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CTC“量產元年”,誰將成為行業中的“佼佼者”?
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一場疫情,還在不斷向中國車市販賣焦慮情緒。但作為旁觀者,更想用“泥濘過后,皆是坦途”來提振信心。由此望向積極的一面,當下電動化轉型的浪潮,沒有因為諸多不可抗力的出現有所削弱。整個大盤的聲量與增勢,依舊維持在高點之上。

身處這條全新賽道,縱觀那些真正準備充分的強者而言,并未等來想象中的怨天尤人、哀聲載道,反而都能根據行業環境的驟變,迅速調整自身節奏,繼續展現出手中握有的最強成果。

也正是基于上述背景,本篇文章更想展開聊聊一項近來飽受外界關注的動力電池技術。因為它的落地,智能電動車多方面的性能,再次出現巨大的進步。最終,得以成功普惠終端消費者。

看到這里,相信已經有不少讀者猜出,今天的“主角”正是——CTC電池底盤一體化技術。正在進行中的2022,隨著類似零跑、特斯拉、比亞迪等越來越多的車企入局其中,并接連拿出手中握有的底牌,大有一副“CTC量產元年”的意味。

那么,僅以目前掌握的信息,不禁好奇誰又將成為其中的“佼佼者”?

01

結構優化,才是最終解

“動力電池,如同電動車的心臟。”

本段開篇,之所以拋出這樣的觀點,還是想要證明截至目前,前者對于后者仍具有十分重要的不可替代性。仔細觀察不難發現,長久以來動力電池體系的創新,主要還是體現在電池材料與系統結構兩個維度。

只不過,隨著電池材料部分,尤其是能量密度的提升與進步逐漸趨緩,對于結構系統的創新,已然成為所有人追求的新方向。

換言之,當下影響電動車普及的最大阻礙,無外乎還是續航與成本。可由于鋰電池能量密度的原因,其本身所能夠提供的續航,已經接近目前理論上的“天花板”,所以很早期大家已經意識到這個問題,轉而開始在生產制造工藝與相關結構上,尋求新的突破點。

目前大多數品牌為了“求穩”,依然選擇采用——CTM傳統電池集成方案,即“Cell to Module”。它的特點是先將電芯組成模具,然后再將數個模組集成為電池包,從下部與車身拼接在一起。


不可否認,站在技術儲備稍弱的主機廠角度,CTM仍是其能夠掌握最成熟的動力電池安裝解決方案,但它的缺陷與短板也是顯而易見的。綜合而言,模組殼體與車身之間存在著一定的空隙,這也導致車身空間利用率較低,同時整車質量過高。

為此,經過一段時間的研發,CTP無模組電池集成方案,即“Cell to Pack”應運而生。相比CTM,它最大的特點就是跳過模組環節,直接將電芯集成在電池包上,變得更加簡單。從而進一步提升了體積利用率、生產效率、能量密度都有所提升,零部件數量也有所減少。



不過,就像特斯拉CEO馬斯克曾公開表示的一樣,“沒必要往盒子里再裝一個盒子。”隨后,他還舉例說明:“原本飛機會把燃料箱放置在機翼之中,但為了更大程度利用空間,便拿掉燃料箱,直接用機翼來儲存燃料,這樣能容納的燃料無疑更多。”

話語背后能夠聽出的含義,直指CTP依然只是過渡方案,并不是動力電池結構優化的最終解。也正因如此,文章開篇所提及,更為極致的CTC電池底盤一體化方案,即“Cell to Chassis”正式走向臺前,并開始進入到落地階段。

同時,相比CTP,CTC是動力電池系統更深層次拓展,直接將電池整合到底盤框架中,進而在結構上實現更高程度的集成化,并且還可以更大限度的優化電池包的重量與空間。

另外,也是非常重要的一點,CTC要求主機廠從更早的階段,介入車型整體設計之中,這就要求其具備極強的自主研發設計能力。和CTP定義權更多掌握在動力電池供應商手中不同,這一次“主導權”已然交給了前者。

所以明知CTC將成為接下來電動車發展的絕對核心技術之一,但礙于“高門檻”的存在,并不是誰都能立馬切入的賽道。

02

CTC的優勢是什么?

