从追求续航里程到追求能效和降低成本,新能源动力电池的技术在不断进化,这也导致了电气化路线的创新和选择。
日前,比亚迪启动海洋系列全新纯电动轿跑seal车型预售,售价21.28万-28.98万不等。长续航版续航里程可达700公里,风阻系数仅为0.219。如果去掉品牌溢价,可以说在价格、续航里程、性能、尺寸上都是特斯拉Model 3的直接竞争对手。官方声称,该印章的亮点之一是CTB电池体集成技术。这也是比亚迪首款采用CTB技术的量产车型。特斯拉在柏林量产的Model Y也将采用类似的概念技术,并配备4680电池。
什么是CTB技术?
CTB的全称是Cell to Body,即电池直接集成在车身底部,与车身共用结构件。
早期的传统动力电池组是将电池组装成模块,然后将模块安装在电池组中,形成“电池-模块-电池组”的三级组装模式。因为有独立的电池组,而电池组需要骨架和外壳来承受电芯的重量,这样的解决方案往往会使车身变重,电池组体积大。为了提高续航里程,需要增加电池的数量,伴随着模块和电池组的体积和重量的增加,从而形成恶性循环,使得耗电效率非常低。
2019年,当代Amperex Technology Co .,Limited推出了更加一体化的CTP技术,即Cell to Pack,取消了中间模块,直接将电池集成到电池组中。相比之下,比亚迪CTB技术从电池的“三明治”结构变成了整车的“三明治”结构,将车身底板和电池上盖板合二为一。
采用CTB等一体化方式后,不仅节省了电池组的结构重量和体积,还变相增强了车身底部结构件的强度。可以提供更灵活的布局空间,在车内占用更少的乘员舱,大大减轻整车重量,提高纵梁的强度,从而提高正面和侧面碰撞的结构强度,被动安全性也可以提高一个档次。
CTB技术代表的研发思路是“把电池包起来”,与蔚来采用的快速换电技术完全不同。因为前者要将电芯整合到车身结构中,后者必须有独立的电池组才能实现更换。
CTB追求更紧凑的电池体积和优化的车身结构,带来了更大的车内纵向空间(这对轿车尤为重要),更轻的车重,更低的风阻系数和更小的滚动阻力。可见,CTB等技术方案是为提高电动车续航里程而生的技术,即提高效率。相比之下,快速换电技术需要庞大的电池组结构,以及复杂繁琐的电池组和车身连杆、紧固件,导致使用快速换电技术的车辆平台重量较重,电池组占用空间较大。适合车高的SUV,一旦用在轿车上就会舍不得。
大规模生产CTB技术的困难
CTB技术本身的开发难度并不像芯片那样高不可攀。为了实现CTB的量产,需要涉及R&D的两个板块,即三电系统的布局整合和车身开发。
以前国内很多车企技术研发能力有限,三大动力系统往往是外包或者从成熟的电池供应商处采购。因此,“三明治”电池组技术很快成为主流,车身研发部门只需要预留安装和布置电池组的空间,就可以快速完成车身的开发和定型。车身和电池系统分开开发。要实现CTB,就必须解决一体化带来的一系列问题……设计车身时的电池,包括结构强度的CAE模拟计算,温度控制,总布置等。
对于原始设备制造商来说,CTB R&D系统将比传统的电池组模型更加复杂。虽然市场上也有做车身开发的外包供应商,但是否采用CTB这样的结构方案,必须由主机厂决定。因为不是标准化的外包开发组件,每个body平台的body结构差别很大。CTB技术路线一旦选定,也意味着车身设计失去了灵活性,短时间内无法改变。
当代安培科技有限公司也发布了CTC技术(电池到底盘),类似于比亚迪的CTB。而当代安培科技有限公司只是电池供应商,并不能主导主机厂技术路线的选择,更不能主导主机厂车身结构的开发。这和可以高度标准化的CTP电池组解决方案不同,所以会很难普及。具备技术研发实力的主机厂,可以通过自主研发实现CTB等电池一体化,重新掌握电池领域的主动权。
相比较而言,CTC技术在保证电池一致性的前提下,对汽车厂商的电池系统集成度和热管理设计水平提出了更高的要求。在CTC的技术特性下,没有模块和包结构的保护,单个电池的热失控很容易导致整个系统的热失控,这意味着很多领域能力的考验,消费者在使用时也可能面临维护成本高的问题。
主流车企的选择
特斯拉是业内第一个提出CTC技术路线的企业。2020年9月电池日,特斯拉发布了4680电芯和全包封装技术CTC。
