特斯拉打样,比亚迪开场:“鲶鱼”启示录的CTC电池方案-

3月22日,特斯拉柏林工厂将正式投产。作为特斯拉在欧洲的第一家工厂,柏林工厂不仅将加快特斯拉在欧洲订单的交付速度,更重要的是,马斯克所追求的“第一原则”将在生产端再次付诸实践——前后一体压铸车身技术、4680电池和CTC电池车身一体化技术。

CTP的超级变体形式

所谓CTC,即Cell to Chassis,字面上可以简单理解为电池直接安装在底盘上。

“旧手电筒是装有标准电池的金属外壳。金属外壳既是电池的外壳,也是手电筒本身的结构,可以认为是CTC结构。不然你得做个电池盒塞进手电筒里(非CTC)。”国内某品牌新能源技术负责人接受牛车采访。com。

一般来说,新能源汽车的动力电池从小到大的装配关系是:电池-模块-整体电池(PACK)。电池串联和并联以形成模块,并且模块串联和并联以形成电池组。连同配电模块和电池管理系统(BMS ),硬件和软件构成了一个完整的包。

在CTC方案之前,最先进的量产方案是CTP(Cell tp Pack),没有模块技术。比亚迪刀片电池是CTP技术最广为人知的应用。

CTP技术通过取消模块设计,将电池单元直接集成到一个电池组中,电池组作为车辆结构的一部分集成到车身地板中。

这样就减少了原本用于分隔模块和帮助模块连接的模块本身的侧板和端板(模块结构件)、横梁和纵梁(电池封装和支撑结构)等材料,大大简化了整个电池结构,释放了利用空间,扩大了相同尺寸的电池组容量,降低了电池组质量,从而提高了电池能量密度,降低了成本。

根据比亚迪公布的数据,相比传统磷酸铁锂电池,该刀片电池的能量密度提高了50%,而制造成本却降低了30%。

进一步到CTC方案,将原电池系统的箱体与车体结构合并,用车体地板作为电池盖,或者电池组有独立的盖子代替车体地板,集成程度前所未有。

联合会秘书长崔东树向牛车指出。com:“CTC技术是一种集成性比较强的技术,使得电池能量密度得到更有效的提升,整车设计更加轻量化,对整车形成更加独立和个性化的设计,对于车企来说是更好的事情,也使得汽车和电池设计更加有效的匹配。”

天风证券认为,CTC方案是未来电动汽车电池分组技术的重要发展方向。随着电动汽车对便捷性和轻量化需求的不断增加,CTC将逐渐成为技术研发和应用的重要方向。

根据某CTC集成底盘制造公司的数据,其1.0产品实现了15%的车身减重和20%的成本降低。

特斯拉打样,比亚迪开业

纵观国内外所有潜在玩家,先行者特斯拉依然是最接近量产的。

在去年柏林工厂举行的Giga Fest活动上,特斯拉展示了4680结构电池(CTC)方案——4680电池组取消了模块设计,电池密集排列在车辆底盘中,电池“上盖”肩负着密封电池和车身地板两大功能,座椅可以直接安装在电池组上。

采用CTC方案后,电池组作为结构件的刚度和热失控管理有了更高的要求。

根据特斯拉去年6月公布的一项关于动力电池的专利“集成储能系统”(专利号为US 2021/0159567 a 1),其解决方案是在电芯之间和电芯上下填充树脂材料,以增强结构支撑,起到热保护的作用。在热失控管理方面,电池组一侧配备了8个泄压阀,在发生热失控时打开,降低了电池起火的风险。

另外,电池改为母线连接;蛇形管的布置平行于车辆轴的方向。通过减少蛇形管的长度,降低了流动阻力,提高了冷却均匀性,这也显示了特斯拉对CTC技术量产的准备。

去年,Q2·马斯克宣布他将不再参加后续的财报会议。仅仅缺席了一个季度,马劳就因为要更新产品路线图,出现在了2021Q4财报会议上。在没有新车发布的情况下,只有首批搭载4680结构电池(CTC)方案的Model Y才能让马斯克亲自出马。

在一条即将被淹没的推特回复中,马斯克提到“新款Model Y的结构电池将是另一个层次的产品。”

在中国这片热土上,特斯拉CTC技术量产后最有可能被搅动的——

毫无争议的世界动力电池巨头当代安培科技有限公司直到2025年才生产出成熟的产品。

去年年底,曾玉群透露,当代安培科技有限公司的CTP技术已经升级到第三代,2025年左右,当代安培科技有限公司将推出第四代高度集成的CTC电池系统。到2028年,计划升级到第五代智能CTC电动底盘系统。

电池技术先驱、产业链布局完整的比亚迪,是中国第一代新能源汽车,只是在非官方的术语中不经意间透露,海豹会搭载这一最新技术。即使是在E平台3.0发布前的重要时刻,这一点也只是被“电池体一体化”拿走了。

如此一来,从官方的角度来看,国内第一个吃螃蟹的厂商将是零跑C01。C01将于北京车展前夕发布,目前的宣传前缀为“首款采用CTC方案的量产车型”。

从其他国际车企来看,大众和沃尔沃也已经开始布局——大众在去年Power Day宣布将在2023年量产标准电池,同时通过CTP和CTC优化电池系统结构;另一方面,沃尔沃证实将在与Northvolt合作建造的全新电池工厂中引入方壳CTC技术。

路在何方?

事实上,这样的未来科技真的就在眼前,也只有特斯拉一家。

知情人告诉牛车。com认为,CTC方案作为技术体系中的总体方案,方向是对的,但目前做起来有三大难点:一是需要突破标准,否则无法做电池系统认证;二是整车需要改变设计;第三,车辆生产过程需要增加电池安装和检测,这是以前没有的。

目前国内主机厂其实也在沿着这三个难点一步步尝试。

国内某主机厂的CTC方案研发人员告诉牛车。特斯拉现在已经登陆了。虽然(自己的CTC方案)样品已经发出去了,但离真正的CTC还是有差距——“虽然是CTC,但其实有点CTP的影子,从P到C的部分工作由主机厂完成。”

所谓“CTP的一点影子”,大致可以理解为“一步到位”达到电芯到机箱的一体化程度,但模块到机箱大致可以达到。

同时,“样品已发出”意味着主机厂不盲目等待检测标准的发布,创新必须是产品第一,标准第一。

此外,上述知情人士还向Niuche.com提出了另一个问题,即主机厂与电池厂的捆绑与被捆绑关系。

他认为,标准化和容量最大化将导致标准化的电池、模块(有利于标准化)和定制化的电池设计(有利于容量最大化)。

从主机厂的角度来看,标准化的电池或模块有利于行业规范的统一,整个供应链的安全性更有保障;从一个大型电池厂的角度来说,定制电池可以更好的绑定主机厂,拥有更高的话语权。

这也就不难理解为什么特斯拉、比亚迪等新能源汽车的掌门人和当代安培科技有限公司、LG化学等动力电池的掌门人都在抢这个赛道了。

最后,行业观点指出,CTC技术是一样的,区别在于电池资源。如果电池不规范,总会出现绑定和被绑定的困境。未来整车CTC可能会推动电池的标准化,因为在设计过程中,主机厂会有意识地对底盘尺寸进行标准化。

总结:

总的来说,CTC确实是未来电池技术解决方案发展的重要方向,但目前只有西部老马能真正实现量产,别无分号。同时,新方案带来的行业上下游重构、主机厂与电池厂的角力、针对性检测标准的发布,都是未来大规模实施,实现动力电池平价、车身轻量化的新问题。