堆砌电池不如“减负”,电池车身2合1哪家才是最优解?


文 / pajoe
>
每年的“520”都是一个颇具话题性的节日,年轻情侣们大秀恩爱营造出温馨甜美的节日氛围。有意思的是,今年“520”更多了些热闹,颇具话题性的综艺《乘风破浪》3在“520”官宣首播,“甜心教主”王心凌时隔多年在大荧幕重跳《爱你》更是勾起了90后群体的青春回忆,瞬间引爆了各大社交平台。

姐姐们占据头条,而一众汽车品牌也纷纷向消费者“告白”,多款车型扎推上市。在这其中,当属比亚迪海豹耀眼,以及“CTB电池车身一体”技术,一经发布就瞬间刷爆了我的朋友圈。这台集CTB、e平台3.0、iTAC等多种首发技术于一身的全球车型横空出世,是比亚迪向消费者告白最好的礼物。
省去中间环节 让“电量”来得更猛一些
比亚迪海豹从谍照到发布预售吸睛无数,而当日全球首发的CTB电池车身一体化技术也是发布会的主角。这项带点神秘色彩的技术到底有多厉害?这还要从电动车的发展说起。
目前来说制约电动车发展最大的瓶颈就是续航,而消费者最关心的也是续航。为了让电动车跑得更远,工程师们做了很多努力。
一种方法是,简单粗暴地堆砌更多的电池,通过更大的电池提供更多的电量。而另一种方法是想尽办法给电池“做减法”,改变电池结构,换更节能的电机。但对其更多的电池加重了车体负担,更加消耗电能,对安全是个极大的隐患。所以各大厂家纷纷向着第二条道路——“电池融入车身”的结构技术方向研发。

电池与车身一体化技术就是第二种路线下的产物。该灵感来自于航空航天领域,设计师将油箱融于飞机的机翼,减少零部件,并减轻重量,从而提升效率、降低成本。这种技术又可以分为CTP(Cell to Pack)、CTB(Cell to Body)和CTC(Cell to Chassis或Cell to Car),逐级发展集成度越来越高。
CTP可以看作初代的电池集成技术,与传统的电池从电芯→模组→电池包→底盘的三级封包路线相比,其绕过了电芯→模组的过程,直接由电芯→电池包,取消模组或者变成更大模组,简化结构件,电池的体积能量密度和生产销量得到明显提升,生产成本有所下降。

CTB是在刀片电池CTP基础上诞生,和传统CTP技术相比,从电池‘三明治’结构变成了整车‘三明治’结构,将车身底板与电池上盖板合二为一。它的精髓就在于将电池包与底盘融于一体,让电池包直接成为车身结构的一部分,动力电池既是能量体,又是结构体。
CTC则可以看作是当前视角下动力电池的“终极形态”,CTC技术取消了模组、电池包,将电芯直接集成至底盘,是集成度最高的解决方案。
三种技术路线殊途同归,成为动力电池的发展命脉。
三强交锋 各有千秋
CTP、CTB、CTC虽然从集成度上看是逐级提高的,但是受限于技术难度、加工工艺、风险管控等原因,并不是集成度越高越好。在国内市场,宁德时代的CTP技术、比亚迪的CTB技术、零跑的CTC技术已经装机,那么这三种技术路线到底哪个更贴合当下呢?

作为国内电池巨头,宁德时代的三元锂CTP技术在行业内占据重要地位。其第三代CTP技术,被称为麒麟电池,预计将于今年二季度正式发布。
麒麟电池兼顾极速、无损、安全、高效等优势,适用磷酸铁锂、三元电池,涵盖乘用车、商用车领域。在相同电芯化学体系和同等电池包尺寸下,麒麟电池比4680系统能多装13%电量。
不过,其电池与车身并没有一体化,集成度仍有提升空间。此外,作为专业的电池厂商,宁德时代缺少汽车主机厂通盘统筹的格局与视野,这对于整车设计来说,是非常大的制约。

零跑的CTC方案是取消电池包上盖板与整车继集成,车身与地板不变。通过CTC,零跑C01增加了14.5%的电池布置空间,车身垂直空间增加了10mm,续航增加10%,车身扭转刚度提升25%至33897N·m/°,减重15kg。
不过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、配件冗余等等各个方面都不够极致。
特斯拉的CTC方案也称之为structural battery,是采用4680电池,将车舱横梁和车内座椅都集成在电池包上。也就是说,同样是CTC,特斯拉的集成度还是比零跑要高一些,但是也存在维修难度增大,换电几乎不可能了。

