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一文读懂CTC电池底盘:鸡肋还是机遇?

爱卡汽车 罗鑫

  

  随着电动汽车的高速发展,电池的技术也在不断突破,像我们常听到的比亚迪刀片电池、固态电池以及换电技术等等。而就在近期,又一项非常革新的技术出现在视野中,而这项技术便是CTC电池底盘一体化技术。这项技术到底行不行?是鸡肋般的存在,还是新机遇的出现?我们一起来聊一聊。

CTC技术

  ◆什么是CTC电池底盘一体化技术?

  简单一点来概括就是,将电芯直接集成于车辆底盘的工艺。它进一步加深了电池系统与电动车动力系统、底盘的集成, 减少零部件数量,节省空间,提高结构效率,并且大幅度降低车重,增加电池续航里程,被认为是下一个阶段决定新能源汽车竞争胜负的关键核心技术。

CTC技术说的简单一点,CTC电池底盘一体化技术就是将电芯集成到底盘中,让其成为车辆底盘中的一部分。

  想要实现这项技术并非只是简单的将电芯集成到底盘中,电池系统集成主要是经过一下几个阶段后才可以:

  第一阶段,CTM(Cell to Module):最开始的新能源产业,希望将电芯标准化,进而利用规模化降低成本,但是各种车型需求不同,电池厂家的电芯尺寸也难以统一,后来退而求其次,将电池系统标准化转向了模组。过去几年电池系统集成化的重点就是不断提升标准化电池模组的尺寸,例如比较典型的590模组等。

  第二阶段,CTP(Cell to Pack):CTP就是直接将电芯集成在电池包上,这样做就有效提升了电池包的空间利用率和能量密度。目前,宁德时代、比亚迪以及蜂巢能源等都拥有各自的CTP方案,大家耳熟能详的比亚迪刀片电池,就采用的CTP技术。

  第三阶段,CTC(Cell to Chassis):进化到CTC阶段,不仅要电池重新排布,还要纳入电驱电控系统,使得电池、电机、电控、车载充电机、底盘高度集成,通过智能化动力域控制器,优化动力分配、降低能耗。这对于整个制造链要求极高,要求主机厂、电池供应商等必须具备多项跨域的能力:车企大多要有具备电芯设计、三电系统高度集成的能力,电池企业需要在电机、底盘设计等板块布局。目前国内的零跑以及海外的特斯拉都已率先公布CTC方案,比亚迪、宁德时代等都在加速布局。

CTC技术CTC技术就是直接跳过中间的所有环节,直接将电芯与底盘进行结合,并对电机以及电控等核心部件进行整合。

  ◆CTC技术有什么优势?

  首先是高适配,与整车匹配度提高,可快速柔性化批量生产。其次是底盘的高度集成化与模块化,可跨平台适配未来各级别、各类型的车型。同时,也正是因为高度的集成化与模块化,更好地简化零件数量及生产步骤,在降低成本的同时提升电池容量和续航里程。

CTC技术高度集成化是CTC技术的最大优点,能够更好的优化零件以及生产步骤,降低生产成本的同时,还可以提升电池容量。

  ◆CTC技术就没有劣势吗?

  当然有。首先就是不可换电,目前国家有政策向换电模式倾斜,各大厂商也都陆续推出了换电品牌以及支持换电的车型。但CTC技术是将电池与底盘一体化,因此使用CTC方案的车辆将不能适配换电补能。

  其次,就是从维护角度来分析了,使用CTC方案的车辆,由于电池组和底盘是一体设计的,当车辆底盘区域受到碰撞形变后,维修方案将涉及更多的整体结构件,成本亦会有所增加。

CTC技术CTC也不光都是优点,无法进行换电补能,以及后期维修成本高都是其无法解决的根本问题。

  ◆不同品牌之间CTC技术有何不同?

  零跑:或成为国内首个落地CTC技术的品牌

  零跑汽车在4月时发布了自己的CTC方案,而本次发布的CTC方案并非业内最为激进的“电芯-底盘”,而是使用了“电芯-模组-底盘”这一套模式。相较于前者,零跑这套方案多出了模组这一环节,而相同的地方则是同样省略了电池包,整体来说这更像是一个试探性的过渡方案。但从结果来看,零跑这套CTC方案还是有效地提升了车辆的综合性能表现。

