特斯拉带队

发布日期:2022-06-09 19:58:15

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  文/👽Jui஻ce

 ↑ਪ 来源:车东西(ID:chedongx♦i)

  特斯拉掀◈起CTC技术浪潮,5大车Á企扎堆跟进。

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  电动车企扎ⓣ堆搞CTયC技Š术,到底有啥区别?

  头部的新能源汽车中,特斯拉早在2020年的电池日活动上就讲解了CTC技术,认为这项技术能够省掉37Ρ0个车身零部件,减轻10%的车身重量,而另一ੋ个头部玩家比亚迪也在今年发布了CTB技术(本质上仍然为CTC技术)。

  动力电ક池行业…的头部玩家宁德时代也积极发展CTC技术,前华为智能汽车解决方BU智能车控领域总经理蔡建永加入了宁德时代⊕将会全力推进CTC电池底盘一体化业务。

 Ü 而国内的新造车企业零跑也在4月份正式对外公ⓤ布了其CTC技术,可将À其首款轿车C01的续航提升到700公里以上。

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  此外,哪吒、大众、沃尔沃等车企都将会在CTC技੭术方法发力,哪吒汽车更是明确了要在明年推出这一产品。

੨  从这些车企的动作来看,ÐCTC技⊕术无疑已经成为了今年动力电池领域最热的话题之一了。

  新能源汽车发展到现在,动力电池的发展∀已经到了天花板,急需破局之道Ñ。从化学材料上来看,三元锂电池的天花板逐渐显现,而固态电池距离量产◑仍然有很长的道路要走。

  在这种情况之下,特斯 拉、比亚迪这样的新♪能源汽车行业巨头和宁德时代这样的动力电池大佬都开始在õ电池的封装技术层面做布局。

  从众多车企和电池企业的动ë作来看,目前新能源汽车领域头部的车企都已经加入了CTC大军,在☻可以预见的未来,这一技术或将成Õ为主要的动力电池封装技术。

 ♥ 那么,CTC技术的主要难点是什么?主要分为哪些技术„路径?目前已经发布的车企主要采用ω了哪些路径?

  本文福利:特斯拉比亚迪零跑都拿出了产品,CTC技术开始走入¤现实。分享报《汽车行业CTC技术进展研究:特斯拉引领新技术系列二,从概念到量产》,对话框回复车东西0367ï下载报告。

  ∧01

  车身结构需重新⊂设计 集成થ电芯也&#260e;有难度

  首先我们先简θ单地了解一下CTC技术,其全称为૨Cell to Chassis,即&#25a0;电芯到底盘。字面意思理解,就是把电芯直接放置到车辆底盘中,区别于此前底盘和电池包分离的设计。

  而之–所以这◑么做,主要是√为了通过提升空间利用率的方式提升电池的能量密度。将电芯直接集成到底盘之后,可以节约大量的材料,相应地扩大了可装置电芯的体积,车企通过增加更多的电芯,增加体积能量密度,从而实现更长的续航表现。

  ૉ另一方面,由于节省了比¢较多的材料µ,也降低了动力电池的成本。

  从上面的描述来看,CTC技术确实存在很 多优点,但目前还没有大规模量产的事实也说明了这项技术还存在一²定的难度。

  整体઻来看,അCTCચ技术存在多个核心技术点。

  首先,Cell to Ch࠷assis意味着传统的车辆底盘结构需要做出一定的改û变。

  一位车身工程师告诉车东西,为了节省成本,大¦多数车企会&从供应商处直接拿电池包,然后根据电池包来设计车ৄ身结构。

  车身、电池包和底盘构成一个三明治结&#266b;构,电池包处在车身和底盘之间,也就是说,电池包一直处在车身结构的保ⓖ护之中,不会直接承受外ú部撞击。

  而CTC技术则将电芯直接集成到了车辆底盘上,电池包成为底盘的一部分,车厢内部底ƿ板担当了传统电池包的ઠ上盖,电芯和下托盘被塞进了车身里,让ਠ电池包也成为车身受力结构之一。

