特斯拉帶隊，這些車企想要干掉電池包

電動車企扎堆搞CTC技術，到底有啥區(qū)別?

頭部的新能源汽車中，特斯拉早在2020年的電池日活動上就講解了CTC技術，認為這項技術能夠省掉370個車身零部件，減輕10%的車身重量，而另一個頭部玩家比亞迪也在今年發(fā)布了CTB技術(本質上仍然為CTC技術)。

▲特斯拉展示CTC技術

動力電池行業(yè)的頭部玩家寧德時代也積極發(fā)展CTC技術，前華為智能汽車解決方BU智能車控領域總經理蔡建永加入了寧德時代將會全力推進CTC電池底盤一體化業(yè)務。

而國內的新造車企業(yè)零跑也在4月份正式對外公布了其CTC技術，可將其首款轎車C01的續(xù)航提升到700公里以上。

此外，哪吒、大眾、沃爾沃等車企都將會在CTC技術方法發(fā)力，哪吒汽車更是明確了要在明年推出這一產品。

從這些車企的動作來看，CTC技術無疑已經成為了今年動力電池領域最熱的話題之一了。

新能源汽車發(fā)展到現在，動力電池的發(fā)展已經到了天花板，急需破局之道。從化學材料上來看，三元鋰電池的天花板逐漸顯現，而固態(tài)電池距離量產仍然有很長的道路要走。

在這種情況之下，特斯拉、比亞迪這樣的新能源汽車行業(yè)巨頭和寧德時代這樣的動力電池大佬都開始在電池的封裝技術層面做布局。

從眾多車企和電池企業(yè)的動作來看，目前新能源汽車領域頭部的車企都已經加入了CTC大軍，在可以預見的未來，這一技術或將成為主要的動力電池封裝技術。

那么，CTC技術的主要難點是什么?主要分為哪些技術路徑?目前已經發(fā)布的車企主要采用了哪些路徑?

01.

車身結構需重新設計 集成電芯也有難度

首先我們先簡單地了解一下CTC技術，其全稱為Cell to Chassis，即電芯到底盤。字面意思理解，就是把電芯直接放置到車輛底盤中，區(qū)別于此前底盤和電池包分離的設計。

而之所以這么做，主要是為了通過提升空間利用率的方式提升電池的能量密度。將電芯直接集成到底盤之后，可以節(jié)約大量的材料，相應地擴大了可裝置電芯的體積，車企通過增加更多的電芯，增加體積能量密度，從而實現更長的續(xù)航表現。

另一方面，由于節(jié)省了比較多的材料，也降低了動力電池的成本。

從上面的描述來看，CTC技術確實存在很多優(yōu)點，但目前還沒有大規(guī)模量產的事實也說明了這項技術還存在一定的難度。

整體來看，CTC技術存在多個核心技術點。

首先，Cell to Chassis意味著傳統(tǒng)的車輛底盤結構需要做出一定的改變。

一位車身工程師告訴車東西，為了節(jié)省成本，大多數車企會從供應商處直接拿電池包，然后根據電池包來設計車身結構。

車身、電池包和底盤構成一個三明治結構，電池包處在車身和底盤之間，也就是說，電池包一直處在車身結構的保護之中，不會直接承受外部撞擊。

而CTC技術則將電芯直接集成到了車輛底盤上，電池包成為底盤的一部分，車廂內部底板擔當了傳統(tǒng)電池包的上蓋，電芯和下托盤被塞進了車身里，讓電池包也成為車身受力結構之一。

▲零跑汽車發(fā)布的CTC技術

這讓傳統(tǒng)的車身和電池包分開設計的模式不再適用，車身設計師從一開始設計車身時就要考慮到底盤電芯的布局情況，這對大部分車身設計師來說都是一個不小的考驗。

另一方面，CTC技術也給車身設計的靈活性造成了一定的影響，對于規(guī)模比較大的車企來說，它們都會設計一個通用的汽車平臺，可以延伸出各種車型，而在電池方面做的改變也就是拉長縮短等操作。

