CTC電池底盤一體化技術,對消費者有好處嗎?
近日,合眾CEO張勇直言,「CTC對消費者沒啥好處,設計得不好,還可能增加購車人的成本,因為壞了一部分,就要全換。」
他指出,CTC的主要目的是提高生產效率,降低製造成本。
後來張勇作了新的闡述——CTC是有好處的,能降低重量,減少電池度數,加強底盤強度,價格也會下來。
此外,他並沒否認CTC可能導致的過多維修費用,而是進一步說到企業應該承擔這部分費用。
與此同時,張勇作出了預告,今年哪吒將上車量產CTC技術。
前有特斯拉、零跑、比亞迪,後有哪吒、上汽等車企紛紛入局,CTC真有這麼香嗎?
在CTC被大規模應用之前,目前主流的電池包形式還是CTM,也就是「Cell to Module」。
CTM的組裝形式,首先是把電芯組裝成模組,再把多個模組一併組裝起來。
在蓋上一個「刀槍不入」的外殼之後,就成了電池包,接下來再裝在車身上。
就這樣,電動車的源動力裝配完畢。
馬斯克曾這樣形容CTM——「在盒子裡再裝進一個盒子」。
言下之意,他認為CTM電池用到的模組和外殼材料偏多,導致電池包的利用率不高。
這多出來不必要的電池包體積及重量,難免削弱了電動車的續航表現,打折了電車用戶的使用體驗。
為此,後來大家開始採用CTP技術,也就是「Cell To Pack」。
CTP的最大改進,是把電芯直接集成到電池包內,省去模組環節,取走了「大盒子裡面的盒子」。
相比於傳統電池包,CTP可以使體積利用率提升15%-20%,零件數量減少40%,生產效率提升50%。
其中,比亞迪的刀片電池正是採用了這一技術,電池容量得以提高20%-30%。
不過,大家對於集成度的追求並沒止步於此。
2020年9月,特斯拉發布了更進階的CTC(「Cell To Chassis」)技術。
CTC是指將電池、底盤和下車身進行集成設計,通過減少冗餘的結構設計,進一步提升空間利用率,以及優化電池包的重量和車身扭轉剛度。
馬斯克曾打了這樣一個比喻來形容CTC,「以前的飛機是在機翼放一個油箱,而現在則是直接讓機翼結構本身成為油箱。」
在特斯拉的CTC方案里,它是直接將電芯模組安裝在底盤上,且電池包上蓋板集成了地板和座椅支架。
此外,前後一體化壓鑄車身底盤中間沒有橫樑,電池包就是承受載荷的結構件。
只是這樣高集成度的方案,也意味著複雜的維修難度,其中維修電池就要先經過拆卸內飾這一步驟。
在特斯拉之後,比亞迪和零跑也分別拿出了類似方案。
比亞迪CTB(「Cell to Body」)技術,跟特斯拉一樣把車身地板與電池包上殼體合二為一,但沒進一步將座椅支撐進行集成。
此外,比亞迪CTB也沒有取消底部橫樑結構,這意味著電池包並不受力,它仍需要藉助完整的車身結構來實現保護。
好的是,官方表示CTB電池系統的體積利用率提升到了66%,表現依然值得認可。
至於零跑方面,去年4月官方一度打出了「國內首款可量產CTC」的旗號,其中首款搭載車型是零跑C01。
不過零跑的CTC 1.0方案,集成度沒有想像中的高。
1.0方案依舊保留了原車身地板,同時電池是安置在托盤上,再將托盤固定到車身上。
官方指出,整個下車體底盤結構與電池托盤結構耦合,利用車身縱梁、橫樑形成完整的密封結構,使得結構上更加緊湊、集成度更高。
來到最新的零跑C10身上,官方推出了CTC 2.0方案,這次終於是取消了電池模組,零部件減少10%,重量減少5%,多增加了17.5%的電池布局。
