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宁德时代、特斯拉等推相关技术,动力电池与底盘高度集成是大势所趋?

作者:赵玲玲 来源:中国汽车报 发布时间:2021-03-05 浏览:
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中国储能网讯:在不久前落下帷幕的第十届全球新能源汽车大会上,宁德时代中国区乘用车解决方案部总裁项延火透露,该公司将于2025年前后正式推出高度集成化的CTC(Cellto Chassis)电池技术。

作为电动汽车发展的一大趋势,动力电池与底盘集成技术受到不少企业的追捧,除宁德时代外,特斯拉、博世等企业也在进行探索。CTC技术到底有何奥妙,引业内一众领军者竞折腰?

通过高度集成优化性能

其实,从字面上不难理解CTP(Cell to Pack)与CTC技术的差异。作为电芯封装技术,CTP是将电芯封装在一个个的模组单元之内,电池包挂在底盘下。而CTC则打破了传统的封装技术套路,将整个动力电池系统集成在底盘中,从而实现更高程度的集成。按照宁德时代董事长曾毓群此前的介绍,CTC技术不仅将重新布置动力电池,还会将三电系统纳入进来,包括电机、电控、DC/DC转换器、车载充电器(OBC)等。此外,CTC技术还可通过智能化动力域控制器,优化动力分配和降低能耗。

据悉,宁德时代正加快CTC技术的攻关研究,计划于2025年前后推出第四代高度集成化的CTC电池系统,并在2028年前后将其升级为第五代智能化的CTC电动底盘系统。

与宁德时代CTC技术研发思路类似的还有特斯拉的“结构电池组”。受飞机创新的启发,即飞机机翼作为油箱而非在机翼内部建造油箱,特斯拉决定制造一种电池组作为车身结构,将车身连接起来。与传统做法不同的是,特斯拉不使用模块,而是将整个电池组构建为车辆的结构平台,动力电池则可以帮助将平台作为一个整体固化。

“结构电池组”带来的直接改变就是极大减少了零件数量与电池组的总质量。有消息称,该“结构电池组”预计将首先在特斯拉柏林工厂生产的Model Y和新款Model S Plaid上使用。

与固态电池是最佳拍档

动力电池技术发展的主要诉求,无非是在保证电动汽车安全性的基础上降低成本、增加续驶里程。随着技术的发展,通过结构创新来实现这一目标成为众多整车企业与动力电池供应商的目标。近两年,动力电池结构创新层出不穷,比如比亚迪的刀片电池、宁德时代的CTP技术、国轩高科的JTM电池等。以宁德时代CTP技术为例,其直接将电芯集成到电池包,官方数据表示这样可使体积利用率提升15%~20%,零部件数量减少40%,生产效率提升50%,并降低动力电池的制造成本。

CTC的出现又带来新的曙光。曾毓群曾表示,CTC将使电动汽车的成本可以直接与传统燃油车竞争,乘坐空间更大,底盘通过性变好,是结构创新的方向。采用CTC技术的电动汽车,续驶里程可以达到800~1000公里。马斯克也提出,采用“结构电池组”后,可以节省370个零部件,为车身减重10%,使每千瓦时的电池成本降低7%,车辆续驶里程提升14%。

整车企业一位不愿透露姓名的相关负责人告诉记者,实现与底盘的集成化设计是动力电池结构创新的趋势。虽尚属前沿技术,但不少动力电池企业都在密切关注。特别是固态电池的发展,将进一步推动动力电池与底盘的集成化设计提速。他表示,目前外界对动力电池与底盘集成的技术知之甚少,主要原因还在于其并不十分成熟,还不具备量产推广的基础。换句话说,在动力电池产品和技术自身仍未稳定的前提下,不适合贸然进行其与底盘的一体化设计。

新能源汽车行业独立研究员曹广平对记者表示,相比于目前的锂离子电池,下一代固态电池,由于具有电池包整体体积小、单个电芯容量相对较大、电池管理系统简单、材料更安全等特点,更容易布置在一体化底盘内,并且在效果上可以使底盘更薄,从而降低车身高度和风阻,同时单个电芯容量大的情况下,电芯一致性更容易控制。一般来说,售后人员无需在维修时打开与底盘一体化的电池包,且固态电池更安全、着火概率极低,在紧急情况下不用破坏底盘进行灭火。“固态电池更可靠、稳定、安全、精简、便于管理的特性,更适合与底盘实现一体化设计。”他认为。

“从安全性的角度来讲,固态电池更适用于CTP或CTC技术,因为越是集成的电池系统,对电芯的安全要求就越高,固态电池有这方面的优势。”伊维经济研究院研究部总经理吴辉对记者说。

技术推广还面临诸多挑战

电芯集成方式的改变将使电动汽车的设计、制造都随之发生“颠覆性”变革。而更为深层的是,这项技术或将改变汽车行业的传统整零关系。底盘或动力域的完全独立,意味着零部件供应商核心能力的提升。底盘一向是整车企业必备的技术,现如今零部件公司将触角深入整车企业的核心领域,使得后者的传统优势地位受到挑战。

在曹广平看来,随着汽车电动化、智能化等趋势的发展,产业再分工的时代到来了,车企也迎来再次掌握核心关键技术的机遇。他称:“车企在这个时候不一定要立即推出CTC产品,而是要抓住核心,尤其是与固态电池等技术一样,先申请CTC方面的布置、热管理、电池管理以及底盘相关的专利,做到技术领先,而后才是产品领先。”

吴辉认为,对于整车企业而言,肯定不希望动力电池企业掌握底盘技术的主导权,所以未来CTC技术可能更多地还是由车企主导、电池供应商配合。从这个角度来看,比亚迪、长城汽车等既有整车业务,也做动力电池的企业具备先天优势。未来,动力电池或模组肯定会逐步实现标准化,电池企业专注做好电芯或模组,整车企业研究系统集成,这将是行业发展的趋势。

“整车企业肯定需要掌握动力电池的核心技术,但没有必要去生产和制造电池。也就是说,车企一定要懂电池,不一定去做电池。所以对于整车企业来讲,也需要加强电池研发和评价团队的建设,这样才能用好电池。”吴辉强调。

从特斯拉与宁德时代规划的产品上市时间分析,新技术走向量产仍需不少时间,这也从一个侧面说明企业还需跨过许多门槛。

上述整车企业相关负责人还对记者表示,因为一体式车身往往不可修复,因此保险费用昂贵,所以想要避免车身损伤的后期维修,还需要自动驾驶技术的再进步。“新技术之间的发展是相辅相成的,最终的结果一方面要看电池系统自身技术的发展情况,另一方面要看一体化技术与其他技术融合发展的情况,以及车企和用户是否认可。”他说。

关键字:固态电池、新能源汽车

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