电动车下一个新风口?靠CTC提升续航靠谱吗?



就目前来说,提升电动车续航主要有两种方法,一种是围绕三电以及周边技术做文章,例如800V高压..、提升电机效率、降低车身风阻系数、应用SiC等。


而另一种则是围绕电池能量密度做文章,像之前炒的很火的“固态电池”,能量密度是三元锂电池的两倍以上,续航破千那就是张飞吃豆芽,小菜一碟。


但要想通过材料方面的创新提升电池性能是相当有难度的,别看似乎现在诸如钠离子电池之类的电池也开始声量渐起,但其实离真正规模量产应用还有很长一段距离。



因此通过工程手段提升电池性能成为大多数电池企业和车企选择的较为现实和有成效的办法,如当下大规应用的CTP(Cell To Pack)技术,即无模组技术。


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,就是简单粗暴的用大模组、大电芯来减少模组数量。就拿特斯拉来说,Model3是由4个长度约2米的大模组组成,而早期的Model S则由16个小模组组成,这样做能大大减少壳体的占比,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。


而无模组方案则是跳过了电池模组这一中间缓解,通过将电芯直接集成到电池包中,从而提升空间利用率和生产效率,带来能量密度的提升,并降低动力电池制造成本。例如大家所熟悉的比亚迪“刀片电池”,就是典型的无模组方案。



不过从上图大家不难发现,哪怕是比亚迪无模组CTP,厚重的电池包壳体依然是存在的,这意味着电池的空间利用率仍没有达到极致的状态,那究竟有没有办法把电池壳体也消灭掉呢?


都说到这了,当然是有的,那就是我们今天要聊的主角:CTC技术


CTC全称为Cell To Chassis,是指将电池、底盘和下车身进行集成设计,简化产品设计和生产工艺的技术。本质上就是取消CTP中的Pack设计,直接将电芯或模组安装在汽车底盘上,以车身结构充当电池包的外壳。


还是以最早实现CTC的特斯拉为例,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。



而没有了电池包作为载体,带来的好处就很显而易见:


数据显示,在特斯拉车身一体压铸技术以及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。


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。


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。


这就好比当年智能手机电池从可拆卸到不可拆卸,很大程度的提升了电池容量、提升了设计美观度、降低了体积和重量。同样的,从CTP到CTC的技术转变,也大大提升了空间利用率、提升了生产效率、减少了零部件数量和工序。



最关键的是,CTC对“降本增效”的提升肉眼可见


有相关行业内部消息认为随着包括特斯拉在内的众多CTC技术方案的量产落地,预计到2030年CTC系统在电动汽车新增市场中达到60%渗透率,包括电池/不包括电池的CTC系统的市场规模将分别达到8500/3900亿元。

此外,CTC技术也是国家政策层面上力推的关键动力电池技术之一。2021年11月,..发布《新能源汽车产业发展规划(2021—2035年)》,其中强调强化整车集成技术创新,提出研发新一代模块化高性能整车..,攻关纯电动汽车底盘一体化设计、多能源动力系统集成技术。


上述这两点,也都从不同角度体现出了在未来的新能源市场中,CTC电池技术的重要性。



并且在控制新能源车的成本方面,最让多数车企抓破了头的就是动力电池这高昂的成本。尤其是随着疫情对全球的影响,动力电池所需的材料元素都成为了目前业内的“紧俏货”。


加上如今大多车企是需要电池企业为其提供动力电池,就像巨头宁德时代,根据公开数据显示,其在去年动力电池装车量为80.51GWh,占国内动力电池总装车量的52%,国内第一,同时全球则占据1/3的市场份额。



这背后反映出的则是各大车企在动力电池成本上更加犯了难,如何才能不被电池企业牵着鼻子走,就成了控制成本的主要问题,如此一来,研发需要更多地涉及底盘硬件和结构设计能力的CTC其实是可以为车企争来“话语权”。


哪怕新能源汽车底盘开发的技术壁垒,相比燃油汽车已经大幅下降,但仍然是车企更加擅长的领域,在开发经验和技术上占据着很大的优势,而大多电池企业在这方面并没有太多的涉足或是经验。




对于车企而言,由于CTC涉及到底盘设计乃至整款车的设计,因此如果把CTC的话语权交给电池企业,那么就意味着不但白白浪费汽车底盘开发领域的技术优势,同时还可能会丧失整个造车过程中最关键的主导权,因此可以看到包括大众、沃尔沃、比亚迪、零跑等车企都采用了自研CTC的方式。

而对于电池企业而言,面对未来将达到千亿级别的CTC市场,他们显然并不满意仅仅成为“电芯”供应商这个单一的身份,他们也希望通过掌握全新CTC技术继续主导电池,甚至是参与到车辆设计制造过程中。


特别是在电动汽车已经开始进入..化、模块化的时代,同一..生产出的车型往往具有类似甚至相同的底盘结构、电池空间,而这对于零部件标准化、模块化的发展具有巨大的推进作用。




这也给了电池企业与主机厂开展更深入的合作、进一步参与整车开发流程的机会,甚至成为电池企业增强产业链话语权的契机,比如宁德时代就希望通过研发CTC技术,参与到主机厂的整车设计、研发和制造过程中。


当然,有得就必有失,CTC也并非是完美的,电池埋在车身内也意味着,对于单个电芯是无法进行维修和更换的,碰撞导致底盘结构受损时,CTC方案可能需要整体更换车架+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。


不过依旧不能否认,CTC的量产落地,不只带来了电动车续航里程的再度提升,带来另一个风口,更可能会引发一场车企和电池企业之间关于“话语权”的争夺战。只不过这也是“长期战”。









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