意味著所有重卡廠商都能夠獲得有吸引力的電池采購和定價渠道，電池成本和采購挑戰(zhàn)仍然是當前面臨的重要問題。解決電池成本和規(guī)模的努力將是卡車廠商相互競爭及成功交付滿足車隊預算的電動卡車產品的關鍵。

3 重卡廠商將面臨的電池供應困難

在保障電池供應方面，相比乘用車企業(yè)，卡車企業(yè)將面臨更多困難。如前所述，卡車更重視動力經濟性和成本，因此除了電動乘用車廠商需要面對的電池供應問題之外，還需要面對卡車獨有的電池系統(tǒng)相關困難，主要包括以下幾點：

⑴動力電池產能目前處于爬升階段，幾乎所有生產能力都已交付給與供應商簽訂合同并享有誘人價格的現(xiàn)有客戶?？ㄜ囀袌龅目蛻艨赡苄枰Ц额~外費用才能獲得一小部分容量，即使在這種條件下，如果原有客戶的需求增加，卡車客戶的供應也可能無法持續(xù)。

⑵電動卡車與乘用車巨大的規(guī)模差異至關重要。電池廠商傾向于優(yōu)先考慮大批量乘用車生產的電池采購能力，而不是小批量卡車需求(可能是低優(yōu)先級)。由于發(fā)展較慢，卡車廠商初期的容量和規(guī)模較小，須知目前電動乘用車的市場規(guī)模比電動商用車的市場規(guī)模高3個數量級(2021年全球電動汽車銷量達到420萬輛，市場占有率從3.1%翻倍至6.2%)。此外，目前采購電池時，規(guī)?；笈績r格點主要是通過交付“實際”產量實現(xiàn)的，而不是通過“預測”或“承諾”產量實現(xiàn)的，這對于受經濟周期影響而產量波動較大的卡車企業(yè)來說是不利的。并且，卡車車型有多品種、小批量的特點，相比之下，乘用車車型較少、批量較大，因此卡車有著開發(fā)頻次較高、單一車型規(guī)模較小的劣勢。

⑶基于卡車的工具屬性，其額外的附加值相對較低，對占整車成本大頭的動力電池的成本要求非常嚴格。而且與乘用車企業(yè)相比，卡車企業(yè)的利潤率通常較低，難以負擔較高的電池價格。由于電池相關技術發(fā)展的限制，電動卡車將被迫在很長時間內與柴油卡車競爭，這意味著電動卡車的最終目標價格將受到嚴重制約。

⑷電動卡車對工況、壽命、可靠性、車輛性能、電池性能、快充性能等要求遠超普通乘用車，因此也會對電池系統(tǒng)提出特有的要求。專用電池組及系統(tǒng)的開發(fā)、驗證及加工等成本將對卡車廠商的最終電池組價格產生一定影響。由于開發(fā)成本的不利影響，一些卡車廠商最初有意選擇避免在其產品中使用定制包裝，而是將已成熟的乘用車電池組設計應用于卡車應用，例如：目前多數企業(yè)采用寧德時代的電池。這一策略在一定程度上已被證明是有效的，但電池組的定價水平仍高于乘用車。另外，卡車廠商對不斷提高快速充電水平的需求也將推動電池組設計的改變，并由此產生巨額成本。例如：正在開發(fā)中的兆瓦(MW)充電系統(tǒng)需要對電池系統(tǒng)進行重大變更。

圖4 2021年世界范圍內電動車銷量(按廠家)及主要市場占比

⑸采購專業(yè)知識及經驗也非常重要。比亞迪和特斯拉的經驗最豐富，其次如沃爾沃集團在設計完整的電池模塊和電池組，以及高效采購電池方面的經驗水平和組織能力被認為更加成熟，而其他多數卡車廠商在電池采購方面仍缺乏知識與經驗。