CTC技术零跑这套方案并没有省去模组这一部件,更像是CTP到CTC的一个过渡性方案,但即便如此依然值得我们称赞,敢于向前迈出第一步已经是很大的勇气和魄力了。

  零跑这次的方案中,创新性的应用了CTC双骨架环形梁式结构,将电池骨架结构和底盘车身结构合二为一,既是车身底盘结构又是电池结构,整体结构效率更高。其次,气密性,通过车身设计实现电池密封,CTC技术借用底盘基本结构,利用车身纵梁、横梁形成完整的密封结构,相对于传统汽车,这绝对是一大创新。

  同时,根据零跑官方公布的资料,这套CTC方案将零部件数量减少20%,结构件成本减低15%,整车刚度提高25%,实现高度集成化和模块化。还拥有极强的扩展性,可兼容智能化、集成化热管理系统。未来可兼容800V高压平台,支持400kW超级快充等。

CTC技术从最终的结果来看,这套方案也达到了一定的预期效果,零件减少、成本降低、续航增加、强度提升,综合来看是比较成功的。

  这套CTC方案将率先应用在C01车型上,如果不出意外,零跑C01(参数|询价)也将是国内第一款搭载CTC技术的量产车型。

  从车型的具体表现来看,CTC技术可以为C01带来更大电池容量的空间,相比传统方案电池布置空间增加14.5%,实现更宽敞的驾乘空间,消除电池包与车身之间的安装间隙,车身垂直空间增加10mm。

CTC技术

  其次,CTC技术增加了电池空间利用率,提升10%续航的同时提高电池保温性能。同时,采用了AI BMS大数据电池管理系统,可以实时监测,这样基本上杜绝了因为电池或者电芯失效引发的安全问题。

  特斯拉:CTC方案和一体化压铸技术

  特斯拉在2020年就发布了全新的整包封装技术CTC,特斯拉的方案是直接将电芯或是模组安装在底盘上,电池组将作为车身结构的一部分,连接前后两个车身大型铸件,取消原有座舱底板,取代以电池上盖,座椅直接安装在电池上盖上。

CTC技术特斯拉的方案更为直接一些,取消了模组这一环节,直接将电芯放置在底盘内,并将座椅直接放置在上边。

  根据申请的专利以及公开信息进行汇总的话,特斯拉CTC技术有这样几个特点:

  1、电池包上盖与电芯粘接在一起,与座椅等车辆结构件直接连接在一起;

  2、电芯之间填充树脂材料,起到热保护和结构性支撑的作用;

  3、把以前的铝丝连接改为Busbar连接,利用母排引脚将电连接和电池管理系统的采集板直接连接在一起;

  4、电池包一侧配置了8个泄压阀,加强了热失控管理;

  特斯拉的这套方案有减少支撑件、减轻整车质量、提升整体电池容量等优势,为车辆降低10%车重,增加14%续航里程,减少370个零件,单位成本下降7%,单位投资下降8%,大幅提升汽车生产制造的效率。并且,特斯拉最新的第三代圆柱电池4680电芯和上一代电芯都可以使用这套CTC方案。

CTC技术这套方案通同样也达到了减少零件、降低车重、增加续航的目的,并且制造成本进一步降低,整体来看是一套非常成功的设计方案。

  除了CTC方案之外,特斯拉的一体化压铸技术也值得在这里介绍一下,这项技术是将前车身+底盘电池包+后车身组合成车身。特斯拉的一体压铸技术将大量减少车身零部件、降低车身复杂度并实现减重。根据特斯拉公布的材料,采用一体压铸技术的Model Y(参数|询价)可以使下车体总成重量降低30%,制造成本下降40%。同时,压铸成型后的一体式车身无需再进行二次热处理,大幅提高制造效率。

CTC技术一体化压铸其实并不是什么新技术,但通过与CTC技术的结合,可以将制造成本以及车身重量进一步压低。但实际使用中,如果出现底盘磕碰的现象,那维修费用将会非常非常高。

  比亚迪:海豹将采用CTB技术

  比亚迪在2021年时推出了全新纯电动e3.0平台,将驱动电机、电机控制器、减速器、高压配电箱、逆变器、车载充电器、整车控制器、电池管理系统等8大模块整合,实现“八合一”动力系统集成。电池依然使用刀片电池,并将整车的驱动、制动、转向等功能深度融合。

CTC技术比亚迪全新e3.0平台实现了“八合一”动力系统集成,搭配比亚迪引以为傲的刀片电池,将带来更好的驾乘体验。

  5月20日预售的全新车型海豹将会基于e3.0平台所打造,并且还将会使用CTB电池车身一体化技术。简单来说,海豹就是在“八合一”的基础上更进一步地将电池做到了车身中,刀片电池把安全和强度融入作为整车的一部分。