但采用了CTC技術之后，在車身結構發(fā)生變化的時候，會導致底盤的電池結構也發(fā)生改變，最終導致設計成本的增加。

更重要的是，電芯和車身底盤集成在一起之后，維修的成本和技術難度也會隨之提升。

從這點來看，CTC最關鍵的技術之一的就是車身結構的設計。

接著讓我們把目光放到電池包本身，CTC技術非常重要的一個要素就是徹底取消了模組和Pack，直接將電芯集成到底盤里面。

▲特斯拉CTC技術

這也意味著車輛底盤內需要直接鋪上電芯，而沒有了模組和PACK結構的保護，就需要對電芯做好絕緣支撐。

除了電芯方面所必需的一些設計，電池熱管理等方面也需要進行更新設計。

電芯和電芯直接排列在一起，意味著一旦一個電芯發(fā)生熱失控，就很容易傳導到臨近的電芯，從而導致整個電池的熱失控。

在設計的時候就需要考慮水冷板究竟放在什么位置以及泄壓閥如何設計，這些問題直接關系到車輛和乘客的安全，所以這方面的設計絲毫馬虎不得。而整個電池包的BMS設計也非常重要。

整體來看，如果想要采用CTC技術，那么對車身的結構設計和電池包的設計都會生產一定的影響，這些主要難點也就成為CTC技術最關鍵的地方。

02.

分為兩種途徑 均已到達量產前夜

目前來看，CTC技術還比較新，也只有少數幾家車企展示了自己的方案和產品，大多數車企還沒有產品展出。

從已經發(fā)布的產品來看，CTC技術主要有兩種體現形式。一種是目前多個車企采用的方式——將電芯直接集成到車輛底盤中。

這一方式有點接近智能手機領域的發(fā)展思路：從最開始電池可拆卸轉變成為電池一體化設計。

具體來看，車企直接取消了電池包的上板結構，或者說將車輛內底板作為電池組的上板結構，然后將電芯布置在托盤上，將托盤和車身內底板組合在一起，形成新的車身結構。

▲特斯拉電池專利截圖

車輛的座椅可以直接安裝在電池包上方，進一步擴大車身的空間結構，而在電池布局上也可以增加更多的電芯，續(xù)航也可以因此實現提升。

那么，這種方式是如何應對技術上的難題呢?這方面不同車企的策略有所不同，在車身結構方面，特斯拉采用了前后一體式壓鑄技術更改了車身結構，前后兩個大件可以直接拼接成車輛底盤，可以提前把底盤的空間預留好，為電芯集成做好準備。

而比亞迪也采用了全新的車型平臺e3.0，雖然還不清楚比亞迪是怎么做的，但在新的車型平臺也一定會對車身結構進行調整。

散熱方面，目前大多還采用的水冷板散熱，特斯拉的方案中，水冷板是放在電芯的正上方，這樣方便阻隔電芯的熱量不會上傳到駕駛艙，而電池包的泄壓閥則在電芯下方，進一步保證了電池包的安全性。而電芯之間則采用了低密度的膠，降低了彼此之間熱傳導的風險。

