托盘

新能源汽车电池技术

发布时间:2023/1/16 21:13:50   
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CTC就是CellToChassis(电池底盘一体化),它是指将电池直接集成在底盘、车身上。有一个比喻,形象解释了CTC概念:原本飞机油箱和机翼是各自独立打造,然后进行组装。为了装更多油,工程师干脆把机翼和油箱融合。

“没必要用一个盒子,装在另一个盒子上”。类似的例子还有手机,手机也是从电池手机分离到一体化。在年,零跑的朱江明从智能手机的电池集成方式得到灵感,开始研发CTC。他们也是最早一批搞CTC的车企。不过历史上起了大早赶了晚集的也不再少,零跑CTC的技术如何,确实值得好好研究下。

零跑CTC的技术亮点

零跑CTC提出了两个要点——“全国首款可量产CTC电池底盘一体化技术”、“全球首发无电池包CTC技术”。

关于第一点,另一家美系品牌今年4月份刚刚开始从得州工厂下线,吃了全球的第一只螃蟹,但产量还不高。在上海的产线,零跑C01作为全国第一个量产的CTC车型,是没有什么争议的。关于第二点,零跑所强调的“全球首发无电池包CTC技术”,实际上指出了零跑方案特色。

关于CTC,有一种典型方案是“地板跟着电池走”,送到总装车间的白车身,底下有个洞,装上电池之后,正好补上这个洞。从某种意义上来说,电池包仍然是一个独立的零件。

其实在零跑发布会的现场PPT里,提到了他们三年前的工程方案就是这种,但量产方案改成了“上盖跟着车身走”。

这个方案的优势在于:

(1)利于量产

零跑CTC方案对量产线要求不高,车身结构变更不多,整车的装配工艺、电池内部的模组结构,可以沿用原先的方案。这是零跑可以从CTP迅速升级到CTC的关键。

(2)可维修性“更好”

前一种方案碰上需要换电池的时,车身上的座椅、内饰都得拆个精光。现在这种方案至少可以把托盘拆下来。根据零跑官方消息,可以实现基本跟传统电池包所花时间差不多。

(3)整车刚度提升

没有改变车身结构,车身地板是一个整体,它的扭转刚性要更强。

不过这么做也带来了挑战:

(1)电池密封要求更高

主流方案保留了独立的电池结构,上盖和托盘可以在电池的专业装配环境下密封,而如果采用车身地板代替上盖,利用车身的底板、结构梁形成密封结构,只能在总装车间,把托盘安装在车身上的时候完成,难度更高。

从结果看,零跑很好解决了这个问题。零跑C01的防水IPX9K,作为防水中的最高等级,达到它意味着在高温/高压的喷淋状态下,也不会有水进入。

(2)电池防护要求更高

毕竟地板下面就是电池了,一旦发生热失控,乘客的心理压力肯定更大。所以这种方案,对热失控防护的硬件和软件,都提出了更高的要求。

从结果看,Z向空间随着车身下部和电池上部的结合,节省出了更多的空间,可以用来布置相关的热失控防护材料。另外在电池安全验证上,C01做了超30项试验,比国标要求更高。综合以上这些,可见零跑有深入技术研发,攻克难题。

率先量产CTC,给零跑C01带来了什么?

零跑是新势力里的一支奇兵。

从当年有点另类的跑车S01,到开始走量的小车T03,再到拉高定位,回归主流,获得良好反响的C11。几步准确的产品定位,让零跑从当年不被看好,迅速在新势力第二梯队站稳脚跟,买入了月销万台的行列。

如今零跑C平台的第二款产品C01,优势点在于“1-3-5-7”。“1”:CTC首次量产;“3”:3秒级加速;“5”:mm大尺寸车身;“7”:公里续航。

CTC技术能提升空间和车身扭转刚度,对“3”、“5”直接有利。为何这么说,我来解释下。

-性能:去掉了电池上盖,整车重量降低15kg,更重要的是,车身的扭转刚度提升25%,操控性能会更好。

-空间:由于取消了上盖,原本电池包和车身之间的安装间隙被消除,Z向空间被释放出来。而单纯降低电池包的高度,要难很多。采用CTC之后,电池布置空间增加14.5%,乘员舱的垂直空间增加了10mm。

另外,零跑的CTC技术不光是结构创新,在软硬件层面有做了创新。比如AIBMS能实现智慧能源管理,能更快、更准确地识别危险,并且它还用了端云结合的方案,可以实现更加精准的BMS控制,更加好的保温,更加好的空间利用率。零跑C11标称NEDC续航km,而零跑C01在差不多的空间里,CLTC续航做到km,可见此次技术升级带来的显著效果。

零跑量产CTC对行业意味着什么?

零跑量产CTC,有两个重要意义:

引领动力电池行业进入3.0时代

推动主机厂主导电池技术发展

(1)引领动力电池行业进入3.0时代

电池技术发展不是一蹴而就,在电动汽车发展早期,行业在一片黑暗中摸索,电动车的设计没有先例、没有标准,只能依托燃油车架构改造,在已有车身空间里见缝插针。

你看当时电池一堆奇形怪状的电池造型,就是在既有白车身的基础上拼凑出来的。结果就是当时全世界的车企都在重复造轮子,却没能明显提升电池表现。

1.0时代,VDA标准模组。

时间终于到年,德国汽车工业联合会发布了动力电池的VDA标准尺寸,并迅速被各大车企认可。于是,便有了大名鼎鼎VDA、、MEB模组。在标准模组结构里,电芯集成为小的模组,再由模组集成为整包pack,整包Pack再集成在车身底盘。盒子外面套盒子,再套一层盒子。虽然设计制造都很复杂,还影响空间,但好歹大家能统一思想,可以加油干。

2.0时代,大模组/CTP。

标准模组固然好,但占用电芯空间,无法满足车企对电池能量密度的追求。为此,行业开始推CTP(CellToPack),也就是由电芯直接集成整包Pack,再集成在底盘。减少、取消模组,扒掉了第一层盒子,相当于增大了电池的“套内面积”,“得房率”更大,给电池的有效空间就更大了。

.0时代,CTC电池底盘一体化。

大模组和CTP解放了电池内部的空间自由,但Pack的盒子仍然要套在Chassis的盒子里。为了结构的碰撞安全,通常电池的为了保护电池的安全,电池包的壳体,都会设计得十分坚固,用的都是最强的材料,甚至比车身还要好。如果把最后一层盒子也被扒掉,电池作为车身结构的一部分。

或者说,这是一个自带电池的车身。

技术的发展往往从简单到复杂,又从复杂回归简单。电动汽车的电池结构,从当初野蛮生长,到后来的标准模组,再到大模组、CTP和如今的CTC,电池与整车的关系越来越紧密。不论是滑板底盘、换电模式,还是CTC电池底盘一体化,都是以电池为中心的纯电平台的重要发展方向。

(2)推动主机厂主导电池技术发展

这些技术方向的背后,是电动汽车上独有的,更微妙的主机厂与供应商之间的上下游关系。

CTC架构需要的,是技术全域自研,打破过去由供应商提供技术,OEM负责集成的模式。零跑所代表的全域自研模式,会重构主机厂和供应商的关系。表面看起来是利润的斗争,背后其实是产品话语权的博弈。

谁掌握技术,谁就有话语权;谁率先量产,谁就把握了先机。我们最近的内容一直在

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