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    • Part 1、特斯拉結(jié)構(gòu)化電池和海豹CTB
    • Part 2、特斯拉的殼體設計
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CTC和CTB背后的核心訴求

2022/05/24
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周末比亞迪海豹的CTB大火,我覺得有必要在這個里面,探尋一些核心邏輯。電池開發(fā)的邏輯,在過去幾年的邏輯,是從幾個方面來走的。

● 電芯

壓縮非活性物質(zhì)的比例,我們看到銅箔、鋁箔、隔膜等等在不斷往薄的方向發(fā)展,同一種化學體系不斷提高壓實密度來提升電芯能量密度,這是電芯層面的卷。

● 電池系統(tǒng)

而Pack級別能量密度的提高也關注電芯/Pack的轉(zhuǎn)化率,也就是集成效率,幾乎所有的團隊極限探索如何去掉電池包里的冗余結(jié)構(gòu)件。

● 電池和車身結(jié)構(gòu)化(structure battery ):

這個以Elon Musk的飛機油箱的例子,飛機油箱從機翼+油箱變?yōu)闄C翼=油箱,所以在整個車身設計中考慮更多空間和結(jié)構(gòu)耦合,讓車身+電池包=車身電池容器,電芯本身的殼體結(jié)構(gòu)成為整體承重結(jié)構(gòu)的一部分。

因此走到這個階段,整個汽車的前期設計、集成和售后都需要進入進來,和原有的電池部分一起考慮,整個原有的分工邏輯變化了,而兩家同時在整車和電池端能協(xié)同的汽車企業(yè)成為推出這種設計的第一梯隊,是完全合乎情理的。

我找了很多特斯拉的維修信息,來看看一些發(fā)現(xiàn)。

▲圖1.特斯拉和比亞迪的集成化設計,從車到電池

Part 1、特斯拉結(jié)構(gòu)化電池和海豹CTB

下圖是我們在特斯拉德州工廠的開放日見到的情況,實際我們再來看車身和兩者的結(jié)合,在這個結(jié)構(gòu)來看,這個電池殼體的承受力主要包括:

● 前排兩個座椅

● 前排座椅成員的腳步

● 后排座椅成員的腳步

備注:根據(jù)拆解的情況,后排座椅的固定結(jié)構(gòu)上和電池包無關。

▲圖2.結(jié)構(gòu)化電池外部概覽

在海豹的設計中,前后排座椅都是通過中間的橫梁來承受的,電池包的承受力主要對上方成員的腳步著力點。

▲圖3.海豹的設計

還有一點發(fā)現(xiàn)呢,電池上面主要還有HVAC風道和隔層,風道主要從中間走,所有電池殼體表面通過隔層來進行一定緩沖。下圖里面能看到金屬表面的部分,就是電池包的上蓋。

▲圖4.副駕駛的布置

和前排一樣,特斯拉的后排,也是通過電池地板頂上來作為支撐面,白色部分為連接HVAC的風道,在下面這個圖,我們能看到特斯拉把支撐部分全部做成了電池殼體的部分。

▲圖5.第二排座椅和風道的情況

而當整個電池拆下來之后,從頂視圖來看,整個中間是完全空的,拆解下來這個電池包,需要把中控扶手、兩個座椅,中間的風道所有的組件全部拆下來,確實能修,但是非常非常費勁。

▲圖6.電池維修下來以后,整車車身內(nèi)部是空的

海豹車身的結(jié)構(gòu)我們沒看到太多,但是基本的邏輯也是相似的,就是拆解電池的時候,前排座椅不用卸下來,這個會相對好一些,整體的結(jié)構(gòu)是完全一致的。

▲圖7.特斯拉和比亞迪兩者的對比

Part 2、特斯拉的殼體設計

因為很難拆,所以這次特斯拉的維修策略主要分成三種考慮:

● Pyrofuse的維修,這個在電池包上方有一個塑料蓋,如果這個出了問題,只需要拆解后排座椅的部分組件,就可以直接進行替換。

● 電氣部件的維修,這個比較費勁,但是也是從二排座椅拿下來,然后在整個維修窗口下對電氣部件進行維修。

● 整體維修,這個就是電芯整個出問題以后,電池進行更換。

▲圖8.電池的維修策略

下圖所示,是最近上海出現(xiàn)的零星問題,換就OK了,最近有上海工廠的LFP和北美的NCA,都有零星的質(zhì)量控制問題進行后期更換。

▲圖9.在偶發(fā)的情況下,這種設計就換電池

這個電池包的螺栓連接點確實比較多,如下所示,其實主要包括38個螺栓。

● 左右各14個螺栓,一邊7個

● 頂端包括6+6,有一塊額外的保護板

● 電池包電氣部件有4個吊掛點

● 在電池末端有8個吊掛點

▲圖10.電池系統(tǒng)的螺栓情況

在CTB狀態(tài)下,電池的殼體可能從現(xiàn)有的拼焊殼體退回到鈑金托盤,根據(jù)不同的信息渠道,后面圍繞兩個托盤有兩種路線,一種基于成本考慮做鈑金,還有就是用高壓鑄鋁來做(鋁強度是否足夠,配合內(nèi)部的結(jié)構(gòu)設計,是個挑戰(zhàn))。

▲圖11.電池系統(tǒng)的殼體

小結(jié):

我們從整個結(jié)構(gòu)來看,需要考慮整體空間考慮,核心競爭力已經(jīng)從電池把空間給電池演變成了車輛空間給電池了,這個是目前大家的核心利益訴求。在整體布置空間維度或者Z方向維度,都是利益點。

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電子產(chǎn)業(yè)圖譜

筆者 朱玉龍,一名汽車行業(yè)的工程師,2008年入行,做的是讓人看不透的新能源汽車行業(yè)。我學的是測試和電路,從汽車電子硬件開始起步,現(xiàn)在在做子系統(tǒng)和產(chǎn)品方面的工作。汽車產(chǎn)業(yè)雖然已經(jīng)被人視為夕陽產(chǎn)業(yè),不過我相信未來衣食住行中的行,汽車仍是實現(xiàn)個人自由的不二工具,愿在汽車電子電氣的工程方面耕耘和努力,更愿與同行和感興趣的朋友分享見解。