電動(dòng)車補(bǔ)能內(nèi)卷:CTC電池一體化與換電,你選誰?

發(fā)布日期:2022-05-30

核心提示:每個(gè)技術(shù)有自身不同特點(diǎn)和應(yīng)用范圍。4 月份,零跑汽車發(fā)布了CTC 電池一體化技術(shù),并表示這項(xiàng)技術(shù)將率先應(yīng)用在即將發(fā)布的零跑 C01
 每個(gè)技術(shù)有自身不同特點(diǎn)和應(yīng)用范圍。

 

 

4 月份,零跑汽車發(fā)布了 CTC 電池一體化技術(shù),并表示這項(xiàng)技術(shù)將率先應(yīng)用在即將發(fā)布的零跑 C01 身上。

 

 

一時(shí)間,CTC 電池一體化技術(shù)被再次推上了熱度。

 

 

零跑汽車 CEO 朱江明表示,零跑 CTC 技術(shù)的靈感源自手機(jī)電池結(jié)構(gòu)從分離式變成機(jī)身一體化,更加輕薄的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能夠?yàn)檎嚦杀?、續(xù)航里程、座艙空間帶來相應(yīng)的優(yōu)化。

 

 

電池從可拆卸機(jī)身一體化的技術(shù)迭代,這意味著電池與車身從此形影不離,不再是一個(gè)獨(dú)立的零件,更意味著與蔚來引領(lǐng)的換電模式相背而行。

 

 

一方是成本可以做到與燃油車競爭、續(xù)航更高、乘坐空間更大的 CTC 技術(shù),一方是補(bǔ)能效率如同燃油車加油一般,解決續(xù)航焦慮的換電模式。

 

 

看似兩個(gè)互為對立面的技術(shù),誰更有可能被舍棄?

 

 

01、CTC 為何引來爭議?

 

 

簡單理解,CTC 技術(shù)其實(shí)就是將復(fù)雜的結(jié)構(gòu)更加簡單化,類比將燃油車的油箱剔除,直接把燃料灌入到車內(nèi),好處在于能夠騰出更多的容量空間來裝燃料,減少零部件成本等。

 

 

但與 CTC 技術(shù)一樣,最大的技術(shù)難題就在于如何將車內(nèi)這一燃料/電芯作密封保護(hù)處理,既要顧及電池防護(hù)性(防水、放熱失控),又要兼顧電池包底盤結(jié)構(gòu)的耦合。

 

 

這也就產(chǎn)生了業(yè)內(nèi)對于 CTC 技術(shù)的理念基本相似,實(shí)際落地的方案各有差別的現(xiàn)象。

 

 

對于這一結(jié)構(gòu)性難題,零跑 CTC 方案取消了電池包箱體和上蓋,留下經(jīng)過整合的電芯模組電池下托盤。

 

 

嚴(yán)格來說,零跑 CTC 仍保留電池包,只是將電池包上蓋兼具車身地板功能,座椅直接安裝在上蓋之上。

 

 

這種方案好處在于利于量產(chǎn)(生產(chǎn)線變化不大)、便于維修,以及提升了整車剛度(扭轉(zhuǎn)剛性)。

 

 

以首款搭載 CTC 技術(shù)產(chǎn)品的零跑 C01 為例:

 

 

  • 續(xù)航里程 717km:得益于電池空間結(jié)構(gòu)的優(yōu)化,零跑 C01 電池布局空間增加 14.5%,續(xù)航提升 10%;再結(jié)合零跑自研的 AI BMS 能耗經(jīng)濟(jì)性管理、保溫層等技術(shù),最高續(xù)航達(dá)到 717km;

  • 座艙垂直空間增加 10mm:零跑 C01 底部取消了電池包箱體和上蓋,只留有電池下托盤,車身垂直空間得以增加 10mm,雖然只是騰出了 1cm 的垂直空間,但這對于采用溜背造型的零跑 C01 來說,至少內(nèi)部空間已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)優(yōu)化了。