圖5 不同種類電池特性對比

⑹卡車領域的一些初創(chuàng)企業(yè)和新來者(如：特斯拉)能夠通過股東資金覆蓋前期投資，并對其產品進行更具競爭力的定價，但是大多數傳統(tǒng)卡車廠商需要遵循傳統(tǒng)的經濟運營模式。在預測電動汽車需求、估算價格/成本(利潤率)以及在項目生命周期內分配投資時，傳統(tǒng)卡車制造商可能更傾向于采用傳統(tǒng)方法。這些方法和邊界條件為致力于引進純電動卡車等新技術的傳統(tǒng)公司帶來了重大的限制和挑戰(zhàn)，包括電動卡車充電基礎設施、有限的續(xù)駛里程以及車隊客戶的其他運營需求等。相比之下，新進入者能夠補貼新車價格溢價或使用股東資金建設專用的車隊電動汽車充電站，其商業(yè)模式可能更具投機性。特斯拉之所以能夠在全美范圍內成功地引入充電網絡是由于特斯拉的股東愿意彌補這些運營損失，他們相信自己的股票價值會增值——最終會得到回報。對于許多傳統(tǒng)卡車廠商而言，這種類型的融資策略及其對向車隊客戶交付價格的影響可能不是一種可行的選擇。

圖6 各企業(yè)電池供應鏈戰(zhàn)略示例

4 乘用車電池供應鏈戰(zhàn)略變化趨勢

2021年，我國動力電池裝車量154.5 GWh, 排名前3家、前5家電池廠商占總裝車量比例分別為74.2%和83.4%，行業(yè)集中度較高。雖然產能在急劇擴張，但短期內可能還無法滿足所有行業(yè)需求。此外，還需要考慮原材料價格波動、地緣政治影響等因素。因此，在可預測時間段內，動力電池仍會成為影響電動車輛發(fā)展的重要因素。

汽車行業(yè)常見的供應模式為垂直集成、混合集成和水平集成，重要總成通常采用垂直集成(內制)方式以保障供應、提高產品競爭力，典型的例子是動力總成。之前的發(fā)展趨勢是向水平集成分業(yè)方式發(fā)展，但由于近期的逆全球化動向，垂直集成有重新抬頭的趨勢。

許多乘用車廠商正在通過其電池采購戰(zhàn)略尋求垂直集成，并在某些情況下建立重要的合作伙伴關系，在電池制造商甚至原材料供應商中占有股權，力圖保證電池供應安全。

眾所周知，特斯拉在松下、LG、三星、CATL等電池制造合作伙伴之間擴大采購。此外，大眾、寶馬、戴姆勒奔馳、本田等也在尋求保障電池供應的安全性。例如：大眾將與3家電池生產合作伙伴在歐洲建立6家40 GWh/年的電池工廠。此外，大眾還報告稱仍將從LG Chem、三星SDI、SKI和寧德時代采購電池供應其他地區(qū)，這將大大節(jié)約成本并建立更可靠的供應鏈。

5 電動重卡企業(yè)電池供應策略探討

顯然，大多數重卡制造商尚未以與乘用車市場類似的方式擴大其電池制造能力，仍然完全采用水平集成的方式依賴電池供應商，但也有一些卡車廠商制訂了自己的戰(zhàn)略電池計劃，采用垂直集成或者混合集成策略：

⑴比亞迪在北美市場提供純電動公交客車和8級純電動卡車(TT8)，以汽車級規(guī)模進行垂直集成電池生產。

⑵特斯拉正致力于發(fā)布一款8級純電動卡車(Semi)，該卡車將利用特斯拉的內部電池生產能力。

⑶2020年，斯堪尼亞投資1億瑞典克朗新建電池工廠，把從Northvolt采購的電芯組裝成電池模組和電池包，再裁剪成適合該公司汽車模組的尺寸。該廠于2021年初開始動土建設，預計于2023年投入運營。