  这让传统的车૧身和电ષ池包分开设计的模式不再适用,车身设计师从一开始设计车身时就要考虑到底盘电芯的布ਫ਼局情况,这对大部分车身设计师来说都是一个不小的考验。

  另一方面,CTC技术ó也给车身设计的灵活性造成了一定的影响,对于规模比较大的车企来说,它ਪ们都会设计一个通用的汽☼车平台,可以延伸出各种车型,而在电池方面做的改变也就是拉长缩短等操作。

  但采用了CTC技术之后,在车Å身结构发生变化的时候,会导致底盘的电૊池结构也发生改变,最终导致设计成本ν的增加。

  更重要的是,ϑ电芯和车身底盘集成在一起之后,维修的∈成本和技术难&#260e;度也会随之提升。

♠  从这点来看,CTC最ⓕ关键的技术之一的就是车身结ô构的设计。

  接着让我们把目光放到电池包本身,C૨TC技λ术非常重要的一个要素就是彻底઻取消了模组和Pack,直接将电芯集成到底盘里面。

  这也意味着车辆底盘内需要直接铺上电芯,而没有了模组和³PA“CK结构的保护,就需要对ⓙ电芯做好绝缘支撑。

  除了电芯方面所必需的一些设ⓛ计,电池热管理等方面也需੊要进行更新▨设计。

  电芯和电芯ચ直接排列在一起,意味着一旦一个电芯发生热失控,就很容易传导到临Ö近的电芯,从而导致整个电池的热失ૄ控。

  在设计的时候就需要考虑水冷板究竟放在什么位置以及泄压阀如何¹设计,这些问题੆直接关系到车辆和乘客的安全,所以这方面的设计丝毫马虎不得。而整个电◊池包的BMS设计也非常重要。

  整体来看,如果想要采用CTC技术,那么对车∝身È的结构设计和电池包的设计都会生产一定的影响,હ这些主要难点也就成为CTC技术最关键的地方。

  02ª

  分为 两થ种途径 均已૮到达量产前夜

  目前来看,CTC技术还比较新,也只有少数几家车企展&#263b;示了自己±的方案和产品,大多数车企Å还没有产品展出。

  从已经发布的产品来看,CTC技术主要有两种体现形式。ⓦ▥一种是目前多个ⓢ车企采用的方式——将电芯直接集成到车辆底盘中。

  这一方式有点接γ近智能手机领 域的发展思路:从最开始电池可拆卸转变成为૙电池一体化设计。

  具体来看,车企直接取消了电池包的上板结构,或者说将车辆内底板作为电池•组的上板结构ƒ,然后将电芯布置在托盘上,将托盘和车身&#25b3;内底板组合在一起,形成新的车身结构。

  ▧车辆的座椅可以直接安装在电池包上方,进一步扩大车身的空间结构™,而在电池布局上也可以੝增加更多的电芯,续航也可以因此实现提升。

  那Β么,这种方式是如何应对技术上ï的难题呢?这方面不同车企的策略有所不同,在车身结构方面,特斯拉采用了前后一体式压铸技术更改了车身结构,前后两&#263d;个大件可以直接拼接成车辆底盘,可以提前把底盘的空间预留好,为电芯集成做好准备。

  而 比亚迪也采用了全新的车型平台e3.0,虽然还不清楚比亚迪是怎么做的∋,但在新的车型平台也૙一定会对车身结构进行调整。

  散热方面,目前大多还采·用的水冷板散热,特斯拉的方案中,水冷板是放在电芯的正上方,这样方便阻隔电芯的热量不会上传到驾驶舱,而电池包的泄压阀则在电芯下方,进一步保证了电池包的安全性。而电芯之间则采用了低密度的胶,降੝低了彼此之间热®传导的风险。