  • 零部件數(shù)量減少 20%、結(jié)構(gòu)件成本減低15%:在純電車成本結(jié)構(gòu)當(dāng)中,除去電池成本最高占到 38%,剩下一些傳統(tǒng)零部件,以及汽車電子中的硬件部分的通過自研、國產(chǎn)化的途徑仍能夠持續(xù)下壓整車成本,這對于消費(fèi)者而言,最直觀的感受無疑就是下壓了整車的售價(jià)。

 

 

與零跑 CTC 技術(shù)結(jié)構(gòu)方案類似的,還有新能源「一哥」比亞迪。

 

 

從結(jié)構(gòu)上來看,比亞迪 CTB 技術(shù)與零跑 CTC 技術(shù)解決方案相似,即車身地板集成集成電池上蓋-電芯-托盤的結(jié)構(gòu);

 

 

但由于前者直接采用刀片電芯進(jìn)行封裝,后者還是模組化電芯的區(qū)別,所以在「增效」上包括電池空間的利用率、電池能量密度、車身扭轉(zhuǎn)剛度等存在明顯的差值。

 

 

而特斯拉的 CTC 電池車身一體化技術(shù)方案更加激進(jìn),特斯拉此前已經(jīng)多次通過工廠參觀、技術(shù)日等活動(dòng)展示過 CTC 技術(shù)方案。

 

 

結(jié)構(gòu)上,特斯拉將 4680 圓柱形電芯直接排列在底盤上,沒有下托盤,更吻合業(yè)內(nèi)共識的 CTC 底盤一體化技術(shù)的理念。

 

 

如果說比亞迪 CTB 是在零跑 CTC 基礎(chǔ)上主要是在電芯部分得以進(jìn)一步優(yōu)化,那么特斯拉 CTC 則是在比亞迪 CTB 的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步優(yōu)化了結(jié)構(gòu)。

 

 

特斯拉的做法是在以一種具備高粘性、阻燃性的膠體固定 4680 電芯的位置,并在每兩排電芯之間放置單根蛇形管,對電芯的側(cè)面進(jìn)行冷卻,從而保障電芯的安全性,并拿掉下托盤。

 

 

相比前兩者的電池車身一體化技術(shù),特斯拉 CTC 技術(shù)方案在成本優(yōu)勢、減少零部件量等方面做到更加極致。

 

 

特斯拉 CEO 馬斯克曾表示,CTC 技術(shù)配合一體式壓鑄車身后,可實(shí)現(xiàn)減重 10%續(xù)航增加 14%,車身部件則能減少 370 個(gè)之多。

 

 

至于計(jì)劃 2025 年推出 CTC 技術(shù)方案的寧德時(shí)代則表示,CTP 電池由于省去了電池模組,相比于傳統(tǒng)電池包,可以使體積利用率提升 15%-20%,零件數(shù)量減少 40%,生產(chǎn)效率提升 50%并降低動(dòng)力電池的制造成本,目前還沒有透露具體的方案。

 

 

動(dòng)力電池包從最初的標(biāo)準(zhǔn)化模組到 CTP 大模組,再到如今 CTC 一體化,每一代的技術(shù)更迭只為了能夠不斷地提升生產(chǎn)效率、優(yōu)化車身結(jié)構(gòu)、降低生產(chǎn)成本,以及電池的穩(wěn)定安全性。

 

 

以特斯拉動(dòng)力電池包的迭代為例,從最起初采用 18650 電芯布局 14/16 個(gè)模組方案的 Model S/X,到 2170 電芯布局 4 個(gè)模組的 Model 3/Y,再到之后的 4680 電池無模組結(jié)構(gòu),特斯拉每一代的技術(shù)迭代為其生產(chǎn)線效率帶來大幅度提升。

 

 

可以看出,無論是零CTC、特斯拉 CTC,還是比亞迪 CTB,以及之后的寧德時(shí)代 CTC,共同目標(biāo)在于車型設(shè)計(jì)之初帶來「降本增效」的優(yōu)勢,只不過是在解決方案推進(jìn)過程中,結(jié)合自身技術(shù)能力、量產(chǎn)可能性、后期維護(hù)等角度的不同產(chǎn)出差異化方案。

 

 

盡管 CTC 電池車身一體化技術(shù)已經(jīng)提上了技術(shù)迭代的進(jìn)程,但與現(xiàn)階段的純電動(dòng)車型一樣,從本質(zhì)上棄絕換電模式的 CTC 車型依舊需要通過直/交流的方式進(jìn)行補(bǔ)能,這也是 CTC技術(shù)引來爭議的關(guān)鍵因素。