从柏林工厂量产的特斯拉Model Y来看,特斯拉在简化车身结构和提高电池集成度方面下了很大功夫。首先,特斯拉的压铸铝车身可以大大提高整车的结构强度,减少零部件数量,使生产效率和行驶效率得到了提高。再加上Model Y量产使用的电池体一体化技术和4680电池,可以进一步提高电池的集成度,从而提高驾驶效率。特斯拉从诞生之日起就是高压快充的坚定粉丝,对充电速度的不懈追求从其大规模建设超级充电站可见一斑。
比亚迪在纯电动海洋系列的重模印章上量产CTB,说明其坚定地选择了电池体一体化的技术路线。伴随这一技术路线的是高压快充的发展。相信比亚迪也会在接下来推出的海洋系列其他车型上使用同样的技术路线。
再来看德国量产纯电动汽车的代表,无论是奔驰EQS,大众MEB平台产品,还是保时捷Taycan都是高压快充技术路线的实践者和倡导者。虽然他们目前的量产车还没有采用CTB的技术结构,但CTB自然和高压快充就像是孪生兄弟。因此,相信德系品牌的下一代纯电动产品将有可能普及CTB或CTC技术。
至于反方向的电路换线,完全是另一种逻辑,考虑能量快速补充,电池优化管理,阶梯利用等等。参与者不多,主要以蔚来为代表,也有车企在试水。当代Amperex科技有限公司是双线布局,既有CTC技术,也有换电规划。
特斯拉、比亚迪、德系品牌的销量之和应该可以占据全球电动车市场的大部分,可以预计这些品牌的产品也将是未来全球电动车领域的绝对主流。当他们都选择相同的技术路线,就意味着这样的技术会越来越普及,成本会越来越低,性能优势会越来越明显,最终拉开与换电技术的差距。
结论:
今天,电动汽车的发展已经……从百家争鸣的政府补贴吊死到优胜劣汰的市场机制。销量巨大的主流整车品牌选择什么样的技术路线,意味着未来这种技术路线的普及速度和成本优势会越来越明显,建立护城河的优势也会越来越明显。从比亚迪CTB技术的量产可以预测,未来高压快充将成为主流,换电模式留下的空间可能会被进一步挤压。(文/汽车之家行业评论员唐启龙)从追求续航里程到追求节能降耗,新能源动力电池的技术在不断进化,这也导致了电气化路线的创新和选择。
日前,比亚迪启动海洋系列全新纯电动轿跑seal车型预售,售价21.28万-28.98万不等。长续航版续航里程可达700公里,风阻系数仅为0.219。如果去掉品牌溢价,可以说在价格、续航里程、性能、尺寸上都是特斯拉Model 3的直接竞争对手。官方声称,该印章的亮点之一是CTB电池体集成技术。这也是比亚迪首款采用CTB技术的量产车型。特斯拉在柏林量产的Model Y也将采用类似的概念技术,并配备4680电池。
什么是CTB技术?
CTB的全称是Cell to Body,即电池直接集成在车身底部,与车身共用结构件。
早期的传统动力电池组是将电池组装成模块,然后将模块安装在电池组中,形成“电池-模块-电池组”的三级组装模式。因为有独立的电池组,而电池组需要骨架和外壳来承受电芯的重量,这样的解决方案往往会使车身变重,电池组体积大。为了提高续航里程,需要增加电池的数量,伴随着模块和电池组的体积和重量的增加,从而形成恶性循环,使得耗电效率非常低。
2019年,当代Amperex Technology Co .,Limited推出了更加一体化的CTP技术,即Cell to Pack,取消了中间模块,直接将电池集成到电池组中。相比之下,比亚迪CTB技术从电池的“三明治”结构变成了整车的“三明治”结构,将车身底板和电池上盖板合二为一。
采用CTB等一体化方式后,不仅节省了电池组的结构重量和体积,还变相增强了车身底部结构件的强度。可以提供更灵活的布局空间,在车内占用更少的乘员舱,大大减轻整车重量,提高纵梁的强度,从而提高正面和侧面碰撞的结构强度,被动安全性也可以提高一个档次。
CTB技术代表的研发思路是“把电池包起来”,与蔚来采用的快速换电技术完全不同。因为前者要将电芯整合到车身结构中,后者必须有独立的电池组才能实现更换。