前有零跑C01,后有比亞迪海豹,都在大力宣傳CTC技術的優勢,也都在強調自家的技術可靠性。但說到底,CTC技術的優勢有且僅有兩個:

其中,最大的優勢無非就是能在單位體積內塞入更多電芯,進而增加電池容量。當然,也可以選擇在維持原有電芯容量的同時,留出更多的空間,給到乘坐空間或載物空間。

至于另外一個優勢,就屬于“買贈”附帶了,因為結構更簡單,不用多次打包,少用些材料也就節約了成本。

對于消費者來說,一方面,CTC技術可以提升續航里程,進一步削弱里程焦慮;另一方面,CTC技術在制造成本降低之后,理論上可以一定程度惠及消費者,讓購車成本更低——當然,車企會不會如此做,就是另一個層面的考量了。

另外,雖然技術路線相同,但不同廠家對CTC技術的具體實施路徑還是有差異的。

先說比亞迪,其CTB技術最大的特點就是采用自家的刀片電池,由于刀片電池本身就可以看做是一個最小單元的電池模組(幾個電芯為一片,相當于用了比一般小箱子更小的箱子),因此,比亞迪的CTB技術看起來也是略顯保守的,在安全性和可維修性方面保留了一點點后手。

相比之下,特斯拉的CTC技術可以說是最為激進的,其采用全新設計的4680電芯,電芯就直接布局在與底盤一體的電池倉內(小箱子大箱子全扔了),值得一提的是,其前排座椅的受力點也在整體的電池底盤上。

至于此前高調宣傳稱自己為國內首款采用CTC技術的零跑C01,其CTC方案則可以說是最保守的,它保留了將電芯封裝為模組的步驟(也就是用了小箱子),只是將模組直接安裝到底盤上,在可維修性方面甚至超過比亞迪。

03


CTC的缺點也很致命

只是,我個人并不是很看好CTC技術,因為它的硬傷同樣明顯。

對于90后及更早的人來說,相信對于可更換電池的手機一定記憶猶新。手機里裝一塊電池,再帶一塊備用電池,電池沒電的時候直接換滿電的新電池,手機原地滿血復活。這樣的場景對于今天的智能手機則不可實現,因為電池都采用了不可拆卸設計,電池沒電了只能充電,由于電池的續航能力不給力,所以人們要么選擇攜帶一個充電寶,要么外出使用共享充電寶,總之用起來變得更不方便了。而電池損壞之后,也只能找專業的維修機構,付出更高的成本。

跟手機類似,不可拆卸的CTC技術也有類似的缺點。大家知道,在解決續航焦慮的方案中,有一種模式叫做換電,蔚來就是換電技術的忠實擁護者,而CTC技術則從源頭上杜絕了換電技術的可操作性。

更嚴重的問題在于維修和更換。因為車身就是電池組本身,所以在發生碰撞時,車身一旦受損,電池組勢必跟著遭殃,雖然各個廠家都宣稱其CTC技術在安全方面的保障有多高,但大家心里都明白,一根筷子肯定比三根筷子更容易被折斷。

更換也是一大難題,因為電芯材料的電化學特性,電池在經過一段時間的使用之后,會因為活性下降,造成容量衰減到影響正常使用,到時候必然要更換。此時,和底盤合為一體的電池組無法單獨更換,只能是拆開底盤,更換里面的電芯,而對電池包的加工需要工廠級的環境,對安裝技術也有著非常高的要求,更換之后是否能達到應有安全標準也需測試。

這么一套流程打下來,付出的成本相比獨立的電池包又高了不少。

還有一個容易被忽視的缺點,那就是電芯散熱和防止熱擴散。傳統電池組中,電芯經過多級分裝,散熱問題可在多個環節中分散解決,而在CTC技術中,電芯直接抱團,對整體的熱管理也提出了更高的要求。


站在消費者的立場來說,CTC技術最直觀的缺點就是手中的這輛車很可能變成一次性用品,一旦撞了或損壞,最佳方案不是維修,而是換車。這樣一來,很可能導致其保險費用大幅上漲,畢竟羊毛都是出在羊身上的。

04

頭部新能源車企CTC技術有何差異?

CTC技術作為未來的發展趨勢,并非零跑汽車一家獨有,特斯拉在2020年就發布了整包封裝技術CTC解決方案,而比亞迪也發布了與之類似的CTB電池車身一體化技術,那么,這三家車企的電池底盤一體化技術有何差異呢?