 

 

雖然零跑 C01 車型兼容 800V 高壓平臺,并支持 400kW 超級快充,但 800V+高壓或者是 400kw+超級快充,已經(jīng)不是零跑一家提出,包括保時(shí)捷、吉利、比亞迪、長城、廣汽、小鵬、理想、嵐圖等后續(xù)新車也都支持高壓平臺、超級快充。

 

 

這對于純電動(dòng)車型而言,補(bǔ)能如果能猶如加油一般的效率體驗(yàn),無疑是一個(gè)向好性的趨勢,但目前不管是供應(yīng)鏈體系的匹配(車端)還是基礎(chǔ)設(shè)施(樁端),都還沒有完全跟上,仍然需要一定的時(shí)間部署規(guī)劃。

 

 

去年 8 月,廣汽埃安發(fā)布了 A480 超充樁,與 800V 高壓平臺車型搭配使用可以實(shí)現(xiàn) 6C 的高倍率充電,實(shí)現(xiàn) 0% 至 80% 電量充電時(shí)間 8 分鐘,30% 至 80% 電量充電時(shí)間 5 分鐘。

 

 

華為在去年也給出了一套比較明確的技術(shù)目標(biāo):到 2025 年將推出電壓平臺超 1000V、功率 600kW 的快充方案,5 分鐘即可實(shí)現(xiàn) 30%-80%SOC 充電性能。

 

 

誠然,純電動(dòng)車型想要實(shí)現(xiàn) 5~10min 快速充電的體驗(yàn),整車電壓平臺必然要向 800V 及以上演進(jìn),同時(shí)還需要配合 400kW 以上的充電功率。

 

 

而前者最理想的量產(chǎn)時(shí)間能夠在今年得以實(shí)現(xiàn),后者則預(yù)計(jì)到 2025 年才能實(shí)現(xiàn)大規(guī)模布局。

 

 

清華大學(xué)車輛與運(yùn)載學(xué)院教授、汽車安全與節(jié)能國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室副主任宋健在最近的一次采訪中表示,CTC 電池底盤一體化技術(shù)未來會成為行業(yè)主流,但車輛采用電池底盤一體化設(shè)計(jì),也意味著車身結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜,電池拆卸更加困難,在換電時(shí)就很難操作。

 

 

所以車企在進(jìn)行 CTC 電池底盤一體化技術(shù)開發(fā)時(shí),也需要考慮后續(xù)如何適配換電方案的問題。

 

 

那么,這是否也意味著在超級快充時(shí)代到來之前,只要在電動(dòng)車補(bǔ)能效率最接近加油速度的換電模式光環(huán)下,CTC 電池一體化技術(shù)的存在就會引來爭議?

 

 

02、換電沒有壁壘嗎?

 

 

從下單到車輛開至換電站門前的準(zhǔn)備區(qū)、再到泊入、換電、泊出大概一首歌的時(shí)間,車輛即可自動(dòng)完成補(bǔ)能剛需。

 

 

這是蔚來第二代換電站帶來的補(bǔ)能效率,當(dāng)別人還在找充電樁-停車-掃碼-拔槍-插入的時(shí)候,蔚來車主已經(jīng)換上一塊滿電的電池上路了。

 

 

毫無疑問,換電對于現(xiàn)階段的純電動(dòng)車型而言,是最理想的補(bǔ)能效率,沒有之一。

 

 

目前市面上的換電站,其最慢的換電時(shí)間也能控制在 5 分鐘左右,奧動(dòng)新能源最新的第四代換電站已經(jīng)實(shí)現(xiàn)換電過程 20 秒,全流程僅需 1 分鐘的速度。

 

 

而且,換電更加類似加油的在途補(bǔ)能方式,車輛即換即走,決定效率的只有換電速度和電池存量的因素。

 

 

至于為什么要加個(gè)「現(xiàn)階段」,我們不妨從三個(gè)不同時(shí)期來看看換電模式的發(fā)展更迭。

 

 

