比亞迪車身電池一體化一小步,車輛效能一大步

比亞迪車身電池一體化一小步,車輛效能一大步

刀片電池給業界帶來的震撼尚未平息,比亞迪又釋出了CTB電池技術。

5月20日,比亞迪釋出了CTB電池車身一體化技術,以及首款搭載了CTB技術的車型——海豹。只是用磷酸鐵鋰電池,海豹最長續航能做到700公里,進一步重新整理了磷酸鐵鋰電池乘用車的續航里程上限。

至此,電池、車身一體化技術再添一個重磅玩家。此前,國際某知名車企4680電池CTC電池技術,國內新勢力的CTC電池技術,以及國內電池企業CTP等無模組技術,讓電池結構創新成為熱點。

比亞迪的CTB電池是怎麼回事?比亞迪應用動力電池的邏輯是什麼?後面會怎樣發展?本文嘗試回答這些問題。

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比亞迪電池技術“豹變”

什麼是CTB?

在比亞迪這場釋出會上,集團執行副總裁、汽車工程研究院院長廉玉波現身解讀。

廉玉波介紹,CTB(cell to body,電芯到車身)技術是在CTP(cell to package,電芯到電池包)的基礎上,

將電池上蓋與車身地板合二為一,從原來電池包“三明治”結構,進化成整車的“三明治”結構,電池單體直接整合到車身上的技術。

比亞迪車身電池一體化一小步,車輛效能一大步

這一小步的改進,使得整車效能得到大幅提升。

(1)安全性顯著提高

CTB刀片電池包的結構強度得到突破,能夠順利透過

50噸重卡碾壓的極端測試

搭載CTB技術的純電動車型,

車身扭轉剛度可以輕鬆超過40000N·m/°

。用廉玉波的話說,這麼高扭轉剛度,“媲美百萬級的豪華車,讓燃油車的上限成為了電動車的下限”。

首款搭載CTB技術海豹,整車扭轉剛度提升70%,整車扭轉剛度可達到40500N·m/°。

比亞迪車身電池一體化一小步,車輛效能一大步

採用CTB技術,使得整車強度和剛度得到明顯提升,進而實現了安全效能的提升。比亞迪給出的資料顯示,

搭載CTB技術的e平臺3.0車型,正碰結構安全提升50%,側碰結構安全提升45%

(2)操控體驗明顯提升

不僅是安全,高扭轉剛度意味著車輛在各種工況下,形變數更小,車體響應更快,車輛彎道操控體驗有明顯提升。

比亞迪車身電池一體化一小步,車輛效能一大步

比亞迪給出了海豹車型的測試資料。該車麋鹿測試透過車速83。5km/h,單移線測試透過車速133km/h,穩態迴轉最大橫向穩定加速度1。05g,達到跑車級水平。

(3)車輛駕乘更舒適

CTB技術將車身地板與電池上蓋板合二為一,能夠有效抑制車身振動,提升車輛NVH水平

。較CTP方案,

CTB使振動速率和振幅降低90%,路噪降低1.5dB

。CTB的應用,使得車輛透過減速帶、顛簸壞路等工況,應對自如,更平穩,更舒適。

而且CTB技術能有效降低電池對於車輛垂直方向空間的佔用,同樣的車高尺寸下,

垂向乘坐空間增加了10毫米

,進一步釋放提升車內空間潛力,讓使用者在造型低趴的車型上,仍能擁有更為舒適的駕乘體驗。

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CTB何以可能?

僅僅是電池上蓋與車身地板進一步合二為一,為何就能在安全和效能上帶來如此大的提升?

(1)得益於CTB與e平臺3.0的疊加

CTB不是一蹴而就,它在刀片電池CTP的基礎上誕生。

刀片電池特有的長刀片形狀,端到端橫向放置在電池包托盤上。由於刀片電池本身就有很強的結構強度,能成為電池包、甚至整車的結構件。

具體到CTB的電池包,一排排的刀片電芯組成的結構更像工型鋼結構,均勻受力,類似於蜂窩芯,透過上蓋板和底板組成了類蜂窩結構。

蜂窩結構的特點是,在重量相等的情況下,能夠實現更高的剛度和強度。

也因此,CTB電池包能夠扛住50噸的極限壓力測試。

傳統電動汽車結構設計中,為保護電池安全,車身傳力結構被打破,導致車身傳力不暢,極端碰撞情況下,安全風險加劇。

CTB技術提升了整車和電池的一體性,

將刀片電池能夠均勻受力的特徵作用在車身上,成為車身傳力和受力的一部分,能夠傳遞並吸收能量。

當然,正因為CTB技術的誕生,比亞迪的e平臺才可以進行與之相適應的進化。

在比亞迪e平臺3。0上,

車身地板橫樑左右貫通,且採用閉口輥軋件設計,大大提升側碰能量傳遞和車身結構的穩定性。

同時得益於刀片電池和電池包類蜂窩鋁結構,使電池可以作為傳力結構的重要組成部分,傳遞並吸收能量,從而提升車輛安全性。

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並且e平臺3。0採用了專為純電車型設計的傳力架構,實現力的分流,快速分散碰撞能量:

上傳力路徑,實現向A柱的力傳遞,增大壁障正向受力均勻性;

中傳力路徑,將縱梁內縮,降低縱梁與地板高度差,設計環狀傳力結構,改善傳力的平順性,提高縱梁根部碰撞穩定性;

