首发CTC技术零跑汽车这次跑在了业界前列

时间: 2023-09-06 17:06:14

  提升电动车续航主要有两种办法,一种是围绕三电以及周边技术做文章,例如800V高压平台、提升电机效率、降低车身风阻系数、应用SiC等等。另一种是围绕电池单位体积内的包含的能量做文章,例如被称为“下一代电池”的固态电池,其单位体积内的包含的能量是三元锂电池的两倍以上,续航轻松破千不是梦。

  除此以外,电池组的集成形式也会大幅影响系统单位体积内的包含的能量。其实这很好理解,就像一个行李箱,衣服折叠好正确摆放,肯定比乱扔乱放要装得下更多。而电池就像行李箱里的行李,只要合理的安排好空间就能放下更多,单位体积内的包含的能量自然就提升了。

  从电动车诞生开始,研发人员就一直绞尽脑汁提升电池包的空间利用率,我们不妨先来回顾一下电池集成技术的发展过程。

  从上图能够正常的看到,电池集成技术目前一共分为三个阶段,模组化、CTP、CTC,简单来讲这是一个从繁至简的发展过程。

  在第一阶段即模组化阶段,一个个电芯和相关零部件组成电池模组,而大家常见的电池包,就是由若干个电池模组,加上BMS、配电模块、冷却系统等部件组合而成。从下图能够正常的看到,该电池包含十个电池模组(橙色盖),目前在售新能源车大多采用类似的模组化技术。

  通过这种模组工艺,可大幅度的降低装配复杂程度,生产效率得以提升。此外,模块化设计可单独更换损坏的模组,有利于动力电池维修保养,降低维护成本。但所带来的问题是模组的应用会增加许多其他零部件,致使电池包的质量和成本增加,空间利用率也留下很大优化空间。

  因此,CTP技术逐渐走上舞台。CTP全称为Cell To Pack,字面意思是去除模组,直接把电芯安装在电池包内。但目前CTP有两种技术路线,一种是以大模组替代小模组的方式,另一种才是完全无模组的方案。

  第一种路线很好理解,无非就是采用大电芯和大模组,核心是减少模组数量。以特斯拉Model 3为例,它由4个长度约2米的大模组组成,而之前特斯拉 Model S则由16个小模组组成,这样做能大幅度减少壳体的占比,提升空间利用率。相较于小模组电池包,大模组可以使体积利用率提升15%-20%,零件数量减少40%,生产效率提升50%并降低动力电池的制造成本。

  而真正的CTP无模组方案,就是大家所熟悉的比亚迪“刀片电池”。具体是怎么来实现的,我想一张图胜过千言万语。

  不知道大家有没有察觉,哪怕是比亚迪无模组CTP,厚重的电池包壳体依然是存在的,这在某种程度上预示着电池的空间利用率仍未达到极致的状态,那究竟有没有很好的方法把电池壳体也消灭掉呢?

  如果说CTP是消灭了电池模组,那么CTC就是消灭了电池包,是CTP的进一步演化。

  以特斯拉的CTC为例,它直接将电芯集成在汽车地板框架内部,相当于车架变成了一个电池托盘,电芯就填充在托盘里,电池上盖肩负密封电池与车身地板两项功能,座椅则直接装在上盖。

  1,数据显示,在特斯拉车身一体压铸技术和CTC技术的使用下,新车有望减重10%,续航有望增加14%,制造成本和流程也得到大幅优化。

  2,电池直接填充在底盘内,意味着电池成为了车身结构的一部分,白车身扭转刚性更强。

  3,由于地板与上盖板合二为一,乘员舱空间得到进一步释放,后排座小板凳的感觉能得以优化。

  但有得就必有失,电池埋在车身内也代表着,对于单个电芯是没有办法进行维修和更换的,碰撞导致底盘结构受损时,CTC方案在大多数情况下要整体更换车架+电池。

  又因为少了传统的电池包上盖,改由车身+下盖负责密封,对乘员舱防热失控设计提出了新挑战,也就是安全性上如何得到保障成为了难题。因此,特斯拉、宁德时代、比亚迪等头部企业均未实现CTC的量产。

  宁德时代预计2025年才推出高度集成化的CTC电池系统,可想而知工程难度有多大。

  然而就在本周一,中国电动新势力零跑汽车,宣布实现CTC电池底盘一体化技术量产,搭载该技术的零跑C01,将成为全世界首款无独立电池包的电动车。消息一出瞬间引起了汽车圈的一片哗然。

  根据官方的说法:零跑智能动力CTC技术应用车身结构作为电池包外部结构,通过取消电池上部结构(上盖),减少冗余的结构设计,使整车垂直空间增加10mm,电池布置空间增加14.5%,综合提升整车续航能力10%,车身扭转刚度提升25%至33897Nm/rad,减重15kg,车身轻量化系数提升20%。

  零跑是将承载式车身结构重新做了分布,将车辆底部电池包高度提升,从原先外挂电池布局进而整合至底盘内部,让电池骨架结构和底盘骨架结构合二为一,借用底盘基本结构,利用车身纵梁、横梁形成完整的结构。

  相比特斯拉追求极致的方案,零跑的CTC方案更为妥协。其本质在于将电池包的上盖去掉,但电池包别的部分是基本不变的,依然保留下盖。这是一种折中的思路,好处是整车的装配线,工艺等不需要做大的调整,更容易实现量产。

  此外,特斯拉是将电芯直接埋在底盘里,而零跑则是将模组挂在底盘上,并没有省略电芯→模组这一过程,由于模组这个中间形态依然存在,所以零跑的CTC方案在空间释放效率、集成度、成本优势、配件冗余等方面都不如特斯拉极致,因此零跑CTC更像是阶段一 + 阶段三的组合体。

  这样做除了在工程上更容易实现以外,好处就是维修性好,毕竟下盖是能打开的,坏了直接开盖维修就是了,这可能是零跑重点考虑的。

  必须要指出的是,无论是特斯拉的方案还是零跑的方案,两者都属于CTC技术路线的分支,相当于CTP里大模组和无模组两种技术路线。

  虽然零跑的CTC并不是真正的电芯到底盘的CTC,但最终仍然实现了提高效率的目的,而且胜在容易实现,就好像追不到的女神,永远只能是女神,盲目挑战高难度没有意义。

  零跑表示搭载该技术的旗舰轿车车C01将于近期开启首秀及亮相,毫无疑问,零跑这次抢尽了先机和足够多的目光,手握这张王牌无疑能让零跑踏上更高的市场地位。

  老实说,零跑这次发布CTC属实一鸣惊人,作为国内为数不多软硬件一体化全域自研的车企,我开始有点期待零跑在软件上(智能驾驶)会打出什么样的王炸了。