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電動(dòng)車電池集成技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

2021-12-18 11:19:06·  來(lái)源：汽車動(dòng)力總成  
　
電動(dòng)車電池集成技術(shù)經(jīng)歷了傳統(tǒng)有模組電池包集成技術(shù)到CTP電池集成技術(shù)（無(wú)模組技術(shù)），目前新的研究方向是CTC電池集成技術(shù)，此項(xiàng)技術(shù)是將電芯直接集成到車身上，
電動(dòng)車電池集成技術(shù)經(jīng)歷了傳統(tǒng)有模組電池包集成技術(shù)到CTP電池集成技術(shù)（無(wú)模組技術(shù)），目前新的研究方向是CTC電池集成技術(shù)，此項(xiàng)技術(shù)是將電芯直接集成到車身上，能夠最大程度的提升車身的空間利用率，在相同的車身空間內(nèi)布置更多的電池，從而提升電池電量，增加續(xù)航里程。下面將分析這幾種電池集成技術(shù)的優(yōu)劣勢(shì)及電動(dòng)車電池集成技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。
傳統(tǒng)電池集成方案
傳統(tǒng)電池集成方案是由電芯組成模組再組成電池包，從下部與車身地板組裝。電池上蓋的高度與地板面位置相同可代替一部分車身地板結(jié)構(gòu)。

優(yōu)點(diǎn)：1.電池包由多個(gè)模組組成，每個(gè)模組都有單獨(dú)殼體保護(hù)和控制單元，便于電池的控制和熱管理；2.電池模組可以單獨(dú)更換，維修成本低和便利性高。
缺點(diǎn)：1.由于模組間的殼體和安全間隙，整體的重量較大，空間利用率較低；2.每個(gè)模組都配置了單獨(dú)的控制單元，導(dǎo)致成本相對(duì)較高。
CTP(Cell to Pack)電池集成方案

CTP技術(shù)（無(wú)模組技術(shù)）全稱為Cell To Pack，是減少或去除電池“電芯-模組-整包”的三級(jí)Pack 結(jié)構(gòu)的技術(shù)。CTP電池包即是電芯直接集成到電池包內(nèi)，這種電池由于省去了電池模組，電池包集成到車身地板上作為整車結(jié)構(gòu)件的一部分。


優(yōu)點(diǎn)：1.省去了模組之間的布置間隙，增加了電芯的數(shù)量；2.省去了模組結(jié)構(gòu)，降低了整體電池包的重量。
缺點(diǎn)：電池包需要作為結(jié)構(gòu)件的一部分承載載荷，對(duì)電池的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求更高。
CTC(Cell to Chassis)電池集成方案
CTC電池集成方案是直接將電芯集成在地板框架內(nèi)部，將地板上下板作為電池殼體。它是CTP方案的進(jìn)一步集成，完全使用地板的上下板代替電池殼體和蓋板，與車身地板和底盤一體化設(shè)計(jì)，從根本上改變了電池的安裝形式。


優(yōu)點(diǎn)：1.極大提高車身空間利用率，可容納電芯的數(shù)量更多，續(xù)航里程將增加15%-25%；2.取消了電池包的結(jié)構(gòu)件，降低了重量；3.集成化和模塊化程度更高。
缺點(diǎn)：1.電芯作為結(jié)構(gòu)件的一部分承載載荷，電芯與上下結(jié)構(gòu)件固定起來(lái)，需應(yīng)對(duì)較為苛刻的剪切力，對(duì)電池的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求更高；2.需要更高的制造工藝，制造過(guò)程中出現(xiàn)問(wèn)題可能導(dǎo)致電池整體報(bào)廢，制造成本高可維修性低。


企業(yè)的布局情況及發(fā)展趨勢(shì)
在2020年9月的電池日上，特斯拉除了發(fā)布了4680電芯外，還發(fā)布了全新的整包封裝技術(shù) CTC（Cell to Chassis），即取消Pack設(shè)計(jì)，直接將電芯或模組安裝在車身上。電池既是能源設(shè)備，也是結(jié)構(gòu)本身。應(yīng)用CTC技術(shù)后的新架構(gòu)是物理層面的創(chuàng)新，將電池組作為車身結(jié)構(gòu)的一部分，連接前后兩個(gè)車身大型鑄件，取消原有座艙底板，取代以電池上蓋，座椅直接安裝在電池上蓋上。CTC技術(shù)也并非僅適用4680電芯，同樣適用其2170電芯，預(yù)計(jì)未來(lái)還會(huì)兼容其它尺寸電芯。CTC技術(shù)有助于將車輛的結(jié)構(gòu)平臺(tái)進(jìn)一步單元化，從而進(jìn)一步降低制造成本。馬斯克曾表示，采用了CTC技術(shù)后，配合一體化壓鑄技術(shù)，可以節(jié)省370個(gè)零部件，為車身減重10%，將每千瓦時(shí)的電池成本降低7%。


寧德時(shí)代計(jì)劃在2025年實(shí)現(xiàn)集成化CTC，2030年實(shí)現(xiàn)智能化CTC。根據(jù)寧德時(shí)代董事長(zhǎng)曾毓群介紹，寧德時(shí)代的集成化CTC技術(shù)不僅會(huì)重新布置電池，還會(huì)納入包括電機(jī)、電控、DC/DC、OBC等動(dòng)力部件；智能化CTC技術(shù)將進(jìn)一步通過(guò)智能化動(dòng)力域控制器優(yōu)化動(dòng)力分配和降低能耗。與此同時(shí)，在續(xù)航方面，由于省去了鑄件的電池包，CTC技術(shù)可最大程度降低電池包的重量和空間，從而使電動(dòng)汽車的續(xù)航里程至少可以達(dá)到800公里。


CTC方案是未來(lái)電動(dòng)汽車電池成組技術(shù)的重要發(fā)展方向。隨著電動(dòng)汽車對(duì)于便捷性、輕量化的要求提升，CTC將逐漸成為技術(shù)研發(fā)和應(yīng)用的重要方向。然而要推廣CTC并非易事，事實(shí)上CTC也是一種優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)都很明顯的方案。相信在智能化、電動(dòng)化的浪潮下，技術(shù)越來(lái)越成熟，汽車行業(yè)將會(huì)創(chuàng)新出更多商業(yè)模式，涌入更多廠商來(lái)推動(dòng)技術(shù)的發(fā)展與完善。
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