[汽車之家 深評] 從追求續(xù)航里程,,到追求能效和降本,,新能源動力電池技術(shù)正在不斷進(jìn)化,由此也引發(fā)電動化路線的革新和抉擇問題。
日前,,比亞迪啟動了海洋系列全新純電轎跑海豹車型的預(yù)售,,價格從21.28萬到28.98萬,,長續(xù)航版的續(xù)航里程能達(dá)到700公里,風(fēng)阻系數(shù)只有0.219,。如果除去品牌溢價,,無論是價格、續(xù)航里程,,還是性能,、尺寸級別,都可以說是特斯拉Model 3的直接競爭對手,。而此次官方宣稱海豹的一大亮點是CTB電池車身一體化技術(shù),。這也是比亞迪首款采用了CTB技術(shù)的量產(chǎn)車型。特斯拉在柏林工廠量產(chǎn)的Model Y也會采用類似概念的技術(shù),,并且搭載4680電池,。
什么是CTB技術(shù)
CTB的全稱是Cell to Body,也就是將電芯直接集成到車身底部,,與車身共享結(jié)構(gòu)件,。
早期傳統(tǒng)的動力電池包,是由電芯組裝成為模組,,再把模組安裝到電池包里,,形成了“電芯(Cell)—模組(Module)—電池包(Pack)”的三級裝配模式。由于有獨立電池包的存在,,且電池包需要骨架和外殼來承載電芯的重量,,所以這樣的解決方案往往會使車身較重,且電池包的體積比較大,。要想提高續(xù)航里程就需要增加電芯的數(shù)量,,隨之一同增加的還有模組、電池包的體積和重量,,從而形成一個惡性循環(huán),,使得電耗效能很低。
2019年,,寧德時代推出了集成度更高的CTP技術(shù),,即Cell to Pack,取消了中間的模組,,將電芯直接集成為電池包,。對比之下,比亞迪CTB技術(shù),,從電池“三明治”結(jié)構(gòu)變成了整車‘三明治’結(jié)構(gòu),將車身底板與電池上蓋板合二為一,。
采用CTB這樣的集成方式以后,,不僅省去了電池包的結(jié)構(gòu)重量和體積,,還變相增強(qiáng)了車身底部的結(jié)構(gòu)件強(qiáng)度。能夠提供更加靈活的布置空間,,對車內(nèi)乘員艙侵占更小,并大幅降低整車重量,,提高縱梁強(qiáng)度從而提高了正面和側(cè)面碰撞的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度,,被動安全性也能上一個臺階。
CTB技術(shù)代表的研發(fā)思路是“去電池包化”,,這跟蔚來采用的快速換電技術(shù)是完全不同的兩個理念,。因為前者要把電芯集成在車身結(jié)構(gòu)中,后者必須要有獨立的電池包才能實現(xiàn)可更換,。
CTB追求更緊湊的電池體積,,更優(yōu)化的車身結(jié)構(gòu),從而帶來了更大的車內(nèi)縱向空間(這一點對轎車尤為重要),,更輕量化的整車重量,,更低的風(fēng)阻系數(shù)和更小的滾動阻力�,?梢钥吹�,,CTB這樣的技術(shù)方案是為提高度電行駛里程,也就是為提高效能而誕生的技術(shù),。相比之下,,快速換電技術(shù)需要龐大的電池包結(jié)構(gòu),以及復(fù)雜繁瑣的電池包與車身鏈接件,、緊固件,,這就導(dǎo)致使用快速換電技術(shù)的車型平臺整車重量大,電池包侵占空間多,,用在整車高度較高的SUV上還算合適,,一旦用在轎車上就會比較勉強(qiáng)。
量產(chǎn)CTB技術(shù)的難點
CTB技術(shù)的開發(fā)難度本身并不像芯片那樣高不可攀,。想要實現(xiàn)CTB的量產(chǎn),,需要牽扯到三電系統(tǒng)的布置集成和車身開發(fā)這兩大研發(fā)板塊。
過去,,國內(nèi)很多車企技術(shù)研發(fā)能力有限,,三電系統(tǒng)往往都是外包開發(fā),或者購買成熟電池供應(yīng)商的解決方案,。所以“三明治”電池包技術(shù)很快成為主流,,車身研發(fā)部門只需要預(yù)留出安裝布置電池包的空間,就能快速的完成車身開發(fā)和定型,,車身和電池兩個系統(tǒng)是分別開發(fā)完成的,。如果要想實現(xiàn)CTB,,就必須在設(shè)計車身的時候,解決集成電芯所帶來的一系列問題,,包括結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的CAE模擬計算,、溫度控制、總布置等等,。
