大家好,我是電動車公社的社長。
早在2020年特斯拉電池日上,特斯拉就公布了4680電芯+CTC電池車身一體化技術(shù)方案。而今年2月,特斯拉柏林工廠那邊曝出一組新款Model Y的照片,算是讓人真正見到了CTC的廬山真面目:工程師直接把4680電芯,大膽“塞”到了座椅底下!
看到這套“激進(jìn)”的設(shè)計方案,我認(rèn)識的不少媒體朋友都驚掉了下巴:“這要是自燃了,人怕不是要‘原地升天’了。這種玩命的行為,估計只有特斯拉能干出來吧!”
但,還記得那個曾經(jīng)放出豪言“三年內(nèi)超越特斯拉”的男人嗎?
他就是零跑汽車的老板,朱江明。
就在前幾天,零跑正式發(fā)布了CTC電芯底盤一體化解決方案。
這項堪稱革命性的電池技術(shù),將搭載在零跑最新發(fā)布的中大型純電動轎車零跑C01上,不出意外的話,零跑C01將在今年8月份上市。
雖然,我們還不知道搭載4680+CTC的特斯拉Model Y何時量產(chǎn),零跑C01也還沒正式量產(chǎn)呢,所以零跑充其量只能算贏了90%。
但似乎,零跑已經(jīng)按捺不住激動的心情,開始提前舉杯慶祝了。自豪的喊出了,“零跑是第一個量產(chǎn)CTC的車企”,是第一批“吃螃蟹的人”。
01. CTC電芯底盤一體化是什么?
零跑CTC發(fā)布會上,零跑電池產(chǎn)品線總經(jīng)理宋憶寧是這樣評價CTC的:“CTC技術(shù)是整個電動車行業(yè)一次巨大的變革和創(chuàng)新。”
這句話乍一聽像是在吹牛,但實(shí)際上,有不少行業(yè)內(nèi)對這個觀點(diǎn)是持認(rèn)同態(tài)度的,甚至有人認(rèn)為,CTC的確算得上是動力電池系統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化的終極方案了。
至于為什么CTC會被行業(yè)捧得如此之高?首先我們要先簡單了解一下什么是CTC。
最近幾年,電池進(jìn)步的方向,基本原則就是在保證安全的前提下,盡可能的提升能量密度。
實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的方法大體上可以分成兩條技術(shù)路線,一是聚焦化學(xué)層面,使用更先進(jìn)、能量密度更高的電池化學(xué)材料,電池能量密度自然就高了;二是聚焦結(jié)構(gòu)設(shè)計,在有限的空間里,想方設(shè)法的多裝一些電池。
在化學(xué)這條路線上,有不少業(yè)內(nèi)人士稱,三元和磷酸鐵鋰這兩種電池體系已經(jīng)接近瓶頸了,想大幅提升能量密度是非常困難。估計下一次革命,要等到固態(tài)電池大規(guī)模普及了。
既然化學(xué)這條路不太好走,那只好在結(jié)構(gòu)設(shè)計這條路上下功夫了。這也是為什么這幾年刀片電池、麒麟電池、CTP、CTC等新名詞層出不窮,這些技術(shù)本質(zhì)上都是為了給電池“摳”出更多可利用的空間,只是每個玩家的“摳”法不同而已。
所謂的CTC,其實(shí)就是“cell to chassis”的縮寫,即電芯集成到底盤。
傳統(tǒng)的汽車用動力電池,基本上都是把幾塊電芯往模組里裝,再把幾塊模組裝到一個大電池包里,組成一整塊電池。之所以需要用模組和電池包,主要是因?yàn)樵缙陔娦局圃旃に嚥]有現(xiàn)在這么成熟,一致性問題很大。
如果電芯一致性不好的話,電量少的那塊電芯就會成為類似MOBA游戲中的“坑隊友”的存在,不但會讓整塊動力電池發(fā)電量降低,自己還會發(fā)燙發(fā)熱,說不定什么時候就炸了。
使用模組,就相當(dāng)于先把幾塊小電芯“綁”成了一個“大電芯”,再讓“大電芯”互相之間保證相對電量統(tǒng)一,這樣就可以一定程度上緩解電芯不一致的問題了。
不過,這么做的缺點(diǎn)就是電池整體空間利用率低,畢竟模組和電池包都有相當(dāng)多的結(jié)構(gòu)件嘛,這些結(jié)構(gòu)件并不能發(fā)電。
其實(shí),很多電池工程師早就看這些沒什么卵用的結(jié)構(gòu)件不爽了,這些結(jié)構(gòu)件都換成電池該多好!