首先,在集成和裝配方式上,特斯拉CTC方案中直接將電芯或模組安裝在底盤上,電池包上蓋板集成了地板和座椅支架,前后一體化壓鑄車身底盤中間無橫梁,電池包結構本身做了很強的橫向力學強化,側向受力和彎矩全由電池包承擔,側向預留空間較大,以泡沫塑料填充;與特斯拉CTC類似,比亞迪CTB方案中獨立電池包集成了地板功能,但提供側向強度和扭轉剛度的橫向鋼梁還留在車上,而非結合到電池上蓋板中,側面預留空間比特斯拉CTC方案小;零跑CTC方案是將電池直接集成在底盤上,利用車身部件密封電池,沒有傳統電池包概念,把電池與底盤融為一體,該結構更極致緊湊,集成度更高,技術更先進,對制造工藝的要求也更高,還大大增強了車身扭轉剛度和彎曲剛度,同時也能減少車身異響與震動,提升車輛NVH性能。

零跑CTC方案示意圖,圖片來源:零跑汽車

其次,在空間利用率方面,特斯拉CTC和比亞迪CTB技術路線對車內乘客垂直空間均有提升,但由于電池包上部要做加強或緩沖設計,同樣邊界條件下,電池布局空間會降低。零跑CTC方案中由于無獨立電池包,因此車內乘客垂直空間和電池布局空間都有提升。同時,三種方案對車身性能均有影響,其中特斯拉CTC技術使車身結構剛性更強,散熱較好;比亞迪CTB技術側向強度和扭轉剛度更高,可拆卸性更強,但散熱效果不如特斯拉CTC方案;零跑CTC技術電池下托盤與車身門檻和橫梁有著更緊密、更牢固的連接,與車身電池艙形成高剛性的腔體結構,大大增強了車身扭轉剛度和彎曲剛度。車身剛度越強,車身耐久性、整車操控性和安全性也越強,同時也能減少車身異響與震動,提升車輛NVH性能。最后,在可維修度方面,特斯拉CTC方案中因電池包集成了地板和座椅橫梁功能,因此維修起來相對復雜,需要先拆內飾,再拆PACK,且無法實現換電;比亞迪CTB方案中電池維修起來相對簡單,僅拆除PACK單獨維修即可,保留換電可能性;零跑CTC方案中,電池托盤可單獨拆卸維修,也比較方便,零跑克服了難度和挑戰,率先實現量產。

零跑CTC雙骨架環形梁式結構,圖片來源:零跑汽車

綜合來看,三家車企相關技術的本質區別在于技術思路不同,特斯拉CTC和比亞迪CTB技術兩者本質上是以CTP技術為基礎的拓展,保留了獨立電池包形態,簡化車身與電池包集成部件的結構。零跑CTC技術的本質是去除了電池包概念,實現無電池包化,應用了CTC雙骨架環形梁式結構,將電池骨架結構和底盤車身結構合二為一,既是車身底盤結構又是電池結構,整體結構效率更高。這也是零跑CTC與比亞迪CTB、特斯拉CTC最大的區別,真正體現整車一體化架構的概念。

05

CTC加速產業鏈重構,未來誰能掌握更多話語權?

三家車企的電池底盤一體化技術路線雖然有些許差異,但從車企規劃下一代產品來看,高度集成的電動化平臺以及動力電池大模組/無模組,甚至直接集成到底盤的方案應用將成為趨勢。

由于CTC方案從電池系統集成的角度進一步加深了電池系統與電動車動力系統、底盤的集成,用較少零部件數量,提升生產效率。因此,業內認為,隨著該方案大規模應用,新能源汽車產業鏈分工將有所改變。

國海證券在相關研報中指出,未來CTC產業趨勢將呈現如下三個方面:一、具備技術研發優勢的主機廠將掌控更多CTC主導權;二、以輕資產運營的主機廠將交由第三方主導CTC開發;三、第三方主導CTC開發場景下電池企業和底盤供應商將展開競爭合作,此時產業鏈上的底盤系統集成、電池系統、熱管理、線控等領域的供應商將受益。

零跑汽車作為造車新勢力第一梯隊車企之一,此次提出的CTC方案相對來說更具前瞻性,未來也將在這一領域擁有更多主導權。當然,作為一家還處于成長階段的整車企業,零跑汽車對動力電池的更新迭代,背后離不開其所一貫秉承的創新精神。

對于創新,零跑汽車董事長朱江明曾提出:“零跑的創新一定要基于電動車和燃油車的差異去創新,而不是盲目地去搞創新。”動力電池作為電動車與燃油車最核心的差異點之一,存在諸多待優化項。早在2016年,朱江明從手機電池由分離式變成機身一體化中獲取靈感,和團隊開始著手研發電池底盤一體化集成技術。經過多年研發,零跑CTC方案經過了CTP方案階段和工程實踐階段驗證,于今年正式進入量產階段,零跑C01正是全球首款搭載無電池包CTC技術的電動轎車。

在研發方面,零跑汽車一向堅持核心零部件全域自研,業內人士分析,零跑CTC技術的發布及量產,不僅代表著零跑汽車7年來全域自研的最高水準,也將推動全球動力電池向3.0時代加速邁進。

來源:賢集網

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