零跑CTC技术的落地,或将掀起一场“话语权”争夺战

新车新技术 2022-04-28 11:10:52

在2020年9月的电池日上,除了全新的4680电芯外,特斯拉还发布了与新电芯配套的CTC(Cell to Chassis,即车身电池一体化)技术,引发了一股席卷纯电动车领域的新技术浪潮。而在一年半后的2022年3月,采用4680电芯和CTC技术的特斯拉德国柏林工厂正式开放。由此,特斯拉成为全球首家量产CTC技术的车企。就在特斯拉柏林工厂开放的一个月之后,零跑汽车正式对外发布了自研的CTC技术,并宣布将在下半年上市的零跑C01上首次搭载。事实上,在特斯拉发布CTC技术后,不少车企也都仿佛闻到了香饽饽的味道,纷纷上马CTC技术研发项目。

比如国内车企中除了零跑汽车外,比亚迪搭载CTC技术的首款车型海豹也将在年内上市;海外车企方面,大众汽车在去年3月公开表示,将在下一代电池集成技术中考虑CTP和CTC两个方向,同年9月,沃尔沃在Volvo Cars Tech Moment上也透露正在研发下一代CTC方案等等。让人意外的是,CTC技术这块香饽饽吸引的不仅仅有车企,就连电池企业也坐不住了。“宁王(宁德时代)”就曾在去年1月举办的第十届全球新能源汽车大会上透露,将于2025年正式推出高度集成化的CTC电池技术。那么,CTC技术到底有何魅力,会吸引如此多传统车企、新势力,甚至是电池企业的目光?

电动车续航里程的“节流”离不开CTC

自电动车诞生起,困扰整个行业的最大难题就是“续航里程”。为了解决这个问题,车企和电池企业不断投入巨量人力和资金,在“开源”和“节流”两个领域,不断推陈出新,使得电动车续航里程从早期的最高不到500km,不断提升到突破700km。

“开源”很好理解,就是不断研发更先进的电池技术,从磷酸铁锂到三元锂,从18650电芯到4680电芯,电池技术发展的本质就是能量密度不断增长的过程。得益于电池技术的不断升级,三元锂电池单位质量的能量密度从2015年的150Wh/kg提升到了2021年280Wh/h;磷酸铁锂电池能量密度也从90 Wh/kg提升到170W/h,能量密度接近翻倍。在“开源”的同时,车企和电池企业也并没有放弃进行“节流”,特别是当磷酸铁锂和三元锂电池的能量密度逐渐达到瓶颈时,如何在单位体积内装入更多电芯,从而提升能量容量实现“节流”,则变得更为重要。由此,电池包也从早期的VDA/MEB标准化模组,逐渐演变为CTP(Cell to PACK),即由电芯(Cell)组装成为模组(Module),再把模组安装电池包(Pack)里的“电芯-模组-电池包”三级装配模式,变成“电芯-电池包”省去中间模组环节的二级装配模式。

从VDA/MEB标准化模组到CTP,电池包体积利用率整整提升了15%-20%,也使得单位体积内的电芯数量得到大幅提升,进而实现更长的续航里程。此外,CTP还拥有零件数量减少15-20%、生产效率提升30%的优势,因此也成为如今电池包封装形式的主流。不过,CTP依然离不开“电池包”这个过程,从电芯到电池包再到嵌入车身,依然有大量体积被浪费,由此“CTC”逐渐进入行业视野。CTC就是取消CTP中的Pack设计,直接将电芯或模组安装在汽车底盘上,以车身结构充当电池包的外壳。这就好比当年智能手机电池从可拆卸到不可拆卸,虽然换电池不方便,但却大大提升了电池容量、提升了设计美观度、降低了体积和重量。同样的,从CTP到CTC的技术转变,也大大提升了空间利用率、提升了生产效率、减少了零部件数量和工序。

就以零跑汽车为例,此次发布的CTC技术相比传统方案电池布置空间提升14.5%,车身垂直空间增加10mm;零部件数量减少20%、结构件成本减低15%;车身扭转刚度提升25%,达到33,897Nm/deg。而得益于零部件、结构件的进一步减少,采用CTC技术的车辆,在同等体积下能够装入更多电芯,进一步提升续航里程。零跑官方资料显示,相比传统封装形式,CTC能够提升10%以上的综合续航里程,也就是说,能够提升接近100km的续航里程。

由CTC引发的“话语权”之争

由于CTC对“降本增效”的提升肉眼可见,其背后的市场潜力和规模也引起了大家的关注。

国海证券分析认为,随着包括特斯拉在内的众多CTC技术方案的量产落地,预计到2030年CTC系统在电动汽车新增市场中达到60%渗透率,包括电池/不包括电池的CTC系统的市场规模将分别达到8500/3900亿元。此外,CTC技术也是国家政策层面上力推的关键动力电池技术之一。2021年11月,国务院发布《新能源汽车产业发展规划(2021—2035年)》,其中强调强化整车集成技术创新,提出研发新一代模块化高性能整车平台,攻关纯电动汽车底盘一体化设计、多能源动力系统集成技术。上述这两点,也都从不同角度体现出了在未来的新能源市场中,CTC电池技术的重要性。

对于CTC,有些人会简单地将其看做CTP的技术升级版,但这其实是一种错误的认知。CTC的出现,极大改变了车企和电池企业之间的商业模式和分工协作。由于CTP并没有突破电池包的“束缚”,因此电池企业/专业PACK企业可以独立完成开发,技术并没有延伸至下游。再加上新能源时代特殊的能源结构,使得动力电池厂家在供应链体系中占据着不小的话语权,尤其是像“宁王”这样的龙头企业。不过随着多年发展,不少车企已经逐渐掌握了PACK的主导权,电池企业在电池包上的话语权越来越小,比如近两年,包括吉利、广汽埃安、长安等车企,都发布了自己的电池包形式。再加上,由于突破了“电池包”的限制,导致CTC技术的研发需要更多地涉及底盘硬件和结构设计,而车企在这方面无疑会更具优势。

虽然新能源汽车底盘开发的技术壁垒相比燃油汽车已经大幅下降,但仍然是车企更加擅长的领域,在开发经验和技术上占据着很大的优势,而大多电池企业在这方面并没有太多的涉足或是经验。对于车企而言,由于CTC涉及到底盘设计乃至整款车的设计,因此如果把CTC的话语权交给电池企业,那么就意味着不但白白浪费汽车底盘开发领域的技术优势,同时还可能会丧失整个造车过程中最关键的主导权,因此可以看到包括大众、沃尔沃、比亚迪、零跑等车企都采用了自研CTC的方式。而对于电池企业而言,面对未来将达到千亿级别的CTC市场,他们显然并不满意仅仅成为“电芯”供应商这个单一的身份,他们也希望通过掌握全新CTC技术继续主导电池,甚至是参与到车辆设计制造过程中。

特别是在电动汽车逐步进入平台化、模块化的时代,同一平台生产出的车型往往具有类似甚至相同的底盘结构、电池空间,而这对于零部件标准化、模块化的发展具有巨大的推进作用。这也给了电池企业与主机厂开展更深入的合作、进一步参与整车开发流程的机会,甚至成为电池企业增强产业链话语权的契机,比如宁德时代就希望通过研发CTC技术,参与到主机厂的整车设计、研发和制造过程中。

CTC的量产落地,不只带来了电动车续航里程的再度提升,更可能会引发一场车企和电池企业之间关于“话语权”的争夺战。

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