当前位置: 首页 > 资讯 > 新能源 > CTC-新的汽车革命由此开始

CTC-新的汽车革命由此开始

2022-03-01 08:42:02

  随着特斯拉北美4680电池将在今年一季度量产交付,这个号称能量可提升5倍的新电池带着CTC技术一起,又重回到众人的视野之中。

  毕竟在特斯拉提出4680 Structural Battery(CTC)方案以来,这项技术便在汽车行业引起了巨大的反响,无论是国内动力电池巨头宁德时代,还是传统老牌车企如大众、沃尔沃,都开始宣布未来将研发CTC电池技术。

CTC-新的汽车革命由此开始

  当然,他们也并非头脑发热要跟风特斯拉,主要是因为CTC这项技术所带来的优势太诱人了。

  有业内分析认为,CTC技术的应用将有效减轻整体重量,减少中间工序和零部件,预计能够缩短制造过程约10%的时间,并节省成本。而且减少零部件所节省的空间还可以装进更多的电池,提升约14%续航里程。

CTC-新的汽车革命由此开始

  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,国务院发布《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平台,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。

CTC不仅仅是基于CTP的技术升级

  对于CTC,有些人会把它简单的看作是CTP 的技术升级版,这其实是错误的,因为CTP并没有突破电池包本身,电池企业、专业PACK企业可以独立完成开发,技术并没有延伸至下游。

  而CTC的出现,将突破电池包的限制,直接涉及到汽车底盘,这是整车最为关键的核心部件,是整车厂商经历长期发展所积累的核心优势所在,是电池企业、专业PACK企业难以独立开发的。因此,在商业模式和分工协作上,CTC与CTP将具有很大的差异。

CTC-新的汽车革命由此开始

  相比于简单的降本增效,CTC更是电池企业与整车厂商在长远利益上的考虑。因为就目前的CTP技术而言,已经可以轻松做到700km续航,再通过CTC技术来榨取这增加的100km续航,多少有点舍本逐末的意思。

  再结合成本方面,根据相关资料显示,电动汽车成本在2024年左右即将达到燃油车水平。所以综合来看,CTC在降成本和提高续航方面的吸引力其实并不大,大家更多的是基于对新能源汽车市场长远利益的考虑。

  那么,作为该项技术的提出者,特斯拉是否能够凭借着4680电池,成为CTC技术时代的主流呢?大概率不会如此,虽然马斯克宣称4680电池优势颇多,比如技术上采用了无极耳(实际是全极耳)、新型硅材料,让4680相比2170的能量提升5倍、续航里程提升16%、功率提升6倍、电池组层面每千瓦时成本降低14%等。

CTC-新的汽车革命由此开始

  但这些也仅仅是对特斯拉而言,因为目前的方块电池其实也可以称作是无极耳的设计理念,所以在技术优势上,4680并没像宣传的那么先进。只是因为特斯拉一直采用的都是圆柱电池,在这类电池上有着更丰富的经验,CTC技术时代圆柱电池自然是他们的首选。

  但是对于那些采用方块和软包电池的车企而言,圆柱电池大概率不会在他们的考虑范围之内。因此各家车企在CTC这项技术路线上,依然会是八仙过海,各显神通。

进入CTC时代 电池厂家或争相上位

  在新能源时代,由于特殊的能源结构,使得动力电池厂家在供应链体系中占据着不小的话语权,尤其是像宁德时代这样的头部企业。不过他们并不满意仅有电池这样单一的产品,还希望能够开发出更丰富的产品来进一步提升自己在市场中的份额,犹如传统的供应商巨头那样。

CTC-新的汽车革命由此开始

  跟燃油时代不同的是,随着主机厂纷纷推出电动化进程和电动平台,电动汽车已经进入了部分模块化的时代。不同的电动平台各有设计特点,但同一平台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,而这两者对于零部件标准化、模块化的发展具有巨大的推进作用。

  作为模块化重要的一部分,CTC技术的落地势必会带来电池与车身一体化的产业趋势,从标准化模组、电池包再到底盘,电芯核心技术必定会向外延展,电池厂家通过与主机厂的更深入的合作、进一步参与整车开发流程,使得电池厂家的在产业链上的话语权可以不断加强,如宁德时代。

宁德时代加快CTC研发 争取话语权 

  作为高调进军CTC的电池企业,宁德时代宣布计划于2025年左右推出自己的CTC方案,并有望于2028年升级为下一代智能化CTC。宁德时代希望通过CTC技术来重新改变电池的布局,同时还将整合整个三电系统,如电机、电控、整车高压如直流转换器DC/DC、OBC 等。以及通过智能化动力域控制器来优化动力分配和降低能耗。