  • 過去很前衛(wèi):在整包電池能量密度普遍在 20-30kWh,實(shí)測續(xù)航里程不足兩百公里,快充樁覆蓋率遠(yuǎn)不及用戶使用需求的時(shí)代,換電成為補(bǔ)能最便捷的方式。

  • 現(xiàn)在很靈活:電池技術(shù)迭代頻繁,換電滿足不同終端用戶的續(xù)航剛需。比如蔚來最初有 70、84kWh 的兩種電池容量,后來又升級為 75、100kWh,之后還計(jì)劃量產(chǎn) 150kWh 的固態(tài)電池,而無論是 2018 款首發(fā)版的 ES8,還是最新交付的 ET7,都可以根據(jù)不同的續(xù)航需求升級不同容量的電池包。

  • 未來待考證:當(dāng)電動(dòng)車的實(shí)測續(xù)航超過燃油車、當(dāng)電動(dòng)車的快充效率同比加油速度,換電技術(shù)是否會成為所謂的成本過高而過度設(shè)計(jì)?

 

 

成本對于涉及換電業(yè)務(wù)的企業(yè)一直都是不可避免的頭等問題。

 

 

回望換電站的「鼻祖」Better Place、以及換電耗時(shí)僅需 90 秒的特斯拉,哪一家不是因?yàn)槌杀締栴}相繼官宣相繼退出。

 

 

對此,蔚來電源管理副總裁沈斐表示,換電站占地小,且空余時(shí)間一直可以給電池充電,其使用效率高于超充站,而且換電模式還可以對電池安全進(jìn)行管理,同時(shí)蔚來車電分離價(jià)值,也為后續(xù)的 BaaS 模式提供了很好的物理基礎(chǔ)。

 

 

蔚來聯(lián)合創(chuàng)始人、副總裁秦力洪補(bǔ)充道,不要忽略 NIO Power 提供的「可升級」服務(wù),換電體系可以支撐電池升級。

 

 

基于車電分離和換電模式,蔚來的 BaaS 模式應(yīng)運(yùn)而生,消費(fèi)者以低于整車售價(jià)的價(jià)格購買車身,電池則以每個(gè)月支付月租費(fèi)的方式租用電池,最明顯的好處就在于,以更低的價(jià)格獲得所購買車型。

 

 

顯然,蔚來憑借著換電等服務(wù)形成了獨(dú)特的「蔚來模式」,BaaS 是為了減低消費(fèi)者購車門檻,換電是為了提升用戶體驗(yàn),兩者最終目的是為了賣更多的車。

 

 

而奧動(dòng)新能源、寧德時(shí)代、吉利則主要面向的是統(tǒng)一設(shè)計(jì)的 B 端車輛,比如寧德時(shí)代與一汽奔騰雙方將借助奔騰 NAT 車型,率先在出租、網(wǎng)約車等運(yùn)營場景推廣換電模式;吉利旗下首款換電車型楓葉 80V 面向曹操出行等等。

 

 

可以看出,在高成本的壓力下,這些涉及換電業(yè)務(wù)的企業(yè)通過不同方式、不同群體為自己打造一條看似「穩(wěn)扎穩(wěn)打」的路徑,而這種「各自為戰(zhàn)」的背后其實(shí)是換電無奈的一面。

 

 

——動(dòng)力電池不統(tǒng)一。

 

 

換電技術(shù)主要解決電池卸下和裝載時(shí)保持電池與車輛連接的穩(wěn)定性,根據(jù)電池的安裝位置,換電可分為底部、側(cè)向、端部、頂部等多種不同位置布局,而根據(jù)電池包類型,又分為整包換電和分箱換電。

 

 

隨著換電車型不斷滲透,換電關(guān)鍵技術(shù)的焦點(diǎn)開始集中在換電的快速性、安全性,電連接的可靠性、耐久性,以及換電電池的安全性、長壽命等要求。

 

 

而目前換電市場已經(jīng)形成了四方勢力,以蔚來、吉利為代表的車企,以國家電網(wǎng)、中石化、中石油為代表的能源供應(yīng)商,以寧德時(shí)代為代表的動(dòng)力電池廠商、以協(xié)鑫能科、奧動(dòng)新能源為代表的獨(dú)立運(yùn)營商。