下傳力路徑,標配全框副車架,增加一條傳力路徑,引導至後縱梁的傳力。

刀片電池與高強度車身一體化整合,使整車在碰撞發生時,車身具備充足的吸能的空間以及更順暢的能量傳遞路徑,乘員艙形變大幅減小,進一步降低碰撞事故帶來的傷亡。

而且扭轉剛度是衡量整車效能的一個重要引數,它是指車身在受到外力時抵抗彈性形變的能力。

扭轉剛度越高,車輛的舒適性、操控性和安全性也會越高。

e平臺3。0的動力架構及CTB電池車身一體化技術的應用,深度重塑了整車架構,車輛

能夠實現前後50:50的黃金軸荷配比

,為車輛平穩操控,達到更高效能上限提供強大基礎支撐。

刀片電池包與車身結構合理佈局,帶來超低質心與超低慣量,質心位於整車物理中心,完全區別於傳統前驅車因為引擎在前而特有“頭重腳輕”的先天缺陷,並實現純電平臺下

完美的“低趴”車身運動姿態

此外,基於e平臺3。0的相容性與拓展性,比亞迪針對中型車平臺,

配備前雙叉臂、後五連桿懸架,全面升級懸架調教基礎

例如,為整車橫向帶來更強側向支撐——過彎穩,直線準;為整車縱向提供更強抗俯仰能力——抑制急加速抬頭、急減速點頭,大幅改善駕乘平順性、流暢性;為整車垂向降低懸架摩擦力——透過最佳化減震系統結構,智慧識別並靈活應對複雜路況,從三大維度立體式大幅最佳化整車操控靈活性、穩定性、安全性,同時兼顧駕乘舒適性,全方位最佳化乘客體驗。

(2)CTP、CTB和CTC技術對比

這幾年,電池結構演進成為電池企業技術發展的主流方向。以寧德時代、比亞迪和特斯拉為代表的企業,都在不斷改進電芯形狀和電池結構。

目前來看主要分為三代產品,CTP(Cell to Pack)、CTB(Cell to Body)和CTC(Cell to Chassis或Cell to Car),

逐級發展整合度越來越高

CTP只是電池包內部的整合,取消模組或者變成更大模組的概念,簡化結構件,電池的體積能量密度和生產銷量得到明顯提升,生產成本有所下降。

最近國內一家新勢力企業的釋出CTC相對比亞迪的CTB要簡單一些,前者只是直接取消了電池包的上蓋與整車整合,車身和地板不變。而且新勢力企業的方案並沒有做電芯直接整合,而是採用了模組整合的方式,整合度也不如比亞迪的CTB。

海外某知名新能源汽車企業的方式,是電池和車身的完全一體化:車身變動最大,取消原有座艙底板,取代以電池上蓋,座椅直接安裝在電池上蓋上。

比亞迪車身電池一體化一小步,車輛效能一大步

資料來源:《電動汽車觀察家》整理

當然,缺點也很明顯,隨著整合度越來越高,電池的維修難度越來越大,到了CTC階段,電池是不能更換的。這對電芯的一致性、可靠性提出了非常高的要求。

比亞迪的CTB技術則兼顧了可維修與一體化。

3

比亞迪的電池應用邏輯

一直以來比亞迪對於新能源汽車、電池的技術發展都有自己的邏輯和節奏。

比亞迪作為世界上少有的兼有電池技術和整車技術的企業,在兩者的融合方面有著先天的優勢。

觀察比亞迪會發現它穩紮穩打的風格:不會因為三元電池能量密度高就押注三元,雖然曾因補貼導向三元,但是仍然沒有放棄深耕磷酸鐵鋰電池技術;也不會因為特斯拉推出CTC技術而急於跟風。

不盲從也不激進,比亞迪追求的是成熟和安全的技術。

(1)刀片CTP:拓展了磷酸鐵鋰的應用範圍

比亞迪透過將電芯做長,使得電芯能夠成為電池包內的結構件,來解決強度和固定問題

;電池包的空間利用率提升了50%,可以達到60%以上

,提升了電池包的體積能量密度,將搭載磷酸鐵鋰乘用車續駛里程推到了

600公里上限

採用磷酸鐵鋰電池,減輕了中國對鈷和鎳的依賴程度,拓展了磷酸鐵鋰的應用範圍。

(2)刀片CTB:進一步提升車輛安全和操控效能

此次,比亞迪推出的CTB結構,不再追求提升電池空間利用率,而是初步整合了電池和整車,大幅提升車輛的安全和操控效能,有助於簡化結構,提升生產效率。

透過

再次簡化結構,將搭載磷酸鐵鋰電池的乘用車的續駛里程上限推至700公里

。使得絕大部分場景下,磷酸鐵鋰電池都可以滿足市場需求。

由此可見,比亞迪電池應用方面,既有堅持,又不斷創新:從安全性考慮,比亞迪堅持磷酸鐵鋰電池路線,認為“安全是電動汽車最大的豪華。”

堅持磷酸鐵鋰並不是對產品效能的放棄,相反在結構層面,創新了刀片電池、CTP結構,再到如今的CTB結構。

比亞迪透過結構創的方式不斷重新整理磷酸鐵鋰電池的應用上限。

我們有理由相信,比亞迪也儲備了CTC技術,進一步提升電池和車身的一體化程度,只待技術成熟時向大家展現這一技術。

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