⑷Lion Electric宣布計劃在美國建造一個投資1.85億美元的電池模塊和電池組制造廠，產能高達5 GWh/年。

⑸Freightliner宣布計劃在美國制造完整的電池組。

特斯拉和比亞迪的垂直集成自產策略可獲得最低的價格和最安全的電池采購條件(有數據表明，特斯拉電池包成本比通用汽車低10%，比其他企業(yè)低24%)，但需要較高的資本投資，這反過來會降低響應不斷變化的市場條件的靈活性。實際上，這種方法僅適用于電池生產線達到最小臨界規(guī)模(如：＞5 GWh/年的生產需求)的廠商。純垂直集成方法的另一個主要優(yōu)勢是能夠為車隊客戶提供最具成本效益的保修政策(比亞迪將其電池集成到比亞迪公交和重型卡車平臺上，可提供12年保修)。BMS策略和車輛運行條件(例如：環(huán)境溫度、振動和其他環(huán)境/操作條件)，以及電池在車輛上的安裝位置、電池使用工況等是影響電池實際壽命的重要因素。通常，電池供應商很少直接參與電池系統(tǒng)的設計和驗證過程，因此電池供應商無法承擔保修風險。

另外，一些卡車廠商采取了一種混合垂直集成方法，即：從領先供應商(如LG Chem、三星SDI、SKI、寧德時代等)處采購電池，并開發(fā)自己的內部模塊、組件和BMS解決方案，包括設計、驗證和生產。優(yōu)點是大大減少了資本投資，同時保留了完全垂直集成的許多優(yōu)點(減少價值鏈加價、優(yōu)化電池包設計等)。然而，這種方法不太可能提供與完全垂直集成方法相同級別的電池單元采購安全性或保修。然而，與從獨立第三方采購整個系統(tǒng)解決方案的其他廠商相比，這種方法通常會帶來競爭優(yōu)勢。

如果卡車廠商尚未具備必要的規(guī)?；蚬こ毯筒少從芰?，則最好將其電池組外包給第三方系統(tǒng)集成商。這種方法就資本投入而言，進入的門檻最低，并且具有提高靈活性的潛力。當然這種方法的電池包成本最高。

表1 不同電池采購策略比較

圖7 商用車電池組成本趨勢

6 需要考慮的其他因素

據YUNEV(運輸市場業(yè)務管理及咨詢服務提供商)分析，由于商用車行業(yè)電池采購規(guī)模、經驗和成熟度的普遍改善，預計會出現(xiàn)電池成本變化范圍的縮小以及成本下降的強勁趨勢。

電動重卡企業(yè)采購電池時應考慮如下因素：第一，從具有超大工廠規(guī)模和理想質量控制的電池供應商處采購，以確保低成本電池供應；第二，確保電池供應商同時具有足夠的過剩生產能力，以滿足卡車廠商的需求；第三，確保供應商的開發(fā)能力；第四，確保獲得足夠長的維保周期。

7 小結與建議

如前文所述，電動重卡的應用發(fā)展趨勢落后于電動乘用車，但將很快步入快速導入期。由于單輛電動重卡所需電池容量遠遠大于乘用車，形成市場規(guī)模后將對電池產能帶來較大沖擊，同時也會對電動重卡企業(yè)的發(fā)展前景造成重要影響，因此電動重卡企業(yè)應研討合理的電池供應保障策略，未雨綢繆，為即將到來的競爭新形勢作好準備。

筆者對電動重卡企業(yè)提出幾點關于動力電池系統(tǒng)得相關建議：一是，研究、制訂合理的電動重卡技術及產品戰(zhàn)略規(guī)劃；二是，重視電動重卡整車控制及管理、BMS、充換電技術、電動解決方案等技術的開發(fā)；三是，積累電池系統(tǒng)采購相關知識及經驗；四是，研究電池供應保障策略，研討電池供應模式(垂直集成、混合集成、水平集成)的優(yōu)劣勢，并結合本企業(yè)的技術及產品戰(zhàn)略規(guī)劃，確定符合本企業(yè)業(yè)務需求的動力電池供應模式。