  零跑的方案中则在电芯下方采用了水冷板、ਫ਼隔μ热层,而在电芯的上面同样也采用了隔ⓢ热层,防止热量上升到座舱内部。

  另一种是滑板底盘,同⊗时涵盖了CTC技术、线控技术等,将车辆底盘¥的行驶系统、转向系统与车辆的乘员舱完全解耦,底盘和车体直接独ৄ立。

  车东西此前ਮ曾经观看过悠跑科技所设Βࣻ计的滑板底盘,通过遥控装置,车辆底盘可以自如完成前进后退,甚至是自动泊车的一系列指令。

  这一设计方式类似于燃油车时代的非承载式结构,底盘和৻车身分离设计。但不同的是,这种滑板底盘的能力更加强大,可以说是≥车辆的灵魂所在。

  只š要底盘和车身达👿成一致的通讯协议,就可以根据滑板底盘Ò制造各种车型。

  得益于此前的非૙承载式车身结构设计经验,采用滑板地≅板之后并不ρ需要花费过多精力进行车身的重新设计,几乎可以照搬此前的非承载式车身设计方案。

  电池包结构和散热对于滑板底盘来说尤为关键,Lucid CEO兼CTO Peter Raσwlinson曾经解读过如何对滑板底盘进行安全保护和散热。他认为电池组与车辆的车身外壳结合,本就可以增加汽车的结构刚度,使汽车更便于操作,稳定了汽车尾部碰撞缓冲区的中央结构,吸收能▤量,保护乘客不受碰撞,同时也能保护电池ਨ。

  而LucidΕ的方案中,电芯基本上是倒置安µ装的,电池向下散热,同时还有一层额外的冷却剂💼。

  不🙀过,目前这一技术也没有实现′大规模量产,头部企业Rivian和Lucid目前正处在产能爬坡阶段,迟迟未能完成大规模交付。除Ø此之外,其他滑板底盘企业均未实现量产。

  整体来看,将电⊥芯直接集成到底盘里已经成为车企之间共同的选择了。因此,஻目前在CTC技术方👽面发力的车企也明显增多了。

  特斯拉、比亚迪、零跑已经发布过了自己的CTâC方案,大众和沃尔沃也在2021年就已经提出了CTC方案,未来也将会投入量产,而哪吒汽车也在ળ其电池分享会上表示将会在明年推出CTⓑC技术。

  在电池企业方面,宁德时代早在2020年8月份就提出了要发展CTC技˜术,目前还迎来了华为车BU高管的加盟,其量产产૟品应该也会很快亮相。Š

  此外,其他的动力电੆池૧企业如蜂巢能源等也已经加速了જ这方面的布局。

  目前来看,CTC技术或许真的能够成为电池技术的一个重要突破点,对于缓解续航焦虑,提升电↓池安全性ⓦ来说都非常重要。ੈ

 ô 03î

à  三家车企已经发布 主要策略较‘为◑类似

  虽然已经有多家车企¼公布了自己的CTC计划,但现阶段来看,只⇔有特斯Ö拉、比亚迪和零跑进行了产品发布,并且已经有很多产品图了。

  从产品设计方面来Ξ看,这三&#25c8;家车企都是选择上述的第一种形式,直接采用了CTC技Λ术。不过,从设计细节上来看的话,这三家企业的策略上也存在一些不同之处。

  下面主要从结&#263a;੠构、电芯集成和制造工艺三个方面对特斯拉、比亚迪઱和零跑的方案进行对比。

  从结构上来看,特斯拉可能是做出改变最彻底的企业。根据特⁄斯拉柏林工厂和得州工厂流出来的图片来看,其CTC技术彻底打通了电池¿包和车厢ƒ的联系。

  电&#263f;池包上方设有一根横梁Ý,前排座椅直接安装到了横梁上,而后排的固௄定结构则与电池包无关。

  这样Β一来,前排两个座椅的下压力直接由电池包承受°,同时前排乘客和后排乘客的脚部位置的力也直接由电池包承受。░

  比亚迪和零跑的方案则Â比较接近。零跑汽车在发布会上展示的图片显示,其CTC方案在原来Ñ的车辆底盘š上仍然保留了车身上的骨架环形梁式结构。

  电池包的上板直接和底盘的结构梁焊接在了一起,相当于既是车厢的底板又是电池的上板结构。车辆座椅则直接安装到了车身的结构梁上。电池包Æષ则只承担了前后排乘客脚步空ÿ间的力。

