用電池包當底盤的新能源車 你敢買嗎?

(文/賀重鋼)在造車新勢力經歷了一輪又一輪的洗牌之後,零跑汽車成為了其中獨特的存在。它不像“蔚小理”那般時常暴露於聚光燈下,也不像前途、威馬似的有過短暫輝煌後便沉寂下來。從第一款定位電動轎跑的S01入市,到最新的C11進入主流細分市場,零跑一直以來都以比較務實的姿態在兀自發展著。

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與光環圍繞的一線造車新勢力相比,零跑的起點並不高,但出身卻並不平凡。其創始團隊來自於安防巨頭大華股份。零跑創始人朱江明曾任大華股份聯合創始人、CTO。他是一個典型的技術控,雖然在零跑發展道路上朱江明並不如其他創始人知名,但他也是曾經放出豪言“三年內超越特斯拉”的那個男人。

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朱江明給零跑制定了明確的發展方向,低調的零跑也成為了中國唯一一家自主研發的新興電動汽車公司。

2022年4月25日,零跑科技正式釋出了旗下最新研發成果——-CTC電池底盤一體化技術。零跑創始人朱江明表示,CTC電池底盤一體化技術將會免費開放共享,讓消費者能夠享受到技術進步帶來的紅利。

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那麼,問題來了,零跑提出的CTC電池底盤一體化技術到底靠譜嗎?

首先我們需要弄明白到底什麼是CTC電池底盤一體化技術?從字面上來解釋,CTC就是Cell to Chasis即電池底盤一體化的意思。這個概念並非零跑原創,其實早在新能源時代來臨之前,傳統車企就已經提出過概念並且推出了概念化的產品。

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不過,讓CTC技術首次走上臺前的還是在新能源大軍中有領頭羊稱號的特斯拉。2020年,埃隆·馬斯克在特斯拉電池日上首次對CTC技術進行了詮釋。在“矽谷鋼鐵俠”口中,CTC技術就如同是飛機將機翼用作油箱一樣,在電動車上也“沒必要往盒子裡再裝一個盒子。”

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熟悉馬斯克的人都知道,他吹過的牛總有落地的時候。特斯拉自己的CTC技術將會在2022年德州超級工廠正式開始應用。

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而作為連續蟬聯全球動力電池總裝量榜首的寧德時代也將發展方向瞄準了CTC電池底盤一體化技術。寧德時代董事長曾毓群曾在中國汽車藍皮書論壇上表示,寧德時代正加速CTC技術量產程序,預計在2024年投入量產。

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得到新能源汽車全球銷冠品牌和動力電池總裝量榜首同時青睞的CTC技術,自然也是其他企業爭相競逐的香餑餑。不過,按照零跑公佈的資訊,他們確實是其中量產化程序最靠前的中國企業。

動力電池結構經歷了幾個發展階段?

CTC技術是對動力電池結構的一次重大升級,在新能源車發展初期,車企各自為政,所有整車產品都是以燃油車架構進行改造,動力電池只能見縫插針的進行佈置。

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這種做法效率低下,電池組外形奇特,無法適應柔性生產方式,成本畸高。由此導致了新能源車初期發展“群魔亂舞”的亂局。

VDA標準模組

在經歷了一段時間的摸索以後,汽車行業意識到只有統一電池標準才有利於行業健康成長。2015年,德國汽車工業聯合會釋出了動力電池的VDA標準尺寸以及結構要求,並獲得車企認可。由此,動力電池發展正式進入1。0時代。

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VDA標準模組先將電芯整合為模組,模組再組成電池包,最後將電池包安置於車輛底盤。經過三輪組合,就成為了馬斯克口中盒子裡面套盒子的效果。

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VDA標準模組的好處是統一了動力電池製造標準,便於大規模推廣。但劣勢是製造難度加大,結構複雜,可靠性受到影響。而讓車企最不能接受的是由於“盒子套盒子”,導致電芯佈置數量減少,在電池能量密度偏低的時代,嚴重影響車輛續航。

CTP大模組

為了解決VDA標準模組的固有問題,汽車行業開始探究新的電池包結構。一個簡單的解決方案就是減少電芯封裝結構對底盤空間的佔用,讓電芯直接跨過模組階段,直接組成電池包。

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這種結構被業內稱之為Cell To Pack,即CTP大模組。改變電池包結構之後,單位尺寸內可佈置數量更多的電芯,使得車輛續航表現優於應用VDA標準模組的產品。另外由於結構縮減,新的電池包在製造便利度和可靠性方面的表現都有所提升。

在新能源汽車這條賽道越來越擁擠,競爭越來越激烈的當下,各家車企對於車輛續航這一貫穿始終的效能指標有了前所未有的關注。為了將產品效能推上一個新的臺階,大家的目光再一次集中到了改良電池包結構上,這也就是CTC技術誕生的背景。

CTC電池底盤一體化技術的優勢和劣勢是什麼?