比亚迪的CTB技术在CTP的基础上“做减法”,将车身底板+集成电池上盖+粘接剂+电芯+粘接剂+托盘组成一个整体。
这一步的改进,使整车性能与安全得到大幅提升。搭载CTB技术的e平台3.0车型,正碰结构安全提升50%,侧碰结构安全提升45%,能够顺利通过50吨重卡碾压的极端测试。同时动力电池作为车身结构件直接参与整车安全,使整车扭转刚度提升一倍。而且,相比于CTC技术,对电池CTB技术保证了可拆卸性,兼顾了可维修和一体化,维修更便利。
综上所述,宁德时代、比亚迪、零跑、特斯拉四个品牌的技术路线在当下各有特点与优势, CTP技术由于集成度一般,技术难度相对较低,所以更适合大面积推广与量产;零跑的CTC技术虽然不够极致,现阶段更容易量产。比亚迪的CTB技术则兼顾了高集成度与维修便利性,是当下非常领先,又安全、成熟稳定的技术;在电池车身一体化上,比亚迪还是略胜一筹。
双重优势 技高一筹
比亚迪的CTB技术“做减法”,融合简化了车身结构和生产工艺,可以看作是对传统车身设计的一次颠覆性变革。不过这并不是一蹴而就,而是源于比亚迪动力电池的强大技术储备以及与整车技术融合的先天优势,还有“安全就是豪华”的开发理念。

纵观比亚迪电池技术的发展,一直是“做减法”的过程。刀片电池省去中间模组环节,特有的长刀片形状,端到端横向放置在电池包托盘上。
CTB的电池包,一排排的刀片电芯组成的结构均匀受力,通过上盖板和底板组成了类蜂窝结构,整车和电池的一体化,将刀片电池能够均匀受力的特征作用在车身上,成为车身传力和受力的一部分,能够传递并吸收能量。在重量相等的情况下,能够实现更高的刚度和强度。

此外,得益于动力电池技术与整车的整合,进一步释放了CTB的威力。e平台3.0的动力架构及CTB电池车身一体化技术的应用,重塑了整车架构,为车辆平稳操控、达到更高性能上限提供强大支撑。
总之,给电动车不断“减负”的CTB技术,在一体化、安全、操控、性能等方面都有大幅的提升。这也给当下仍在堆砌电池“做加法”的业界同行打了个样,“做减法”依旧能引领行业。
海豹横空出世 CTB技术注入爆款基因
CTB集比亚迪技术之大成,但对于消费者来说,具体体现在车型上才看得直观、看得懂,首发搭载CTB技术的比亚迪海豹正是一个完美的范本。

作为一辆尺寸4.8米的中大型电动车,海豹极限续航达700km、极限加速成绩达3.8s,但是其自重只有2吨级,对于现有的电动产品来说是颠覆性的提升。
而且,得益于CTB技术,比亚迪海豹的动力电池系统利用率提升66%,同时让系统能量密度提升10%。比亚迪海豹能容纳82.56kWh的磷酸铁锂电池包,而且其最低能耗仅有12.7kWh。

更为惊喜的是,由于电池与车身一体化的设计,比亚迪海豹的扭转刚性已经超过40000N·m/°,这意味着海豹无论是在正面、侧面还是翻滚之后的车身状态,都不会有明显变形。
还有,其50:50的前后黄金轴荷配比,大大提升了车辆的操控性能,让比亚迪海豹在中国乃至世界市场都是一台强大的“六边形战士”。
一言以蔽之,CTB技术的加持、与e平台3.0的深度融合,为海豹的大火注入了底层基因。

总结:
作为新能源领导者,比亚迪不断用技术突破瓶颈,为用户带来极致的体验。刀片电池、DM-i、DM-p以及“做减法”的CTB等前瞻性技术的应用,给中国消费者带来了价格更低、产品更优、需求更贴合的优质之作。
虽然CTB技术距离真正CTC的终极一体化还有提升的空间,但我们相信稳扎稳打的比亚迪肯定会在恰当的时间、成熟的阶段向大家展现出来,继续引领中国品牌在世界舞台上绽放光芒!