零跑的方案中則在電芯下方采用了水冷板、隔熱層，而在電芯的上面同樣也采用了隔熱層，防止熱量上升到座艙內部。

另一種是滑板底盤，同時涵蓋了CTC技術、線控技術等，將車輛底盤的行駛系統(tǒng)、轉向系統(tǒng)與車輛的乘員艙完全解耦，底盤和車體直接獨立。

車東西此前曾經觀看過悠跑科技所設計的滑板底盤，通過遙控裝置，車輛底盤可以自如完成前進后退，甚至是自動泊車的一系列指令。

▲悠跑科技UP超級底盤

這一設計方式類似于燃油車時代的非承載式結構，底盤和車身分離設計。但不同的是，這種滑板底盤的能力更加強大，可以說是車輛的靈魂所在。

只要底盤和車身達成一致的通訊協(xié)議，就可以根據滑板底盤制造各種車型。

得益于此前的非承載式車身結構設計經驗，采用滑板地板之后并不需要花費過多精力進行車身的重新設計，幾乎可以照搬此前的非承載式車身設計方案。

電池包結構和散熱對于滑板底盤來說尤為關鍵，Lucid CEO兼CTO Peter Rawlinson曾經解讀過如何對滑板底盤進行安全保護和散熱。他認為電池組與車輛的車身外殼結合，本就可以增加汽車的結構剛度，使汽車更便于操作，穩(wěn)定了汽車尾部碰撞緩沖區(qū)的中央結構，吸收能量，保護乘客不受碰撞，同時也能保護電池。

而Lucid的方案中，電芯基本上是倒置安裝的，電池向下散熱，同時還有一層額外的冷卻劑。

不過，目前這一技術也沒有實現大規(guī)模量產，頭部企業(yè)Rivian和Lucid目前正處在產能爬坡階段，遲遲未能完成大規(guī)模交付。除此之外，其他滑板底盤企業(yè)均未實現量產。

▲電動R1T皮卡

整體來看，將電芯直接集成到底盤里已經成為車企之間共同的選擇了。因此，目前在CTC技術方面發(fā)力的車企也明顯增多了。

特斯拉、比亞迪、零跑已經發(fā)布過了自己的CTC方案，大眾和沃爾沃也在2021年就已經提出了CTC方案，未來也將會投入量產，而哪吒汽車也在其電池分享會上表示將會在明年推出CTC技術。

在電池企業(yè)方面，寧德時代早在2020年8月份就提出了要發(fā)展CTC技術，目前還迎來了華為車BU高管的加盟，其量產產品應該也會很快亮相。

此外，其他的動力電池企業(yè)如蜂巢能源等也已經加速了這方面的布局。

目前來看，CTC技術或許真的能夠成為電池技術的一個重要突破點，對于緩解續(xù)航焦慮，提升電池安全性來說都非常重要。

03.

三家車企已經發(fā)布 主要策略較為類似

雖然已經有多家車企公布了自己的CTC計劃，但現階段來看，只有特斯拉、比亞迪和零跑進行了產品發(fā)布，并且已經有很多產品圖了。

從產品設計方面來看，這三家車企都是選擇上述的第一種形式，直接采用了CTC技術。不過，從設計細節(jié)上來看的話，這三家企業(yè)的策略上也存在一些不同之處。

下面主要從結構、電芯集成和制造工藝三個方面對特斯拉、比亞迪和零跑的方案進行對比。

從結構上來看，特斯拉可能是做出改變最徹底的企業(yè)。根據特斯拉柏林工廠和得州工廠流出來的圖片來看，其CTC技術徹底打通了電池包和車廂的聯系。

▲特斯拉座椅直接安裝在電池上

電池包上方設有一根橫梁，前排座椅直接安裝到了橫梁上，而后排的固定結構則與電池包無關。

這樣一來，前排兩個座椅的下壓力直接由電池包承受，同時前排乘客和后排乘客的腳部位置的力也直接由電池包承受。

比亞迪和零跑的方案則比較接近。零跑汽車在發(fā)布會上展示的圖片顯示，其CTC方案在原來的車輛底盤上仍然保留了車身上的骨架環(huán)形梁式結構。

▲零跑CTC技術展示

電池包的上板直接和底盤的結構梁焊接在了一起，相當于既是車廂的底板又是電池的上板結構。車輛座椅則直接安裝到了車身的結構梁上。電池包則只承擔了前后排乘客腳步空間的力。