對于主機(jī)廠來說,,CTB研發(fā)體系會比傳統(tǒng)電池包模式更加復(fù)雜。雖然市面上也有做車身開發(fā)的外包供應(yīng)商,,但是否采用CTB這樣的結(jié)構(gòu)方案必須主機(jī)廠拍板才能實現(xiàn),。因為它并不是一個標(biāo)準(zhǔn)化的外包開發(fā)部件,每個車身平臺的車身結(jié)構(gòu)都存在很大差異,。一旦選擇了CTB技術(shù)路線,,也意味著車身設(shè)計失去了靈活性,不是短時間內(nèi)就可以改變的,。
寧德時代也發(fā)布了CTC技術(shù)(Cell to Chassis),,即電池底盤一體化,與比亞迪的CTB有著異曲同工之妙,。但苦于寧德時代只是一個電池供應(yīng)商,,并不能主導(dǎo)主機(jī)廠技術(shù)路線的選擇,更不能主導(dǎo)主機(jī)廠車身結(jié)構(gòu)的開發(fā),,這有別于可以高度標(biāo)準(zhǔn)化的CTP電池包解決方案,,所以推廣起來會比較吃力。有技術(shù)研發(fā)實力的主機(jī)廠可以通過自主研發(fā)來實現(xiàn)CTB這樣的電芯集成,,奪回電池領(lǐng)域的主動權(quán),。
比較來看,CTC技術(shù)在保證電芯一致性的前提下,,對汽車廠商的電池系統(tǒng)集成水平,、熱管理設(shè)計水平也提出了更高的要求。在CTC技術(shù)特性下,,沒有模組和PACK結(jié)構(gòu)的保護(hù),,單個電芯的熱失控很容易導(dǎo)致整個系統(tǒng)熱失控,這意味著多項領(lǐng)域能力的考驗,,消費者使用時還可能會面臨維修成本高的問題,。
主流車企的選擇
特斯拉是業(yè)內(nèi)最早提出CTC技術(shù)路線的企業(yè)。在2020年9月的電池日上,,特斯拉一同發(fā)布了4680電芯和整包封裝技術(shù)CTC,。
從柏林工廠量產(chǎn)的特斯拉Model Y來看,特斯拉在簡化車身結(jié)構(gòu)和提高電池集成度上做出了巨大努力。首先,,特斯拉的壓鑄鋁制車身可以極大提高整車結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和減少零部件數(shù)量,,讓生產(chǎn)效率和行駛效能都得到了提高。再加上量產(chǎn)Model Y采用的電池車身一體化技術(shù)和4680電芯,,又能夠進(jìn)一步提高電芯的集成度,,從而提高行駛效能。特斯拉從誕生以來一直是高壓快充的堅定擁躉,,從其大規(guī)模建設(shè)的超級充電站可見特斯拉對充電速度的不懈追求,。
比亞迪此次在純電動海洋系列的重磅車型海豹上量產(chǎn)CTB,可見其已堅定地選擇了電池車身一體化技術(shù)路線,。與這條技術(shù)路線相伴的是高壓快充的發(fā)展。相信比亞迪會在接下來推出的海洋系列其它車型上也使用同種技術(shù)路線,。
再來看德系量產(chǎn)純電動車的代表,,無論是奔馳EQS、大眾的MEB平臺產(chǎn)品,,還是保時捷Taycan都是高壓快充技術(shù)路線的實踐者和擁護(hù)者,。雖然它們目前的量產(chǎn)車還沒有用上CTB技術(shù)結(jié)構(gòu),但CTB天然與高壓快充就像一對孿生兄弟,。所以,,相信德系品牌的下一代純電產(chǎn)品很可能也會普及CTB或CTC技術(shù)。
至于相反方向上的換電路線,,完全是另一種邏輯,,考慮的是快速補(bǔ)能、電池優(yōu)化管理,、梯次利用等,。參與者并不多,主要以蔚來為代表,,部分車企在試水中,。寧德時代則是雙線布局,既有CTC技術(shù),,又有換電規(guī)劃,。
特斯拉,、比亞迪,,還有德系品牌的銷量之和,應(yīng)該能夠占據(jù)全球電動車市場的大部分份額,,并且可以預(yù)期的是這幾大品牌的產(chǎn)品也將會是未來全球電動車領(lǐng)域的絕對主流,,當(dāng)它們都選擇了相同的技術(shù)路線之后,就意味著這樣的技術(shù)會越來越普及,,成本越來越低,,性能優(yōu)勢也會越來越明顯,最終與換電技術(shù)拉開差距,。
結(jié)論:
電動車發(fā)展到今天,,已經(jīng)從過去靠政府補(bǔ)貼而來的百家爭鳴,變成了優(yōu)勝劣汰的市場機(jī)制,。什么樣的技術(shù)路線被銷量巨大的主流整車品牌選擇,,就意味著該技術(shù)路線未來的普及速度和成本優(yōu)勢都會越來越明顯,建立護(hù)城河一般的優(yōu)勢,。從此次比亞迪CTB技術(shù)的量產(chǎn),,可以預(yù)見將來高壓快充或?qū)⒊蔀橹髁鳎艚o換電模式的空間恐怕會受到進(jìn)一步擠壓,。(文/汽車之家行業(yè)評論員 湯啟�,。�
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