McKinsey: Jämförelse mellan design av batterielbilar

skrivet av Magnus Karlström

För att förstår tekniktrender har McKinsey plockat sönder tio batterielbilar (BEV) [1].

De tio modellerna var 2011 Nissan LEAF, 2013 Volkswagen e-up!, 2013 Tesla Model S 60, 2014 Chevrolet Spark, 2014 BMW i3, 2015 Volkswagen e-Golf, 2015 BYD e6, 2017 Nissan LEAF, 2017 Chevrolet Bolt, och 2017 Opel Ampera-e. 

De tio modellerna står för ca 40% av alla batterielbilar som någonsin producerats.

McKinsey hittade fem slutsatser.

Batterielbilar byggda som egna modeller har längre räckvidd vid samma pris
Om BEV:n är byggd på en plattform som egentligen är gjord för en förbränningsmotorbil så är elräckvidden kortare vid samma prisnivå.

Det är svårare att få plats med batteriet om bilen inte är byggd för att vara en BEV.

Det är också så att om bilen är byggd från början att vara en BEV så har den större interiör volym. Medelvärdet är 10% mer utrymme vid samma hjulbas.

Än så länge finns ingen konvergens för design av elfordons drivlina
Det finns olika val geometri för battericeller. De är cylindriska, prismatiska och pouch. De har en liknande trend för förbättring. McKinsey bedömer att energidensitet för alla geometrier har ökat med 30% under perioden 2011 till 2018.

De har också hittat fyra olika strategier för kylning av batterier. De är passiv, aktiv kylning ihop ihop med drivlina, endast aktiv kylning för batteriet samt ihopkoppling med luftkonditioneringen. 

Samt de har hittat tre värmesystem för batterierna. De är ingen alls, användning av restvärme från motorn/kraftelektroniken/AC-systemet eller resistiv värme i batteripacket. En del har bara resistiv värme när bilen laddas (se figur 2 i [1] för en bra överblick). 

På cellnivå har cylindriska celler bäst energidensitet. Rankingen är:

  • Cylindriska celler 245 Wh/kg
  • Pouch celler 195 Wh/kg
  • Prismatiska celler 160 Wh/kg 

Men på packnivån med termiskt system är inte skillnaden lika stor. Rankingen på packnivå är:

  • Pouch-pack 138 Wh/kg
  • Cylindriska-pack 132 Wh/kg
  • Prismatiska 104 Wh/kg

“Design to cost” används för elbilar
Den andra generationens BEV har bättre integration av drivlinekomponenter samt mer användning av lättviktsmaterial i strukturdelar. De har gjort att vikten kunnat hållas ner som gett bättre elräckvidd.

McKinsey gör bedömningen att bättre batterier är nyckeln till bättre elräckvidd inte lättviktsmaterial.

BEV är annorlunda fordon och måste därför säljas på ett annat sätt
Bilföretagen måste ändra sin affärsmodell för att skapa nya inkomstkällor för BEV. 

Just nu tjänar bilföretagen mycket på att kunderna uppgraderar modeller med mer motor, komfort eller säkerhetsfunktioner. De tjänar också pengar på eftermarknaden.

De kommer vara svårare att tjäna pengar på eftermarknaden för BEV, samt det kommer också finnas färre uppgraderingsval.

Befintliga BEV har redan bra prestanda i jämförelse med ICE-modeller. Det visar sig genom att BEV endast finns några få varianter men för ICE kan det finnas upp till 20 varianter på en modell.

Det är också så att priset på basmodellerna för BEV redan är höga p.g.a. av batterikostnaden och därför känner sig bilföretagen tvungna att ha med många funktioner redan i basmodellerna.

Bilföretagen har väldigt olika strategier till om de gör komponenterna själva eller inte
Eftersom elfordonskomponenter har lägre komplexitet och mindre möjlighet till variation tror McKinsey att bilföretagen kommer outsourca tillverkning av komponenter. Samtidigt är det en stor risk med den strategin bl a eftersom en del bilföretag konkurrerar med att skilja sig i t ex körupplevelse.

McKinsey har gjort en beskrivning av vilka leverantörer som gör olika delar till de olika batterielbilarna (se sista figuren i artikeln [1]).

En intressant detalj är att alla bilföretag gör sina egna elmaskiner förutom GM till sin Bolt. Samt alla köper sina battericeller förutom BYD som gör sin egna.

Egna kommentarer

Kul analys. Det är verkligen kul metod att plocka isär bilar för att förstå. Förstår att bilföretagen gör det hela tiden, men inte så lätt för oss utanför att få den här typen av analyser.

Hade gärna sett en ny analys baserat på de modeller som kommer i år.

Det är inte lätt att vara bilföretag nu när affärsmodellen antagligen måste ändras så mycket.

Det är ganska stor variation på hur bilföretagen väljer i design och om de gör komponenter själva.

Referens
[1] Trends in electric-vehicle design. McKinsey. länk