近年來，在動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)鏈的共同努力下，電池能量密度有了明顯提升，長續(xù)航車型快速發(fā)展起來，部分車型的單次純電續(xù)航里程甚至超過了1000公里。不過目前的長續(xù)航車型主要靠電池堆疊來實(shí)現(xiàn)，這也帶來了車身加重等衍生問題，并沒能很好解決市場對電動(dòng)車的里程焦慮。

 

為此，繼續(xù)提高續(xù)電池包能量密度及汽車輕量化也成了新能源汽車產(chǎn)業(yè)鏈的必要課題。“在電池能量密度難以大幅度提升的情況下，電池、車身一體化集成技術(shù)不失為一種有效的解決方案，既可以增加單車電池包的能量密度，還能減輕汽車的重量，提升了汽車的續(xù)航里程，我們預(yù)判，未來這種技術(shù)會獲得較快的發(fā)展。”鋰電行業(yè)分析師陳磊表示。

 

 

電動(dòng)化對汽車的改變正越來越明顯，已不僅僅是動(dòng)力方式的轉(zhuǎn)變，在車身結(jié)構(gòu)、零組件構(gòu)成、造車成本、用車體驗(yàn)等方面也發(fā)生了明顯的變化，而且這些變化還在不斷地優(yōu)化。其中，動(dòng)力電池組作為新能源汽車的核心部件之一，占整車重量比重達(dá)到30%-40%，如何實(shí)現(xiàn)電池“輕量化”已成為各家電池企業(yè)、主機(jī)廠的重要研發(fā)課題。

 

寧德時(shí)代為推進(jìn)電池組“輕量化”，于今年3月推出CTP（Cell to Pack）技術(shù)，通過省去電池模組組裝環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)將電池包能量密度提升10%-15%。該技術(shù)還能有效降低電池組成本，也明顯提升了生產(chǎn)效率，但對主機(jī)廠來說這還不夠，通過將電池與車身底盤一體化集成已成為研究方向之一。

 

此前，特斯拉提出了CTC（Cell to Chassis）電芯與車身底盤一體化集成方案。根據(jù)計(jì)劃，特斯拉的CTC技術(shù)直接將電芯安裝于車身上，配合一體化壓鑄技術(shù)，可以減少370個(gè)零部件，帶來的直接效益是，車重減輕10%、電池成本降低7%、續(xù)航里程增加14%，配合新研發(fā)的4680大圓柱電池，還能進(jìn)一步提升一體化“電池包”的能量密度。

 

特斯拉率先提出的電池車身底盤一體化集成技術(shù)優(yōu)勢顯而易見，不過率先推出相關(guān)產(chǎn)品的并非特斯拉，而是國內(nèi)的零跑汽車。今年4月下旬，零跑汽車官宣推出電池底盤一體化技術(shù)（CTC），據(jù)介紹，該技術(shù)能增加14.5%的電池布置空間，并降低15%的結(jié)構(gòu)件成本，同時(shí)提升10%的綜合工況續(xù)航里程，車身扭轉(zhuǎn)剛度也能提升25%。該技術(shù)已搭載在其全新推出的零跑C01車型中。

 

緊接著在5月20日，比亞迪也發(fā)布了自己的CTB（Cell to Body）電池車身一體化技術(shù)，該技術(shù)將電池上蓋與車身底盤進(jìn)一步合二為一，從原來電池包“三明治”結(jié)構(gòu)，進(jìn)化成整車的“三明治”結(jié)構(gòu)。比亞迪表示，“動(dòng)力電池系統(tǒng)既是能量體，也是結(jié)構(gòu)件。這種融合簡化了車身結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)工藝，是對傳統(tǒng)車身設(shè)計(jì)的一次顛覆性變革。”

 

該結(jié)構(gòu)的改變，使CTB刀片電池包能經(jīng)受50噸重卡極限碾壓而不損壞，車身扭轉(zhuǎn)剛度可以輕松超過40000N·m/°，同時(shí)對汽車的車身平衡、操控性能、零百加速、風(fēng)阻、百公里電耗等性能指標(biāo)較傳統(tǒng)平臺都有顯著提升。業(yè)內(nèi)人士表示，電池車身一體化技術(shù)的運(yùn)用，將新能源汽車的各項(xiàng)指標(biāo)都提升了一個(gè)檔次。

零跑汽車、比亞迪、特斯拉方案比較（公開數(shù)據(jù)整理）

 