好在,近幾年電池生產(chǎn)工藝有了大幅提升,電芯一致性比之前好了不少,有不少廠家開始放開手腳,想辦法去掉這些結(jié)構(gòu)件了。
打個不太嚴(yán)謹(jǐn)?shù)谋扔?,電?模組-電池包就相當(dāng)于工位-辦公室-公司,而模組和電池包的結(jié)構(gòu)件就相當(dāng)于隔斷墻。
公司早期人員擴(kuò)充,員工素質(zhì)參差不齊,有努力干活的,也有劃水摸魚的。這時候最好安排幾個辦公室,把這兩類員工放在一個屋子里,讓干活的人帶帶不干活的人,順便監(jiān)督一下。每個辦公室都能穩(wěn)定干活,這個公司才能運(yùn)轉(zhuǎn)起來。
經(jīng)過一段時間之后,員工素質(zhì)提上來一些了,都能自覺干活了,這時公司就可以考慮拆掉辦公室的隔斷墻,這樣就可以多擺幾個工位。
所謂的CTP,即直接把電芯放進(jìn)電池包里,其實(shí)和拆除辦公室隔斷墻是一個道理。
那么再進(jìn)一步,CTC,即直接把電芯集成到底盤里,就好比連公司的固定工位都不要了,直接讓公司員工在自由辦公區(qū)里隨時隨地辦公,這樣就可以招更多的人。
當(dāng)然,想要實(shí)現(xiàn)這樣的辦公模式,一是員工素質(zhì)必須夠高,二是公司領(lǐng)導(dǎo)得足夠開放,敢于打破傳統(tǒng)的辦公思路。
所以說,想要實(shí)現(xiàn)動力電池CTC,電芯的一致性必須足夠高。同時,車企需要打破舊的電池系統(tǒng)結(jié)構(gòu),大膽的重新設(shè)計。
02. 零跑CTC,打了個“擦邊球”?
說完了什么是CTC,我們來看看零跑具體是怎么實(shí)現(xiàn)CTC的。
從零跑發(fā)布會上公布的信息來看,零跑的CTC系統(tǒng)由車身、電池、托盤3部分組成,這么一看,的確結(jié)構(gòu)是比較簡單的。
一般傳統(tǒng)的電動汽車,電池都是通過機(jī)械連接外掛在底盤上的。
而零跑的CTC系統(tǒng),利用承載式車身底盤的縱梁和橫梁取代了原先電池包的結(jié)構(gòu)件,讓電池的上表面骨架結(jié)構(gòu)和底盤骨架結(jié)構(gòu)共用了,零跑官方稱之為“雙骨架環(huán)形梁式結(jié)構(gòu)”。
可以說,電池的上表面,就是底盤。
而電池的下表面,由電池托盤來將電池固定在底盤上,這一點(diǎn)和傳統(tǒng)方案基本一致。
零跑官方稱,通過CTC技術(shù)可以有效消除電池包與車身之間的安裝間隙,讓零部件減少25%,電池倉空間利用率提升5%。
記得2020年7月份,國產(chǎn)特斯拉Model 3標(biāo)續(xù)版從LG三元電池?fù)Q成寧德時代磷酸鐵鋰電池的時候,有不少人就在抱怨,座艙垂直高度變高了,車內(nèi)空間變小了,開轎車有種在開SUV的感覺,稍微高一點(diǎn)人的坐進(jìn)去甚至?xí)斈X袋。
畢竟用能量密度更低的磷酸鐵鋰電池,還要實(shí)現(xiàn)和之前一樣的續(xù)航,就不得不把電池包做厚一些。這也是為什么很多短軸距,且續(xù)航還說得過去的電動車,都看起來有種“胖胖的”感覺,比如小鵬P5。
零跑宣稱,CTC技術(shù)加持后,座艙垂直空間將增加10mm。額......說實(shí)話,10mm的距離也就普通人指甲蓋那么長,對于車內(nèi)空間不太敏感的人,可能體會不出來區(qū)別。
除此之外,續(xù)航還能增加10%。但有一說一,這個提升相比當(dāng)年寧德時代推出CTP技術(shù)來說,不太明顯。
值得一提的是,零跑在發(fā)布會之前,就已經(jīng)上傳了CTC技術(shù)的專利。
從專利中可以看出,零跑的CTC方案,是先用電芯形成模組,再將模組集成到底盤上的,而不是像特斯拉一樣,將電芯“一股腦”的扔進(jìn)底盤里。
所以嚴(yán)格意義上來說,零跑的CTC方案相當(dāng)于只去掉了電池包環(huán)節(jié),屬于模組集成底盤,并不屬于純粹的CTC技術(shù),算是打了個“擦邊球”。