值得一提的是,比亞迪CTB和零跑CTC 1.0方案都曾表示,自家方案能使車身垂直空間增加10mm。
而來到零跑CTC 2.0方案以後,並未見官方在此有進一步的宣傳。
如此看來,本不富裕的「CTC掏空間術」,似乎上升空間也是有限。
再者,以集成度最高的特斯拉CTC方案來看,由於它是用上了一體化壓鑄車身,那麼一旦受到撞擊,所需要的維修成本也是不菲。
這也難怪張勇敢直言,「CTC對消費者沒啥好處」。
歸根到底,CTC的出現,是為了讓電池殼體與整車的車身設計進行協同集成,減少不必要的冗餘結構。
因此CTC所騰出來的空間,更多是屬於車企的生產效率及成本部分,而非專為用戶考量。
至於要達到增加座艙空間的目的,不能只指望CTC來承擔全部。
CTC能給車身垂直空間做的貢獻,基本只有一層鋼板的厚度,實際用戶體感並不明顯。
要想真正通過電池來完成掏空間,還得藉助電芯的幫忙。
此前,小鵬P7就拿出了高度僅有110mm的電池包。
小鵬P7立項於2017年底,當時市面上的電池包高度都在140mm以上。
但為了完好呈現出P7的轎跑車姿態,小鵬堅持要求採用經推演計算後的110mm電池包。
時任小鵬副總裁的劉明輝曾表示,「當時提出這樣的電池要求以後,我們覺得非常困難。」
為此,小鵬特意找到寧德時代來聯合開發,務求降低電芯的高度。
「一個電芯的頭部和尾部,兩端都是固定的,因為它要封裝在一起。」
「能動的,只有中間那一段,但那裝載的是正負極的活性材料,用於產生能量。」
「如果活性材料的容量變小,電池的能量密度就很難提高,續航就很難做。」
「而在高度壓到極限之後,電池的安全性就很難保證。」
既要縮短電芯高度,又要保障續航,同時電池性能和安全性要達標,劉明輝透露小鵬和寧德時代為此做了很多工作,包括各種設計和各種測試。
最後在經過兩年多的研發以後,雙方才得以攻克這個難題。
除了小鵬以外,上汽「魔方」電池也做到了110mm的高度水平。
為此,「魔方」電池採用了LBS躺式電芯,將原本豎著設計的電芯平躺下來,從而讓電池包變薄。
上汽集團副總工程師朱軍指出,「讓電芯躺下來的最大問題,在於熱冷卻。」
普通電池包都是在底下平鋪了一層冷卻水板,但在「魔方」電池改用躺式電芯以後,冷卻結構為此需要改成立式構造,把冷卻水板做成冷卻水片來散熱。
值得一提的是,這款「魔方」電池並未採用CTC技術,而是基於CTP技術而生。
在「魔方」電池改變了設計結構以後,它能否兼容CTC技術這點值得關注。
好的是,去年上汽曾表示,已啟動CTB應用項目的研究。
為了給座艙留出更多空間,除去在電芯部分著力以外,有的車企還想到了「挖坑」這一招。
例如保時捷Taycan,它在後排位置採用了「腳坑」設計,電池包在此不放電芯模組,雖說會犧牲電池容量,但也藉此保住了流暢的轎跑線條,以及為後排騰出了空間。
類似做法,也能見於阿維塔12身上。
新車採用了寧德時代定製的H型電池設計,後排座椅下方挖出了凹形腳踏區域,深度約45mm。
憑藉著此舉,在不增加整車高度、不犧牲離地間隙的前提下,阿維塔12後排用戶的頭部空間得以增加了25mm。
雖然不多,但也是盡力而為了。
可以看到,大家為解決電池包對垂直空間的侵蝕問題,真是操碎了心。
其中,雖然CTC多少是解決了一小部分,但作用也幾乎可忽略不計。
真正要想為座艙空間作出貢獻的,還得看電芯高度的設計,乃至是採用「挖空式」的異形電池包。
照此而言,CTC所騰出來的空間,更多還是服務於車企的降本目標。
所以張勇的原話,是大實話。