從曝光的圖片來看，比亞迪和零跑的設計非常相似，也將車廂的底板和電池的上板結構合二為一，座椅的設計方案也比較類似。

▲比亞迪CTB技術

雖然特斯拉、比亞迪和零跑的方案略有不同，但這些方案之間并沒有好壞之分。

在這些方案中，車內乘客距離電芯都只隔了一個電池上板結構，因此，這三家車企都需要做緩沖設計，避免車主大力踩底板時直接壓到電芯，減少不必要的麻煩。

另一方面，在電芯上方增加隔熱材料也非常必要，這樣可以避免發(fā)生熱失控之后，熱量在第一時間傳遞到乘客艙。

車身結構之外，電芯集成也是非常關鍵的一點，這也是三家車企差別最大的地方。

還是先從特斯拉看起，關于特斯拉的電芯已經非常明確了，無論是柏林工廠展示的圖片還是得州工廠展示的圖片，其CTC技術都和4680電芯緊密相連。

▲特斯拉底盤布滿了4680電池

特斯拉主要通過4680電芯在底盤上進行排列組合，內部沒有模組，一眼看過去全是密密麻麻的4680電芯。根據特斯拉展示的圖片來看，一列約有34個，一共分為24列，中間有水冷板進行散熱。

從這點來看，特斯拉真正貫徹了Cell to Chassis。

目前比亞迪還沒有曝光過CTC電池的內部圖片，但根據此前海豚電池包的設計，可以猜測其做法與特斯拉類似，采用了刀片電池直接集成到底盤的方式。

與特斯拉的圓柱電池不同，比亞迪的刀片電池更長，幾乎橫貫車身，并且在CTP時代就已經取消了模組，目前很有可能會直接采用刀片電池集成到底盤。

▲比亞迪刀片電池

而零跑的做法則略有不同。從結構圖上來看，零跑的CTC采用了模組集成到底盤中的方式，采用了7個大模組，這樣節(jié)省的零部件數量有限，空間利用率并沒有達到最好。

所以從這點來看，零跑的策略更像是MTC，而不是CTC。

▲零跑CTC技術仍然有電池模組

不過這也跟零跑汽車沒有參與電芯開發(fā)分不開，比亞迪一直都在采用自己的電芯，特斯拉最近也在積極生產4680電芯，自產電芯的好處就是這兩家企業(yè)在開發(fā)CTC的時候可以提前根據自己的電芯標準來開發(fā)。

對于零跑來說，目前并沒有自產電芯的能力，主要還是從供應商處購買電芯，直接集成模組則更加高效便捷。

而從制造工藝上來看，特斯拉革新了制造工藝，采用了前后一體壓鑄技術，與CTC技術起了相輔相成的作用，可以更高效地制造車身，而比亞迪和零跑方面在車身制造工藝上并沒有太大的改變，在未來也有可能會引入一體壓鑄技術。

整體來看，特斯拉和比亞迪的CTC方面，無論從結構上，還是從整體設計上，都更加徹底，而零跑并不具備電芯集成的能力，還有很大的提升空間。

但這三家車企都已經邁出了關鍵的一步，相信之后還會有更多車企加入到這一行列。

04.

結語：電池技術革新迫在眉睫

在目前的新能源汽車領域，動力電池仍然是非常重要的一個零部件，甚至決定了一輛電動汽車的下限。但目前其發(fā)展遇到了一定的瓶頸，始終無法進一步突破。

車企和電池汽車主要從兩個方面來尋找解決方案，一是從化學體系方面入手，研發(fā)新的化學體系，研發(fā)固態(tài)電池等方式，但進展并不明顯。

另一種方法就是通過改進封裝工藝，在單位體積內塞入更多的電芯。在這條路徑上，車企和電池企業(yè)推出了CTP技術，即cell to Pack，取消電池模組;現階段又推出了CTC技術。

但這對于目前的電池行業(yè)來說還不夠，在原材料價格持續(xù)瘋漲的情況下，還需要推動電池技術的革新。