CTC技术比亚迪的CTB技术从结构上来看依然有独立的电池包,只是在安装的时候将电池包与车身进行硬链接,并使用封胶对其缝隙进行封装,从而达到一体化的效果。

  目前比亚迪的这套方案所曝光的资料还不多,从已经曝光的图片来看,比亚迪的CTB电池车身一体化技术是将车内的地板面板与电池包上壳体合二为一,也就是说比亚迪在设计制造电池包的时候,把电池系统作为一个整体与车身集成,这样的效果就是电池本身的密封及防水要求可以满足,电池与成员舱的密封也相对简单,整体的风险可控。

CTC技术

  宁德时代:加速CTC研发布局

  2020年8月,宁德时代宣布研发电池底盘一体化新技术。目前,宁德时代正在加快CTC的研发攻关,并宣布计划于2025年左右推出高度集成化的CTC技术,有望在2028年前后升级至第五代智能化CTC。

CTC技术宁德时代目前的CTC技术目前还属于攻坚阶段,并没有发布最终的产品,作为电池行业的龙头企业,宁德时代自然不会放过CTC技术这个风口浪尖。

  据悉,宁德时代的集成化CTC技术不仅会重新布置电池,还会纳入包括电机、电控、DC/DC、OBC等动力部件。将电芯与车身、底盘、电驱动、热管理及各类高低压控制模块等集成一体,使行驶里程突破1000km。

  ◆CTC技术对产业发展的影响

  对于整车企业来说,CTC技术直接涉及到底盘,这是车企最为关心的核心部件。因此,拥有更多底盘研发经验的车企,在未来将会拥有更多的主导权,而不具备开发优势的车企最终在底盘等硬件环节也将丧失主导权。

  而对于电池企业来说,CTC技术的应用就要求电池制造商从更早的阶段就介入车型设计中,这就要求电池企业具备更强的研发设计能力,以便于配合部分主机厂进行深度开发。预计未来将会出现更多的电池厂与主机厂的深度合作。

CTC技术CTC技术的应用就意味着车企与电池厂商的结合将更加紧密,但这之间的主导权争夺也自然会出现,车企与电池厂商都希望按照各自的标准来执行,而这很可能将关乎到未来整个行业的话语权。

  此外,电池企业缺乏对车辆底盘的开发经验和技术积累,因此在CTC的研发过程中很可能会失去对整个项目的主导权,打破目前电池厂商的强势地位。

  ◆CTC技术与换电技术谁更符合当下发展?

  其实,这个问题还不好说。

  在2021年时,国务院发布的《新能源汽车产业发展规划(2021-2035年)》中,就提出了大力推动充换电网络建设。因此目前以北汽新能源、蔚来、宁德时代、吉利等为首的各大品牌,都相继推出各自的换电技术。

  换电模式最大的优势就是补能耗时短,全程仅需数分钟。此外,换电模式也使得这一技术在电池损耗管理、电池的可迭代性方面具有巨大优势。因此,换电技术在业内一直备受关注。

CTC技术换电目前已经成为比较主流的一套电动车补能方案,北汽新能源、蔚来、宁德时代等企业都开始对换电进行布局。

  而同样是在《新能源汽车产业发展规划(2021-2035年)》中,也提出了要研发新一代模块化高性能整车平台,攻关纯电动汽车底盘一体化设计、多能源动力系统集成技术。

  变比于换电,CTC技术则是向着另一个方向发展,相比较于换电技术,CTC技术则在降低成本、提高续航以及轻量化方面有着较大的优势,这也就使得各大厂商也愿意在CTC技术上进行布局。

CTC技术而CTC技术相较于换电则没有那么灵活,但成本低、增加续航以及车辆轻量化则是换电所不具备的优势。

  总的来说,目前两种技术还都属于起步阶段,并且各自存在其独特的优势,这两种技术都属于未来电动车发展的趋势之一,只是最终结果会倾向于谁,目前下定论还为时尚早。

  全文总结:CTC技术目前确实处在风口浪尖上,并且也是未来电池技术发展的重要方向之一。以目前的情形来看,海外品牌中只有特斯拉将CTC技术进行了落地,而国内也只有零跑以及比亚迪近期会将这一技术应用到量产车中。并且,这一技术如果大规模应用,还将对主机厂、电池企业以及整个供应链体系提出一套全新的标准。所以,目前想要将这项技术大规模应用,可能还需要很长一段时间。

来源:爱卡汽车

作者:罗鑫

本文地址:https://www.d1ev.com/news/shichang/175494

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