CTC-新的汽车革命由此开始

  2021年8月,宁德时代与三方共同投资设立了“苏州时代新安能源科技有限公司”,专注电动汽车驱动控制系统。宁德时代想通过该控股公司的成立,掌握电驱动控制技术,从而实现CTC应用落地。如果能够同时掌握动力电池系统和电驱动系统技术,无疑会让宁德时代在各大主机厂面前,获得更大的话语权,进一步稳固自己的地位。

LG公开CTC专利 加快布局三电

  同样作为电池供应商的LG,也加快了自己CTC的脚步,LG的思路与宁德时代相当,都是希望通过CTC这个技术契机,然后整合三电等电驱系统,开发一体化底盘,进一步提升自己在供应链中多扮演的角色。

  相比于特斯拉CTC方案中将电芯与车体直接集成,LG的CTC方案依然保留了模组结构,也就是Module to Chassis(MTC)的路线,主要是因为LG选择的是软包电芯,由于自身结构特性,软包电芯无法独立固定。在LG的CTC方案中,电池包下托盘与车辆底盘集成在一起,上盖板与水冷板集成在一起,模组安装在下托盘横纵梁形成的隔断内,通过螺栓与底盘固定。框架前端为BMS和高压控制器件留有空间,高低压走线则通过两侧和中间的通道。

CTC-新的汽车革命由此开始

  另外,LG集团通过LG电池解决方案和LG电子共同布局电动汽车动力总成的完整解决方案。

  2020年12月,LG电子宣布和麦格纳签署合作协议,双方成立一家新公司,希望通过此次合作,来整合各自在电动汽车动力系统方面的优势,推动电驱动零部件的加速开发。在此之前,LG 集团也尝试与通用汽车在Bolt EV上进行深度合作。合作平台制造和供应包括锂离子电池芯和电池组、电池加热器、电驱动电机Motor、直流变换器DCDC等系统,几乎包含了整个电驱动系统。

CTC同样会赋予主机厂更多的主导权

  参考动力电池包发展历程就会发现,这一环节的主导权已经逐渐向车企转移。在新能源汽车发展的过程中,PACK的主导权在电池企业、整车企业、专业第三方企业间持续进行竞争合作。经过了多年的发展,整车企业已经逐渐掌握了PACK的主导权,PACK技术的红利逐渐消失,电池企业在电池包上的话语权越来越小。

CTC-新的汽车革命由此开始

  而CTC技术的研发则需要更多的涉及底盘硬件和结构设计,主机厂在这方面无疑会更具优势。虽然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,但主机厂仍然在开发经验和技术上占据着很大的优势。而CTC涉及到的技术多与硬件结构相关,是汽车厂商更加擅长的领域,尤其是对于具备自我研发和制造电池的企业而言。而大多电池企业在这方面并没有太多的涉猎或是经验。

比亚迪e3.0平台 刀片电池实现CTC

  相比于宁德时代和LG,比亚迪主打的依旧还是刀片电池。2021年比亚迪推出了全新纯电动专属平台e3.0,并继续延用了其主打的刀片电池,并进一步将刀片电池与整个车身融为一体,还将整车的驱动、制动、转向等功能深度融合,充分利用电机快速响应的特性,开发出行业首个动力域控制器。

CTC-新的汽车革命由此开始

  比亚迪基于刀片电池蜂窝铝结构,采用了车身电池一体化安全设计,也就是 CTC 底盘设计,通过将刀片电池融入整车结构,成为车身刚性结构的一部分,整车传力结构更完整。比亚迪将车身地板横梁左右贯通,且闭口辊轧件设计,来提升侧碰能量传递和车身结构的稳定性。基于纯电专属平台独有的特性,对安全传力路径进行重新设计。

沃尔沃将自产电芯 推动CTC方案落地

  相较于比亚迪全靠自己来做这件事,沃尔沃则是通过合作的方式来解决。2021年6月30日,沃尔沃汽车集团发布Volvo Cars Tech Moment活动,分享了沃尔沃在未来电动汽车技术发展路线上的规划。沃尔沃与Northvolt宣布合资成立动力电池公司,规划2024年产能达到15GWh,2026年产能达到50GWh。

  沃尔沃的第三代电池系统集成技术将采用CTC技术路线,将电芯直接集成到箱体上,利用电芯本体的壳体来充当结构件功能,电池包上盖同样做为乘员舱的地板,冷却技术上则采用了底部一体式水冷板的技术。

CTC-新的汽车革命由此开始

  在电芯布置上,沃尔沃采用长矮型方形电芯,将电池包下箱体分为6个区域,每个区域2排电芯,共216个电芯。具体安排为:前方区域,每排13个电芯,共计52个电芯;中间区域,每排23个电芯,共计92个电芯;后面区域,每一排18个电芯,共计72个电芯。采用CTC后,沃尔沃宣称预计将提升单车20%的电池容量,并能够维持同样的安全性能。

