中國(guó)質(zhì)量新聞網(wǎng)訊(余昶)短短幾天,CTC電池車(chē)身一體化技術(shù)就切實(shí)的來(lái)到我們身邊。4月25日,零跑汽車(chē)發(fā)布CTC技術(shù),5月10日,應(yīng)用該技術(shù)的量產(chǎn)車(chē)型零跑C01開(kāi)啟預(yù)售;5月20日,比亞迪發(fā)布換名的CTB電池車(chē)身一體化技術(shù),同日應(yīng)用該技術(shù)的車(chē)型海豹開(kāi)啟預(yù)售。
(圖片來(lái)源:特斯拉)
一時(shí)間,CTC技術(shù)被推上了熱搜。要知道最初是電池去適應(yīng)燃油汽車(chē)而設(shè)計(jì),因此電池組需要改裝到現(xiàn)有的燃油車(chē)輛專(zhuān)用的模塊化平臺(tái)上,從容量到形態(tài)都有著極大的限制。隨著特斯拉的結(jié)構(gòu)電池組,以及零跑汽車(chē)的CTC(電池到底盤(pán))或比亞迪CTB(電池到車(chē)身)電池組等電池車(chē)身一體化技術(shù)的發(fā)展,下一代電池組+底盤(pán)設(shè)計(jì)將帶來(lái)怎樣的改變?
CTC技術(shù)出現(xiàn)的理由:降本增效
2020年9月,馬斯克在特斯拉電池日上發(fā)布的結(jié)構(gòu)性電池(structural battery)。
(圖片來(lái)源:寧德時(shí)代)
2021年1月,寧德時(shí)代中國(guó)區(qū)乘用車(chē)解決方案部總裁項(xiàng)延火在第十屆全球新能源汽車(chē)大會(huì)上透露,寧德時(shí)代將于2025年前后正式推出高度集成化的CTC電池技術(shù)。
(圖片來(lái)源:大眾汽車(chē))
2021年7月,在沃爾沃和大眾集團(tuán)舉辦的戰(zhàn)略發(fā)展大會(huì)上,兩家傳統(tǒng)車(chē)企巨頭都不約而同地提及CTC,和特斯拉一樣要把CTC作為未來(lái)技術(shù)路線(xiàn)的重點(diǎn)方向。
可以看到傳統(tǒng)車(chē)企、造車(chē)新勢(shì)力乃至動(dòng)力電池巨頭都對(duì)CTC技術(shù)或者類(lèi)似技術(shù)有所布局。這究竟是為什么?原因就在于為了在未來(lái)市場(chǎng)中更好的生存,車(chē)企必須從電動(dòng)汽車(chē)中獲取更好的盈利。而電池作為純電動(dòng)汽車(chē)的核心零部件,是各家車(chē)企降本增效的重點(diǎn)研究對(duì)象。中國(guó)汽車(chē)動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟副秘書(shū)長(zhǎng)王子冬曾言,動(dòng)力電池目前占據(jù)主機(jī)廠(chǎng)采購(gòu)成本的30%左右,在整車(chē)成本構(gòu)成中的比例太高。
公認(rèn)的理想電池是低成本、高能量密度的結(jié)合體,要求廠(chǎng)家在電化學(xué)和電池結(jié)構(gòu)兩個(gè)方面努力改進(jìn)。目前受限于材料、安全、成本等因素,電池多數(shù)為磷酸鐵鋰和三元鋰電池,而其他方式的電池尚在襁褓中,還未大規(guī)模量產(chǎn)。于是各大廠(chǎng)商就將目光放到電池組結(jié)構(gòu)上,因?yàn)楦?jiǎn)單高效的電池組設(shè)計(jì)能夠通過(guò)增加能量密度和降低零部件數(shù)量來(lái)提高電池性能以及降低廠(chǎng)家的成本。
“三代”電池結(jié)構(gòu)技術(shù)對(duì)比
從電池層面來(lái)說(shuō),CTC技術(shù)的出現(xiàn)與其說(shuō)是技術(shù)進(jìn)步,不如說(shuō)是工藝進(jìn)一步發(fā)展達(dá)成的結(jié)果。對(duì)比“油改電”的模組技術(shù)、CTP(無(wú)模組軟包)技術(shù)以及CTC技術(shù)可以發(fā)現(xiàn),電芯沒(méi)有改變,僅僅是電池包的組成形式上發(fā)生了變化。
(制表:余昶)
CTC電池技術(shù)的空間利用率最高,對(duì)于電池電量的提升有顯著效果。在純電動(dòng)汽車(chē)身上的體現(xiàn)就是車(chē)輛內(nèi)部的空間得到擴(kuò)容,原本被詬病的“高地板”現(xiàn)象得到緩解;同時(shí)原本用來(lái)作為結(jié)構(gòu)支撐的“外殼”被用來(lái)放置電芯,電容量得到進(jìn)一步提升,續(xù)航自然也得到提升;最后是電芯位置更加集中,從而提升了車(chē)輛從側(cè)面對(duì)抗撞擊的能力。
可以說(shuō),CTC是一個(gè)在現(xiàn)有材料、電池本身技術(shù)不變的條件下,最有效提升動(dòng)力電池的方案。
