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电池包及汽车底盘演进路线展望

电池包及汽车底盘演进路线展望 材荟智造
2022-08-26
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导读:电池发展路径: CTM→ CTP→ CTC

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电池发展路径: CTM→ CTP→ CTC

• CTM:传统电池包形式是由电芯组成模组再组成电池包,从下部与车身地板组装。

• CTP:电池集成方案取消模组结构,由电芯直接组成电池包,电池包集成到车身地板上作为整车结构件的一部分。

• CTC:直接将电芯集成在地板框架内部,将地板上下板作为电池壳体。电芯增加一个功能,作为整车结构件的一部分。

• 驱动原因:提升电池利用效率,同时减少零件数量,增加空间,减轻电池组的质量,由此提高电池能量密度和降低成本。


图表1:技术路线往简化发展, CTC方案空间利用率最高、电池电量显著提升



CTP为主,宁德时代的大模组方案


• 2019年9月,由北汽新能源与宁德时代携手打造的全球首款CTP电池包——中国蓝谷正式发布,搭载于北汽EU5 车型。

• 较传统电池包,其CTP电池包体积利用率提高了15% -20 %, 电池包零部件数量减少40% ,生产效率提升了50 %,能量 密度可达到200Wh/kg以上。

• 2022年6月,宁德时代正式发布了CTP 3.0麒麟电池,系统集成度创全球新高,体积利用率破72% ,能量密度可达255Wh/kg,可实现整车1000公里续航,将于2023年量产上市。

• 通过全球首创的电芯大面冷却技术,麒麟电池可支持5分钟快速热启动及10分钟快充。



图表2:宁德时代第一代CTP技术/宁德时代CTP 3.0麒麟电池


当前:CTP为主,比亚迪取消模组方案


• 2020年3月,比亚迪发布其创新技术刀片电池。比亚迪刀片电池将电芯宽度无限拉长,厚度做薄,实现900mm甚至将近1m    的超长电芯,与传统方形电池相比,呈现扁平和长条形状。比亚迪CTP技术能将电池容量提高20%    ~30% ,电池寿命延长20% ~30% 。

• 刀片电池基于磷酸铁锂技术的创新,具有启动放热温度高、温升慢、产热少、不释氧等优点。同时,刀片电池安全性较高,通过针刺实验,穿透后无明火、无烟,电池表面温度在30°至60°C(三元电池针刺瞬间表面温度超500°C,且剧烈燃烧)。




图表3:比亚迪刀片技术/比亚迪刀片电池电芯安装方法


未来:电池进一步融合车身、底盘两种路线


• CTC电池集成方案主要有两种,第一种是地板面板与电池包上壳体合二为一,集成于电池,相当于电池上壳体替代了中地板的一部分结构。


图表4:CTC集成与密封方案一


• 第二种是地板面板与电池包上壳体合二为一,集成于车身,相当于将电池包的结构分为上壳体和电池本体两个部分。通过密封胶实现车身与电池本体的密封,底部通过安装点与车身组装。


图表5:CTC集成与密封方案二


• 未来的CTC将不单是电池集成,而是融合三电系统、动力域、 热管理、电子电气及智驾等系统的高度模块化的集成体。CTC方案不再仅限于电池重新排布,还将纳入电驱电控系统, 使得电池、电机、电控、车载充电机、DC/DC、底盘高度集成,通过智能化动力域控制器,优化动力分配、降低能耗。这是未来的发展趋势,要求主机厂、电池供应商等必须具备 多项跨域的能力,车企大多要有具备电芯设计、三电系统高 度集成的能力。


图表6:CTC技术引领全球动力电池进入3.0时代


CTC技术路线一:取消车身底板


• 2022年5月,比亚迪发布了CTB电池车身一体化技术,其原理为电池包上盖替代车身底板,减少底板零部件。

• 特点:比亚迪CTB刀片电池包的结构灵感来源于蜂窝铝结构,刀片电池相邻电芯先是紧密排列在一起,一排排的刀片电芯组成的结构就如蜂窝芯,再通过上盖板和底板组成类蜂窝结构。能够顺利通过50吨重卡碾压的极端测试,车身扭转刚度轻松超过40000N·m/°,动力电池的系统体积利用率提升至66 %  ,系统能量密度提升10%。


图表7:比亚迪CTB方案将电池三明治结构转变为整车三明治结构


CTC技术路线二:取消车身底板


特斯拉CTC方案,电池上盖兼具密封电池和车身地板两大功能。2021年,特斯拉在柏林工厂展示了4680 Structural Battery(CTC)方案——4680电池包,取消了模组设计,电芯密集排布在车辆底盘中,电池上盖肩负密封电池与车身地板两项功能,座椅则可直接装在电池包上。

• 优势:特斯拉CTC方案具有减少支撑件、减轻整车质量、提升整体电池容量等优势,为车辆降低10%车重,增加14%续航里程,减少370个零件,单位成本下降7%,单位投资下降8%,大幅提升汽车生产制造的效率。

图表8:特斯拉4680电芯排列/座椅直接安装在电池包上



CTC技术路线三:取消电池包上盖板

原理:车身底板当电池包上盖板

• 2022年5月,零跑汽车正式发布CTC电池底盘一体化技术,该技术自2016年开始研发,由此成为国内首发、全球第二家发布的CTC技术。

• 特点:零跑汽车的自研化成果,利用车身设计实现电池密封,CTC技术借用底盘基本结构,利用车身纵梁、横梁形成完整的密封结构,解决气密难题,相对于传统汽车是一大创新。

图表9:零跑汽车CTC技术引领全球动力电磁进入3.0时代


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来源:EV汽车邦

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