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“把电池集成在车身上”,这事儿怎么看怎么像当年的智能手机发展史中的一环,而这一变化也恰巧出现在智能手机高速发展的背景下。近年来,电动汽车市场占有率、渗透率不断提高,与此同时,技术也在快速迭代。

而作为电动汽车最核心的部件之一——动力电池系统自然也在技术迭代之中,包括特斯拉、零跑、比亚迪、宁德时代等都开始布局电池车身一体化技术。这项技术的出现改变了传统的电芯套入模组、模组套入电池包、电池包接入汽车的方式,在车身空间、刚性、续航等方面都有显著的提升作用。

虽然都是车身一体化技术,但各家的命名和技术思路却是不尽相同,体现在结构和集成度方面也各有不同。比如宁德时代的麒麟电池就是采用的CTP技术,取消模组,将电芯直接集成为电池包,零跑的CTC电池底盘一体化方案是取消电池包上盖板,特斯拉的CTC方案是取消座舱地板。而比亚迪的CTB方案则是让刀片电池的电芯与整个电池包组成类似蜂窝铝的结构,再与整体车身形成“三明治”结构。既然要集成电池和车身,那么对于两方面技术的综合性要求定然不低,对于各大汽车厂商来说也是个挑战。

都叫一体化 它们有啥不一样?

过去的电池包,是由电芯组成模组,再由模组形成电池包,最后在外接在车身上,这类做法电池包空间利用率低下,车内空间被电池包压榨,我们也可以看到,早期电动汽车大多会选择以车身较高的SUV车型去尽量规避这种劣势。

而在技术的迭代中,车企、电池供应商们开始“简化”电池包,由电芯直接组成电池包,在这一方面比亚迪、宁德时代比较有发言权。但仅仅如此是不够的,车企、电池供应商们又开始探索电池车身一体化的技术,也就是CTC技术。

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简单来说,电池车身一体化技术就是将电芯直接集成于车辆底盘以及车身的工艺。意义在于加深了电池系统与电动车动力系统、底盘的集成度,减少零部件数量,节省空间,提高结构效率,并且大幅度降低车重,增加电池续航里程。所以,空间、刚性、续航三方面大概可以称之为该项技术最核心的三个优势。

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近年来,在该技术路径中造出声量的大概包括零跑、比亚迪、特斯拉以及宁德时代四家。其中,零跑CTC电池底盘一体化技术采用双骨架环形梁式结构,将电池骨架结构和底盘车身结构合二为一,如此一来,是车身底盘结构又是电池结构,整体结构效率更高,而这项技术最核心的特点之一便是取消了原本电池系统的上盖。而比亚迪的CTB方案则不仅将上盖去掉了,而且将原来乘员舱的地板做了集成,作为上盖来使用。相较而言,比亚迪的CTB方案集成度更高,理论来说在电池车身一体化的共有优势方面会有更好的表现。

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而特斯拉CTC方案的集成度更高,电池包上盖与电芯粘接在一起,与座椅等车辆结构件直接连接在一起,某种意义上来说,其真正做到了“电池车身一体化”。但无论是零跑还是特斯拉都利用了车身纵梁、横梁等进行系统性的集成,这也是电池车身一体化技术优点,有利于增强刚性和气密性,但与此同时,这就对电芯的一致性、可靠性提出了非常高的要求,基本断了换电的念头,并对更换电池造成阻碍。

而比亚迪横向钢梁并未集成在电池盖板上,且依然有独立的电池包,如此一来,其电池包安装方案与传统方案类似,兼顾了可维修与一体化,保留了换电的希望,并且可拆卸性更强,利于后期更换。至于宁德时代,其尚未发布关于该技术路径的具体方案,暂时不做考量。

优势达成度不同 谁的成果更明显?

扭转刚度、续航、空间等方面的优势是电池车身一体化技术所能呈现出的普遍性优势,但在上述指标中,各家车企的达成度又不尽相同。

扭转刚度是衡量整车性能的一个重要参数,它是指车身在受到外力时抵抗弹性形变的能力。扭转刚度越高,车辆的舒适性、操控性和安全性也会越高。而电池车身一体化技术恰好可以提升车型的扭转刚度,但由于结构等原因各家最终的成绩却不尽相同。零跑CTC电池底盘一体化技术可以将车身扭转刚度提升25%,而比亚迪凭借CTB技术以及e平台3.0,可以做到整车扭转刚度提升70%。