如上三家主機(jī)廠的思路都是將電芯或電池組直接安裝于車身底盤上，省去傳統(tǒng)“電芯——電池組——電池包——裝車”的復(fù)雜環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)車身底盤即“電池包”的輕量化集成設(shè)計(jì)。

 

根據(jù)公開資料，零跑汽車方案的車身底板即電池包上蓋，中間為電池組，再由托盤封裝，實(shí)現(xiàn)電池車身一體化集成。比亞迪同樣使用車身底板即電池包上蓋板的設(shè)計(jì)，再由底板將刀片電芯封裝集成，電芯上下需增加膠黏劑。特斯拉方案則取消Pack設(shè)計(jì)，以高粘性、阻燃性膠體固定電芯到底板上，并用蛇形管對電芯進(jìn)行冷卻。

 

不同的是，零跑方案是先把電芯做成電池組，再把電池組集成到汽車底盤上，該方案由于在模組環(huán)節(jié)已做安全處理，在裝車集成環(huán)節(jié)所需的安全措施相對要少，進(jìn)而比另兩個(gè)方案顯得“輕便”許多。而特斯拉和比亞迪的方案名字雖然不同，但兩者思路更相近，均是將大圓柱電芯或刀片電芯集成于車身底盤上；其中，比亞迪的CTB方案保留底盤橫梁；而特斯拉CTC方案是取消車身底盤橫梁，接著在電池上蓋板加橫梁，業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，特斯拉的方案更為激進(jìn)。

 

電池“輕量化”受追捧，高維修成本或是隱憂

 

事實(shí)上，除了以上3家率先嘗鮮的企業(yè)外，美國電動(dòng)汽車初創(chuàng)公司Canoo也推出了類似技術(shù)產(chǎn)品，福特、沃爾沃、大眾等傳統(tǒng)主機(jī)廠也計(jì)劃通過新的電池車身一體化平臺加速電動(dòng)化轉(zhuǎn)型。不僅如此，動(dòng)力電池企業(yè)同樣想進(jìn)入這一領(lǐng)域分一杯羹。據(jù)了解，寧德時(shí)代計(jì)劃2025年實(shí)現(xiàn)集成化的CTC，并于2030年升級為智能化版本；LG也在2021年公開了CTC相關(guān)專利。

 

除零跑C01、比亞迪海豹外，特斯拉的CTC車型（Model Y）也即將發(fā)布，而伴隨汽車電動(dòng)化轉(zhuǎn)型加速，動(dòng)力電池包“輕量化”裝車方案也將在更多車企中陸續(xù)推出。對此，陳磊分析認(rèn)為，“在電池能量密度難以大幅度提升的情況下，電池、車身一體化集成技術(shù)不失為一種有效的解決方案，既可以增加單車電池包的能量密度，還能減輕汽車的重量，提升了汽車的續(xù)航里程，我們預(yù)判，未來這種技術(shù)會獲得較快的發(fā)展。”

 

在比較CTC、CTB技術(shù)時(shí)，筆者也留意到，目前搭配的車型均為支持高壓快充的純電車型，如首款搭載CTB電池方案的比亞迪海豹、首款搭載CTC方案的零跑C01均為純電版，82.590kWh（海豹）、90kWh（C01）電池容量款的續(xù)航里程分別為700公里、717公里。在補(bǔ)能方式上，兩者均支持高壓充電平臺，其中海豹支持800V高壓快充，充電15分鐘續(xù)航300公里；C01支持400kW超級快充，未來可兼容800V高壓平臺，充電5分鐘續(xù)航200公里。陳磊認(rèn)為，快充已成為長續(xù)航純電車型的標(biāo)配補(bǔ)能方式，而且，隨著電池車身一體化漸成趨勢，高壓快充也將成為標(biāo)配，讓新能源汽車的補(bǔ)能變得跟燃油車一樣方便，提升用戶的用車體驗(yàn)。

 

不過，無論是CTC方案還是CTB技術(shù)，其在改變新能源汽車物理結(jié)構(gòu)之時(shí)，帶來的并非都是向好發(fā)展，也存在部分不足，“就像我們的手機(jī)，以前支持換電池的時(shí)候，打開后蓋就能卸下電池，而現(xiàn)在要想換電池必須用專門工具才能拆卸。汽車更復(fù)雜，采用一體化集成技術(shù)后，電池跟車身連成一個(gè)整體，裝配是方便了，但維護(hù)就不見得方便了，如果汽車發(fā)生事故，要對電池部分進(jìn)行維修，要更換的可能不只是電池組，底盤都有一起更換的風(fēng)險(xiǎn)。這對用戶來說，維修成本大幅增加。”