  从曝光的图片来看,比亚迪和零跑的设计非常相似,Λ也将车厢的底板和电池的上板结构合二为一,座椅ੌ的设Ν计方案也比较类似。

  虽然特斯拉、比亚迪和零跑÷▥的方案略有不同,但这些方案之间્并没有好坏之分。

  在这些方案中,车内乘客距离电芯都只隔了一个电池上板结构,因此,这三家车企都需ડ要做缓冲设计,ÿ避免车主大力踩底板时♣直接压到电芯,减少不必要的麻烦。

  另一方面,在电芯上方增加隔热材料Ñ也非常必要,这样可以避免ળ发生热失控之后ⓦ,热量在第一时间传递到乘客舱。

 ζ 车身结构之外,电芯集成也是非常关键的一点,这也是ⓥ三家车企差别最大的地方&#260e;。

  还是先从特斯拉看起,关ξ于特斯拉的电芯已经非常明确了,无论是柏林工厂展示的图片还是得州工厂展示的图片,其CTⓨC技术都和4680电芯紧密相连î。

  特斯拉主要通过46∧80电芯在底盘上进行排列组合,内部没有模组,一眼看过去全是密密麻麻的4680电芯。根据特斯拉展示的图片来看,一列约有34⊆个,一共分为24列,中间有水ૉ冷板进行散热。

੣  从这点来看,特斯拉真正贯彻了Cell Üto Chassis。

  目前比亚迪还没有曝光ફ过CTC电池的内部图片,但根据此前海豚电池包的੬设计,可以猜测其做法与特斯拉类似,采用了刀片电池直接集成到☻底盘的方式。

  与特斯拉的圆柱电૤池不Ι同,比亚迪的刀片电池更长,几乎横贯车身,并且在CTP时代就已经取消了模组,目ઠ前很有可能会直接采用刀片电池集成到底盘。

  而零跑的做法则略有不同。从结构图上来看,零ⓩ跑的CTC采用了模组集成到底盘中的方式,∋采用了7个大模¸组,这样节省的零部件数量有限,空间利用率并没有达到最好。

  所以从这点来看,零跑的策ਮ略更像ò是MTC,而不是C≅TC。

  不过这也跟零跑汽车没有参与电芯开发分不开,比亚Ν迪一直都在采用自己的电芯,特斯拉最近也在积极生产4680电芯,自产电芯的好处就是这两家企业在开发CTC的时候可以提前根Ì据自己的电芯标准来开发。

  对于零跑来说,目前Ξ并没有自产电芯的能力,主要还是从供☏应商处购买电芯,直接集જ成模组则更加高效便捷。

  而从制造工艺上来看,ï特斯拉革新了制造工艺,采用了前后一体压铸技术,与CTC技术起了相辅相成的作用,可以更高效地制造车身,而比亚迪和零跑方面在车身制造工艺◑上并没有太大的改变,在未∂来也有可能会引入一体压铸技术。

³  整体来看,特斯拉和比亚迪±的CTC方面,无论从结构上,还是从整体设计上,都更加彻底,而零跑并不具备电芯集成的能力੓,还有很大的提升空间。

઒  但这三家车企都已经迈出了关键的一步,相>信之后还会有更”多车企加入到这一行列。

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 ∨ Μ结语à:电池技术革新迫在眉睫

  在目⇓前的新能源汽车˜领域,动力电池仍然是非常重要的一个零部件,甚至决定了一辆电动汽车的下限。但目前其发展遇到了一定的瓶颈,૯始终无法进一步突破。

  车企和电池汽车主要从两个方面来寻◑找解决方案,一是从化学体&#263e;系方面入手,ਨ研发新的化学体系,研发固态电池等方式,但进展并不明显。

  另一种方法就是通过改进封装工艺,在单位体积内塞入更多的电芯。在这条路径上ï,&#25b2;车企和电池企业推出了CTP技术,即cell to Pack,取消电池模组;现阶段又推出了CTC技术″。

  但这对于Œ目前的电池行业来说还不够,在原材料价ળ格持续疯涨的情况下,还需要推动电池👽技术的革新。



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