技術(shù)總是有AB面,CTC技術(shù)也不例外。該技術(shù)量產(chǎn)的最大技術(shù)難題就在于如何將車(chē)內(nèi)這一燃料/電芯作密封保護(hù)處理,既要顧及電池防護(hù)性(防水、放熱失控),又要兼顧電池包與底盤(pán)結(jié)構(gòu)的耦合。
其余的就是電芯與車(chē)身的深度結(jié)合之下,電池的維修更換是否便利?又或者是車(chē)身?yè)p壞是否會(huì)對(duì)電池造成影響?日常用車(chē)之下,車(chē)輛底盤(pán)的劃傷是否會(huì)造成無(wú)法逆轉(zhuǎn)的傷害?上述種種,導(dǎo)致了各車(chē)企技術(shù)的理念相同,實(shí)際落地卻各有區(qū)別。
CTC落地的形態(tài)不一
我們對(duì)比現(xiàn)在有量產(chǎn)車(chē)型的三家車(chē)企,特斯拉的CTC,零跑的CTC,比亞迪的CTB??梢园l(fā)現(xiàn),在車(chē)身融合電池工藝技術(shù)基礎(chǔ)下,功能性能和成本控制以及安全優(yōu)化綜合需求下,三家車(chē)企有著巨大的差異化。
(制表:余昶)
(圖片來(lái)源:特斯拉)
與眾不同的特斯拉最為激進(jìn),根據(jù)特斯拉公開(kāi)的工廠(chǎng)視頻可以看到,Model Y車(chē)型的電芯是直接平鋪在車(chē)身底盤(pán)上的,這也意味著整個(gè)車(chē)輛底部都是電池,最大化地利用了車(chē)輛的空間。
馬斯克拿飛機(jī)機(jī)翼油箱舉例,去除油箱與機(jī)翼之間的孔隙,從而增大油箱容積,提高續(xù)航里程(圖片來(lái)源:特斯拉)
馬斯克在2020年在特斯拉電池大會(huì)上表示:“將把電池直接內(nèi)置在汽車(chē)結(jié)構(gòu)中,這項(xiàng)創(chuàng)新的靈感來(lái)自飛機(jī)機(jī)翼上的油箱。結(jié)構(gòu)電池將減輕車(chē)輛的整體重量。這將減少所需零件的總數(shù)(減少370個(gè)零部件)并加快生產(chǎn)速度。電池與車(chē)身更好的結(jié)合,可以減重10%,可能帶來(lái)14%的續(xù)航增加。這一環(huán)節(jié)達(dá)成,將可以降低成本7%。”
(圖片來(lái)源:零跑汽車(chē))
相對(duì)保守的零跑汽車(chē)則是取消了電池包箱體和電池上蓋的結(jié)構(gòu),也就是說(shuō)直接將座椅安裝在電池上蓋。這種方案的好處在于便于量產(chǎn),便于維修,還能夠在一定程度上降低車(chē)輛的重量。
比亞迪同樣是將電池上蓋與車(chē)身底板合二為一,但是比亞迪還保留了電池包殼上的獨(dú)立框架,沒(méi)有將門(mén)檻邊梁和電池包邊框進(jìn)行融合。這為比亞迪后續(xù)的電池包更換提供便利和車(chē)身剛性帶來(lái)提升。
(圖片來(lái)源:比亞迪)
根據(jù)比亞迪的宣傳可以看到,應(yīng)用該技術(shù)的車(chē)型正碰車(chē)內(nèi)結(jié)構(gòu)安全提升50%,側(cè)碰車(chē)內(nèi)結(jié)構(gòu)安全提升45%;車(chē)輛扭轉(zhuǎn)剛度也得到提高,整車(chē)扭轉(zhuǎn)剛度提升70%,超40000N·m/°,首款搭載CTB技術(shù)的車(chē)型——海豹,整車(chē)扭轉(zhuǎn)剛度可達(dá)到40500N·m/°。
最后:無(wú)論是特斯拉激進(jìn)的“電池直鋪”,還是零跑汽車(chē)和比亞迪的電池上蓋與底板結(jié)合,都是技術(shù)進(jìn)步的一個(gè)象征,也標(biāo)志著CTC技術(shù)大規(guī)模應(yīng)用時(shí)代已經(jīng)到來(lái)。對(duì)于其他還未使用該技術(shù)的汽車(chē)廠(chǎng)家來(lái)說(shuō),將具有指導(dǎo)性意義;哪怕未來(lái)固態(tài)電池等新型電池出現(xiàn),CTC技術(shù)也是動(dòng)力電池與車(chē)輛結(jié)合的最便利途徑。
同時(shí),隨著CTC技術(shù)不斷普及,也將對(duì)整車(chē)廠(chǎng)、零部件供應(yīng)商以及傳統(tǒng)電池廠(chǎng)商之間的關(guān)系造成深遠(yuǎn)的影響。中國(guó)質(zhì)量新聞網(wǎng)汽車(chē)資訊技術(shù)專(zhuān)家萬(wàn)春雷認(rèn)為:“CTC工藝將進(jìn)一步縮聚三點(diǎn)技術(shù)向整車(chē)廠(chǎng)端‘應(yīng)吞盡吞’的趨勢(shì),專(zhuān)業(yè)化電池工廠(chǎng)傳統(tǒng)業(yè)務(wù)將進(jìn)一步被壓縮,導(dǎo)致專(zhuān)攻突破電芯性能的需求發(fā)生明顯的變化,專(zhuān)業(yè)電池廠(chǎng)和整車(chē)廠(chǎng)在三電權(quán)重方面的天平也將發(fā)生巨大變化?!?/p>