CTC与滑板底盘完美搭档

  上面说到电池厂商可以借CTC延伸至底盘开发领域,而车企可以通过自研CTC来主导底盘开发。对于滑板底盘厂商而言,这同样是一个绝佳的契机,因为未来的CTC将不仅是单纯的电池集成,而是融合了三电系统的动力域、热管理、电子电气及智驾等系统的高度模块化的集成体,而这样的理念无疑与滑板底盘十分契合。

CTC-新的汽车革命由此开始

  为何说滑板底盘和CTC是完美契合呢?那需要回到CTC和滑板底盘的技术理念,CTC是将电芯直接排布在底盘之中,这也使得电芯不再仅仅是存储和释放能量的单元,还会作为整车结构件的一部分。这也就意味着在设计时,就要考虑到电芯作为结构件承载载荷的问题。

CTC-新的汽车革命由此开始

  而滑板底盘整体架构跟非承载式车身的大梁底盘很相似,因为它拥有一套独立的车架,来承托电驱系统、电池、悬架、热管理系统和电子电气架构。这也就意味着滑板底盘有着独立的结构和强度,所以在设计时,电芯虽然作为结构件,并不需要承载太多的载荷,也就是受力。因此从车体结构上来说,滑板底盘相比传统的承载式车身,其实要更适合CTC技术。

Canoo 也在为CTC而努力

  Canoo的核心技术也是滑板底盘,但在严格意义上,Canoo的滑板底盘产品还没有完全实现CTC,因为它仍然保留模组的形态,确切应该为MTC(Module to Chassis,模组到底盘),它保留了PACK中的纵横梁结构,通过螺钉直接紧固到底盘。

CTC-新的汽车革命由此开始

为何都要追求CTC 而不是突破电池限制?

  首先,我们需要明白动力电池的创新其实主要体现在电池材料和系统结构两方面。就当前阶段而言,固态电池、碳硅负极等新材料距离大规模应用落地还有一定距离。电池材料的创新及新材料落地应用趋缓,电池单体能量密度在短期内难有大幅提升,通过结构创新提升电池系统能量密度成为当前的关键。

  未来的CTC,从商业上将拥有多种可能性:具备整车技术研发的主机厂将在CTC领域掌控更大的话语权。

  在乘用车领域,底盘向来是主机厂最看重的部分,领先的OEM们长期主导了自身底盘的开发。由于CTC需要与底盘乃至整车一体开发,所以如果让电池厂家来主导,车企的存在感将会大幅降低,这也就意味着他们将会失去自己的核心价值,其利益的空间和在产业链中的话语权也将大幅降低,这估计是主机厂们难以接受的。

  因此,在传统汽车厂商与电池企业的竞争中,那些具备技术优势传统汽车厂商更有可能最终掌握CTC的主导权。与之相对的是,不具备整车开发优势的整车企业将沦为移动出行公司的代工厂,在底盘等硬件环节也将因为CTC的出现而丧失主导权。

  主打自动驾驶和科技出行服务,以轻资产运营的整车厂商,CTC将交由第三方主导开发。

  随着百度、小米、苹果等消费电子类的科技企业陆续进入整车制造领域,以及momenta、小马智行这类的自动驾驶公司急于寻求方案落地,汽车行业又迎来了一股新浪潮。

  但无论是百度、小米,还是自动驾驶企业,他们的核心主要体现在自动驾驶技术和整车工程设计,这也是如今消费者在产品上感知最容易体现出差异化的部分,而非车辆自身相关的工程技术。因此,这类主打自动驾驶和科技出行服务,以轻资产运营的整车企业,或将交由第三方主导开发CTC,后期再通过整车工程完成系统集成。

图片图片

第三方主导CTC 滑板底盘迎来历史级产业机遇

  由于CTC涉及到的硬件结构技术更多,而专业输出底盘产品的公司无疑会在技术与经验上更有优势。尤其是滑板底盘在结构上对于CTC技术应用有着天然的优势,再加之通过集合三电、热管理、电子电气等系统,实现上下分体制造的能力,而客户只需要专注于上车身定义产品和运营即可,这样不仅能够大幅缩短整车的研发和制造周期,周期成本也能够大大降低。滑板底盘凭借着开发上的技术和理念优势切入CTC,或将会迎来历史级的产业机遇。

转载文章,不代表本站观点。

点击关键字阅读相关文章: 文章来源:悠跑科技
阅读

评论

评论内容最少2字,最多200字
说说你的看法...