如果硬要起個新名詞,可以叫“MTC”(Module To Chassis)。
至于零跑為什么要采用帶模組的CTC,我咨詢了一位零跑的工程師小哥,他回復(fù)稱:“零跑的集成式大模組其實(shí)結(jié)構(gòu)上已經(jīng)做成和無模組差不多了,如果把零跑的設(shè)計方式放到電池托盤上去焊接則可以稱為無模組。”
“采用有模組的方案,主要是考慮到不改變目前的產(chǎn)線結(jié)構(gòu),整車裝配環(huán)節(jié)與以前是基本一致的,而且還便于維修。其實(shí)對于零跑來說,有無模組只是生產(chǎn)工藝順序的區(qū)別。”
不過,對于零跑沒有用無模組,我在知乎上還看到過另一種觀點(diǎn)。
想要做純粹的CTC,最終電池系統(tǒng)設(shè)計的話語權(quán)一定要掌握在車企手里,而電池企業(yè)是需要遵循車企的設(shè)計思路的,畢竟這里面CTC技術(shù)中,底盤是核心。
為什么不止有松下,國內(nèi)很多電池廠比如億緯鋰能、比克等等,都在跟隨特斯拉的腳步,布局4680大圓柱電芯?要知道,電池企業(yè)想要新開一條電池產(chǎn)線,需要付出高昂的成本作為代價。
有什么能讓電池企業(yè)乖乖向車企“服軟”,當(dāng)然是品牌和銷量。畢竟車賣出去了,電池企業(yè)才能賺到錢。這敢投4680大圓柱電芯產(chǎn)線的電芯企業(yè),必然是相信特斯拉的。
但相比之下,零跑要做CTC,就做不到像特斯拉一樣,讓電池企業(yè)按照零跑的要求,單開幾條產(chǎn)線了。畢竟從品牌影響力來說,零跑與特斯拉相比還需要進(jìn)一步提升,未來銷量高低還有很大的變數(shù),電池企業(yè)往往是不敢承受這樣的風(fēng)險的。
一項新的電池技術(shù)想要大規(guī)模應(yīng)用,必然離不開談安全。
這一點(diǎn),零跑也確實(shí)也有所考慮,總不能開個車每次都心驚膽戰(zhàn)的吧。
于是,零跑對CTC電池做了5米高空跌落、加熱、擠壓、海水浸泡、火燒等試驗(yàn),發(fā)布會上稱這些試驗(yàn)都可以通過。
理論上來說,去掉電池的上頂蓋,替換成底盤的一部分,會一定程度上會影響密封性,需要加裝強(qiáng)有力的隔熱層。不然的話,如果電池真的發(fā)生熱失控,火要燒到駕駛艙大概率會比傳統(tǒng)的電池方案要更快。
不過,發(fā)布會上并沒有透露更多關(guān)于CTC安全性相關(guān)的其他細(xì)節(jié)。
所以,我只好再去問一下工程師小哥,零跑CTC方案中,高溫氣體排出的氣道、電池降溫用的液體管路是如何布局的?
工程師小哥的回復(fù)也是比較隨性:“模組內(nèi)和模組外都有布局。”
好吧,這個問題只好等有過段時間我再深挖一下,研究透徹之后,再跟大家交流了。
總的來說,CTC究竟安全不安全,還是得等到市場上應(yīng)用CTC技術(shù)的電動車有足夠多的量,過個一年兩年的時間,再經(jīng)過幾次碰撞事故之后才能摸清楚。
03. 寫在最后
發(fā)布會的最后,朱江明宣布,零跑將對CTC技術(shù)免費(fèi)開放共享。
“新技術(shù)不應(yīng)是壁壘,而是帶動產(chǎn)業(yè)向上突破的階梯。新能源汽車的發(fā)展,我們不能閉門造車,行業(yè)的崛起也不是一家一人的事。交流,互聯(lián)才是中國汽車趕超全球的關(guān)鍵。”
說實(shí)話,聽到朱江明的這番話,看到這里時我的心情還是有些激動的。
但我后來仔細(xì)想了想,之前曾曝出過CTC字眼的車企,比如特斯拉和比亞迪,他們和零跑有個共同的特點(diǎn),很重視自研。自研程度相對低的車企,即使拿到了零跑的方案,也不一定能搞出來CTC。
零跑對CTC技術(shù)免費(fèi)開放共享這件事本身,宣傳意義也許大于實(shí)際意義。
不過這不重要,至少零跑第一個站出來了,說明CTC即將脫離“紙上談兵”這個階段。
新技術(shù)往往就是這樣,從0到1相對艱難,而從1到無窮,往往比我們想象來的更快。