CTB追求更紧凑的电池体积和优化的车身结构,带来了更大的车内纵向空间(这对轿车尤为重要),更轻的车重,更低的风阻系数和更小的滚动阻力。可见,CTB等技术方案是为提高电动车续航里程而生的技术,即提高效率。相比之下,快速换电技术需要庞大的电池组结构,以及复杂繁琐的电池组和车身连杆、紧固件,导致使用快速换电技术的车辆平台重量较重,电池组占用空间较大。适合车高的SUV,一旦用在轿车上就会舍不得。
大规模生产CTB技术的困难
CTB技术本身的开发难度并不像芯片那样高不可攀。为了实现CTB的大规模生产,有必要涉及两个R&D部门,即…三电系统的布局整合与车身开发。
以前国内很多车企技术研发能力有限,三大动力系统往往是外包或者从成熟的电池供应商处采购。因此,“三明治”电池组技术很快成为主流,车身研发部门只需要预留安装和布置电池组的空间,就可以快速完成车身的开发和定型。车身和电池系统分开开发。要想实现CTB,就必须在车身设计时解决集成电池带来的一系列问题,包括结构强度的CAE仿真计算、温度控制、总布置等。
对于原始设备制造商来说,CTB R&D系统将比传统的电池组模型更加复杂。虽然市场上也有做车身开发的外包供应商,但是否采用CTB这样的结构方案,必须由主机厂决定。因为不是标准化的外包开发组件,每个body平台的body结构差别很大。CTB技术路线一旦选定,也意味着车身设计失去了灵活性,短时间内无法改变。
当代安培科技有限公司也发布了CTC技术(电池到底盘),类似于比亚迪的CTB。而当代安培科技有限公司只是电池供应商,并不能主导主机厂技术路线的选择,更不能主导主机厂车身结构的开发。这和可以高度标准化的CTP电池组解决方案不同,所以会很难普及。具备技术研发实力的主机厂,可以通过自主研发实现CTB等电池一体化,重新掌握电池领域的主动权。
相比较而言,CTC技术在保证电池一致性的前提下,对汽车厂商的电池系统集成度和热管理设计水平提出了更高的要求。在CTC的技术特性下,没有模块和包结构的保护,单个电池的热失控很容易导致整个系统的热失控,这意味着很多领域能力的考验,消费者在使用时也可能面临维护成本高的问题。
主流车企的选择
特斯拉是业内第一个提出CTC技术路线的企业。2020年9月电池日,特斯拉发布了4680电芯和全包封装技术CTC。
从柏林工厂量产的特斯拉Model Y来看,特斯拉在简化车身结构和提高电池集成度方面下了很大功夫。首先,特斯拉的压铸铝车身可以大大提高整车的结构强度,减少零部件数量,使生产效率和行驶效率得到了提高。再加上Model Y量产使用的电池体一体化技术和4680电池,可以进一步提高电池的集成度,从而提高驾驶效率。特斯拉从诞生之日起就是高压快充的坚定粉丝,对充电速度的不懈追求从其大规模建设超级充电站可见一斑。
比亚迪在纯电动海洋系列的重模印章上量产CTB,说明其坚定地选择了电池体一体化的技术路线。伴随这一技术路线的是高压快充的发展。相信比亚迪也会在接下来推出的海洋系列其他车型上使用同样的技术路线。
再来看德国量产纯电动汽车的代表,无论是奔驰EQS,大众MEB平台产品,还是保时捷Taycan都是高压快充技术路线的实践者和倡导者。虽然他们目前的量产车还没有采用CTB的技术结构,但CTB自然和高压快充就像是孪生兄弟。因此,相信德系品牌的下一代纯电动产品将有可能普及CTB或CTC技术。
至于反方向的电路换线,完全是另一种逻辑,考虑能量快速补充,电池优化管理,阶梯利用等等。参与者不多,主要以蔚来为代表,也有车企在试水。当代安培科技有限公司……双线布局,既有CTC技术,又有换电规划。
特斯拉、比亚迪、德系品牌的销量之和应该可以占据全球电动车市场的大部分,可以预计这些品牌的产品也将是未来全球电动车领域的绝对主流。当他们都选择相同的技术路线,就意味着这样的技术会越来越普及,成本会越来越低,性能优势会越来越明显,最终拉开与换电技术的差距。
结论:
时至今日,电动汽车的发展已经从百家争鸣、政府补贴变成了优胜劣汰的市场机制。销量巨大的主流整车品牌选择什么样的技术路线,意味着未来这种技术路线的普及速度和成本优势会越来越明显,建立护城河的优势也会越来越明显。从比亚迪CTB技术的量产可以预测,未来高压快充将成为主流,换电模式留下的空间可能会被进一步挤压。(文/汽车之家行业评论员唐启龙)
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