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而电池车身一体化技术对续航的提升则主要通过优化风阻系数达成,有数据表明,风阻系数每降低0.01,纯电动车的续航将增加8公里。在这一方面,零跑和比亚迪达成的成绩也有所区别,比亚迪优势还是比较明显的。以双方首搭电池车身一体化技术的车型作为比较,其中,零跑C01风阻系数0.226Cd,而比亚迪海豹风阻系数则0.219Cd,而按照风阻系数与续航的相关关系推算,比亚迪海豹在同等配置下续航可提高56公里。

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至于空间方面,由于电池车身一体化技术可以使结构件更少,对车辆电池包以及车辆整体的空间利用率提升有显著效果。比亚迪CTB技术动力电池系统体积利用率为66%,垂直空间增加10mm,而而零跑CTC电池底盘一体化技术可以达到电池布局空间增加14.5%,车身垂直空间增加10mm的效果,对比来看二者不相上下。

值得一提的是,比亚迪在安全方面所能达到的极限或许更高,刀片电池的安全性自不必多说,但比亚迪CTB技术使刀片电池通过与托盘和上盖粘连,形成类蜂窝铝板的“三明治”坚固结构,电池包在经受重达50吨的卡车碾压后无异常可正常使用。此外,比亚迪CTB技术还达到了正碰结构安全提升50%,侧碰安全性提升45%的效果。

双重身份天生契合CTC技术 优势互相放大

通过上述技术解析以及与“竞品”的参数对比不难发现,比亚迪CTB技术的综合优势比较明显,而某种意义来说,达成这种效果还要归功于比亚迪整车制造商、电池制造商的双重身份。比如,CTB技术所采用的刀片电池,可以轻松通过针刺测试,杜绝电池热失控风险,这款电池的稳定性和散热性极佳,在应对电池车身一体化技术所需要攻克的最大难点——密封性的过程中如鱼得水。

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与此同时,汽车本身是一个集众多技术于一体的产品,电动汽车本身不仅对动力电池系统要求严苛,同时也要兼顾车辆本身的动力、操控等性能,而同时具有整车制造商、电池制造商双重身份的比亚迪恰好能够将两个身份的优势进行综合,达到了放大CTB技术的效果。在比亚迪CTB技术展露头角的同时,比亚迪iTAC智能扭矩控制系统以及e平台3.0的造车平台也同时在为制造集安全、操控、舒适于一体的车型做出贡献。

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比如,得益于e平台3.0的动力架构及CTB技术对整车架构的深度重塑,比亚迪海豹轻松实现了前后50:50的黄金轴荷配比,为车辆平稳操控,达到更高性能上限提供强大基础支撑;在e平台3.0的四驱车型、iTAC智能扭矩控制系统以及CTB技术的加持下,比亚迪海豹

四驱版双电机同时输出,可以达到百公里加速快至3.8秒,百公里能耗却低至12.7kWh的绝佳效果,甚至其还能做到鹿测试通过车速83.5km/h,单移线测试通过车速133km/h这种媲美跑车的成绩。

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而且,CTB技术也在放大于e平台3.0以及iTAC智能扭矩控制系统的能力,比如过去在纯电动车的设计上,由于对电池的额外保护,牺牲了其他性能指标,而e平台3.0基于CTB技术,使车辆可以在操控性与效率上取得突破,赋予车辆更强的性能表现,对电动车发展实现迭代。

凭借三电技术带来的赋能,同时享有三大技术的首款车型比亚迪海豹成为了一款出色的车型。不仅能够实现充电15分钟,续航300公里的壮举,同时也兼顾动力、操控、舒适性等方面的诸多优势,而这些与比亚迪造车、电池两条腿走路的思路是分不开的。

电池车身一体化技术是电动汽车发展中的一种趋势,像曾经的智能手机“电池机身”一体化。但不同之处在于,无论是底盘还是电池都是车企制造电动汽车的关键点,电池车身一体化技术或更多考验车企的综合能力,而比亚迪正是少数在整车制造以及电池制造方面均有建树的企业。

从市场地位看,比亚迪已经站在了国内新能源汽车市场的顶尖位置,本身已经反映了比亚迪在新能源汽车方面的技术成果,而CTB技术以及于e平台3.0以及iTAC智能扭矩控制系统等技术的不断出现,更在不断巩固比亚迪的新能源汽车领导者地位。当这些技术不断落实到如海豹等车型上,或许全球新能源汽车市场都将为比亚迪的崛起而感到震撼。

文/道哥说车

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发布于 2022-05-27 16:30

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