既然為電池包減負已成為業界共識,那新技術自然也是延續了這一理念。在CTP大模組時代,電池包外殼需要做到足夠堅固,才能對內部的電芯起到保護作用。雖然此時已經有基於純電動車平臺研發的新能源車產品,但CTP電池包仍然帶來了兩大問題。

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一個是電池包對於底盤空間的侵佔,這導致我們看到的基於純電平臺的新能源車在車身尺寸方面都比同級燃油車要大一圈。這麼做一方面是為了多放電芯,提升續航;另一方面是為了保證車內乘員乘坐空間而作出的妥協。

第二個問題是電池包的重量偏高,這就導致搭載這類電池包的新能源車底盤調校令人傷腦筋,稍有不慎就會帶來災難性的車輛動態表現。

所以,拆掉電池包的外殼已經成為了刻不容緩的一件事,而CTC技術就是最好的解決方案。簡而言之,CTC技術取消了之前的模組和電池包的概念,直接將電芯佈置在車輛底盤上,並且透過結構最佳化,使其具備比CTP大模組電池包更好的效能和更低的製造成本。

從零跑官方透露的資訊來看,其所採用的CTC電池底盤一體化技術可使零部件數量減少20%,結構件成本減低15%,同時空間增加14。5%。乘員艙垂直空間也提升了10毫米,能夠讓零跑後續新車在維持漂亮比例的前提下,為車內乘員提供更好的乘坐體驗。

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當然,CTC技術也並非完美,其自身仍然存在一些顯而易見的問題。首先,高度整合化的設計導致了維修便利性變差。若電芯受損,單獨更換模組或者電芯的廉價解決方案難以執行。同時,與車輛底盤整合度極高的電池組也讓換電這條補能路線難以實施。

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由於取消了容納電芯和模組的外殼,因此應用CTC技術的電池包需要對結構安全和溫度管理等方面作出更高要求。

零跑與特斯拉的CTC技術不是一回事?

前面提到了零跑是國內CTC技術應用的排頭兵,而放眼全球,特斯拉也加快了CTC技術的量產程序。那麼兩者的技術路線是否完全一致呢?

答案是否定的。由於CTC技術仍然存在的一些問題,零跑在推進其量產應用時選擇了相對保守的路線,即電芯仍舊先組成模組,然後再被整合到車輛底盤當中。這種做法有人稱其為MTC(Module to chassis,模組整合底盤一體化)。

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除了規避安全風險以外,零跑採用的技術路線具有更易量產、維修便利性更好的特點。在單個電芯出現問題後,工程師可以開啟電池包下蓋,取出有問題的模組進行替換或維修。在製造環節,車輛裝配工藝、電池包固定方式都不需要太大改變,生產線調整更迅速。

反觀特斯拉,其採用了目前最為激進的CTC技術路線,即真正將電芯集成於底盤上。座艙地板成為了電池包上蓋,組成前後車身的兩個大型鑄件也依靠電池艙進行連線。這種做法與我們小時候常玩的四驅車有些類似。

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極致的做法讓特斯拉能夠在減重、提升車內及電池包空間利用率上獲得更大優勢,但同時對於電池管理系統有極高要求,安全冗餘需要做得更到位,同時也需要考慮到如何消除使用者對直接坐在電池上所產生的心理負擔。

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兩者的選擇都具備其合理性,零跑處於品牌爬升階段,需要考慮到現有的產品相容性,控制好成本和價格,進一步擴大市場份額;已經是新能源頂流角色的特斯拉則需要憑藉更多更先進的技術來形成壁壘,鞏固自身地位。

歸根結底,汽車廠商研發CTC技術是與電池供應商爭話語權。不管是哪家主機廠都不願意淪為電池供應商的傀儡,花費鉅額自己研發的產品最終被電池包給卡了脖子。

作為普通消費者,我們只能寄希望於汽車行業能夠把動力電池能量密度低、補能速度慢、電芯穩定性差等問題儘快解決。

如果CTC技術是一劑良藥,那麼你真敢買用電池包當底盤的新能源車嗎?