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电池集成革命 比亚迪与特斯拉谁的路更正确?

2022 年 06 月 09 日 09 : 25 来源:有车智联 编辑:中华网汽车
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电池集成革命 谁能代表未来?比亚迪与特斯拉谁的路更正确?众所周知,动力电池是新能源汽车三电系统中最为重要的一环,其成本占整车成本的40%。因此降低电池成本一
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众所周知,动力电池是新能源汽车三电系统中最为重要的一环,其成本占整车成本的40%。因此降低电池成本一直是电池供应商和主机厂的重要任务之一。其中电池的集成方式一直是研发的突破点,继CTP技术之后,CTC、CTB技术又引发了一股席卷纯电动领域的新技术浪潮。像是近期比亚迪发布的CTB电池车身一体化技术和零跑的无电池包CTC技术。

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那么这几种不同的电池集成化技术各自的原理是什么,又究竟孰优孰劣呢?让我们一起来了解下电池的那些事。从CTP到CTC/CTB起初,传统的车载电池都是由电芯封装成模组,再将模组安装到电池包里,形成“电芯—模组—电池包”的三级装配模式,即CTM技术(Cell to Module)。

这样的设计在发生事故或者故障的时候可以减少模组之间的热传递。但是这种封装方式零件数量繁多,需要很多线缆和结构件,导致空间利用率较低。

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随着安全技术的逐渐成熟以及对CTM的改进,第二代车载电池——CTP(Cell to Pack)应运而生。相比CTM,CTP跳过了标准化模组的环节,直接用电芯组成电池包,因此其空间利用率和能量密度得以提升。

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像市面上的特斯拉Model 3、小鹏P7等都应用了CTP技术。同时值得一提的是,比亚迪在2020年发布的刀片电池也是一种CTP技术,和但上述方法有所不同,比亚迪的CTP技术更注重在“C”(即电芯)上面,将电芯排列在一起,像刀片一样插入到电池包中,其体积使用率提高到了50%以上。这也是为什么它虽然是磷酸铁锂电池但是在续航方面却完全不输三元锂电池的原因。

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综上所述,CTP技术实现了电池集成的精简化,但是能否把电池包也一并去掉呢?随着各家车企对于便携性、轻量化等要求的提升,CTC和CTB技术横空出世了。参考上图,相比CTP技术,这两种技术最显著的特点就是取消了电池包的应用。但实质上CTC和CTB是属于两种技术分支。

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其中CTC概念最早是由特斯拉提出的,在2020年的特斯拉电池日上,马斯克用机翼形象的解释了CTC技术,“原本飞机会将燃料箱放置在机翼之中,但为了更大程度的利用空间,便拿掉了燃料箱,直接用机翼储存燃料,这样就能容纳更多的燃料了”。

这样一来,特斯拉将电池包上盖和电芯连在一起,与座椅等车辆结构件集成为一体。相比于CTP的电池集成方式,CTC直接减少了370个零件,同时车重降低了10%,里程却增加了14%。

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在今年4月,零跑也发布了CTC电池底盘一体化技术,并在零跑C平台电动中大型轿车零跑C01上率先量产应用。零跑官方资料显示,零跑CTC方案取消了电池包箱体和上盖,留下经过整合的电芯模组和电池下托盘。

严格意义上来说,特斯拉才更符合CTC的要求,零跑的CTC仍然带有电池模组,座椅下面是底盘,底盘的下面才是电池,说白了不过是把底盘削薄了一些而已。零跑科技的副总裁曹力也表示,CTC技术的难度并不在于材料或者是工艺,而在于正向联合开发的配合上,需要车身、底盘、电池的团队一起正向开发。这样看来,也许零跑还需要更多的时间来更加完善自家的CTC技术。

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再来了解下CTB技术,简单来说CTC和CTB的概念差不多,都是将底盘和车身融为一体,有所不同的是CTB保留了车身原有的加强横梁结构。

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以搭载了CTB的比亚迪海豹为例,其在车架上只是把地板掏掉,用电池包的上盖当作地板,脚踩在电池包盖上。电芯采用的是不同于三元锂电池的刀片电池,并且形成了一种电池直联的状态。

这在提升了车辆驾乘体验的同时还增强了整车的安全性。三种技术,到底选哪个?如今汽车行业可以说迎来了百年未有之大变局,各大车企纷纷布局,开展新能源领域的“军备竞赛”,用技术来博明日的辉煌。

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从目前来说,现阶段大部分主机厂在电池集成方面仍然使用的是CTP技术,主要是因为研发是一个需要高投资、高精力的漫长过程,大多数厂家没有那么雄厚的技术研发实力。因此固然CTC和CTB技术是未来的趋势,但目前也只有零跑、比亚迪和特斯拉三家在使用,其他车企选择了宁德时代来供应电池。

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另外CTP 的换电技术也比较成熟,充电补能问题一直是困扰电动车用户的一个问题。在目前CTC、CTB技术还未完善的情况下,政策和市场推动换电成为补能系统中的重要一环,比如蔚来逐步建立的可充可换可升级的能源体系。

根据中国充电联盟数据显示,截至2022年4月,国内换电站保有量达1480座,形成了一定的规模。这种形势使得CTP和CTC、CTB在短期内维持共存的状态。

但从长远来看,CTC、CTB凭借着更高的空间利用率和更长的续航必定会是未来的主流技术。只不过目前大部分车企关于三电系统和造车工艺的技术支撑有限,但我相信这只是时间问题。那么CTC和CTB技术,谁才能够笑到最后,引领未来呢?

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先从集成度来分析,CTC技术的电池上盖直接充当车身的横向大梁和车内地板,边梁作为底盘结构。而CTB技术保留了车身的横向大梁和底盘纵梁,因此CTC具有更高的集成度。

但同时,CTC因为舍弃了车身大梁,整体强度不如CTB表现好,而且CTB使用的刀片电池相比CTC的三元锂电池具有更可靠的安全性,使得搭载CTB技术的车身扭转强度远超CTC的车身强度,达到了惊人的40000N·m。

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并且在维修费用上,一般电池组集成化的程度越高,其维修成本也就越高。以特斯拉的CTC技术为参考,其电池不仅充当了部分底盘结构,在车身部分还与车内的地板、座椅和滑轨等结构相连接,出现事故时难以维修。

而CTB电池则可以作为独立模块进行简易的拆卸。从目前的技术水平考虑,CTB对于连接工艺和焊接工艺的要求没有CTC那么高,因此综合考量,CTB具有更大的优势。

写在最后

总的来说,不管是CTB还是CTC,都可以在一定程度上提升车辆的续航能力,但一体化技术的发展还道阻且长,这需要通过打破电动车补能和续航的瓶颈,真正解决消费者的痛点来实现。

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同时,我们需要更多比亚迪这样的车企,在时代的变革中先发制人掌握主动权,即使未来的发展CTB不会成为主流,但我们也拥有了专属的技术以及完整的供应链,有了迎战的底气。只有这样,我们自主品牌才会在国际赛道上真正实现超车。

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