 

 

定位不同,走的方向也就不同,自然形成「各自為戰(zhàn)」的局面。

 

 

電池標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一是制約換電站發(fā)展的一大掣肘,不同車企有著不同的電池技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)格,一方面是車企不愿共享技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),畢竟對于百億級風(fēng)口,又有誰愿意拱手與他人共享一塊蛋糕。

 

 

另一方面車企也不愿與其他車企形成統(tǒng)一的電池標(biāo)準(zhǔn),因?yàn)檫@涉及到車型的級別、性能、續(xù)航等重要參數(shù)而無法實(shí)現(xiàn)規(guī)?;?/span>

 

 

即便是動(dòng)力電池配套中國過半新能源車的寧德時(shí)代,對于換電領(lǐng)域的發(fā)展,仍然是以統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)化的網(wǎng)約車為入手點(diǎn),可想實(shí)現(xiàn)換電車型的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)化難度有多高。

 

 

03、CTC 與換電相輔相成?

 

 

看到這里,其實(shí)已經(jīng)能夠看出 CTC 與換電之間的爭議,本質(zhì)上還是「充」與「換」之間矛盾。

 

 

在電動(dòng)汽車的補(bǔ)能方式上,充電與換電這兩種模式孰優(yōu)孰劣,一直存在著激烈的爭論,而國內(nèi)對于這兩種模式的發(fā)展也并沒有只選其一。

 

 

  • 2007 年,國家電網(wǎng)提出「換電為主、插電為輔」的補(bǔ)能政策導(dǎo)向;

  • 2013 年,切換為以快充為主、兼顧慢充、換電為輔的補(bǔ)能政策導(dǎo)向;

  • 2020 年,政府明確換電模式與充電模式互為補(bǔ)充;

  • 2021 年,政府堅(jiān)持認(rèn)為換電站和充電樁政策導(dǎo)向還是需要等量齊觀。

 

 

從車企角度來看,快充和換電,哪種補(bǔ)能方式更有前景?

 

 

從用戶角度來看,哪種模式能夠?qū)崿F(xiàn)低成本、高安全、高便利性,我就支持哪種模式。

 

 

從商業(yè)角度來看,充電換電兩種補(bǔ)能模式各有千秋、各有市場,兩種模式都考慮到了盈利模式的可行性。

 

 

顯然,從消費(fèi)者到車企,再到供應(yīng)鏈,這是一個(gè)完全可行的商業(yè)鏈條閉環(huán),并且雙方相較于未來美好的規(guī)劃都還有很大的上升空間,實(shí)在沒有必要執(zhí)著于充與換之間孰優(yōu)孰劣、誰對誰錯(cuò)。

 

 

同理,CTC 電池一體化技術(shù)無論是對車企、對消費(fèi)者,甚至對于整個(gè)電池行業(yè)都有著重要的意義;CTC 技術(shù)的出發(fā)點(diǎn)是最大化降低生產(chǎn)成本,以充、換電的補(bǔ)能框架局限 CTC 技術(shù)的發(fā)展無疑是一個(gè)錯(cuò)誤的導(dǎo)向。

 

 

與此同時(shí),CTC 技術(shù)、換電目前同樣也存在諸多待攻克的技術(shù)瓶頸,無論是 CTC 技術(shù)的車型結(jié)構(gòu)、維修便捷性,還是換電模式的成本投入、統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)化,仍然需要時(shí)間解決難題。

 

 

車企以充電速度去評判用戶對于一款電動(dòng)汽車的滿意度固然是一個(gè)重要的指標(biāo),消費(fèi)者目前對于電動(dòng)車仍然存在續(xù)航焦慮也不假,但對于不同終端用戶的需求,市場上必然也會出現(xiàn)多元化形勢。

 

 

這就好比繼換電業(yè)務(wù)落地之后,寧德時(shí)代也在加速 CTC 電池一體化技術(shù)賽道的布局。

 

 

上個(gè)月,前華為智能汽車解決方案 BU 智能車控領(lǐng)域總經(jīng)理蔡建永加入寧德時(shí)代,負(fù)責(zé)其 CTC 電池底盤一體化業(yè)務(wù)。

 

 

此舉也是寧德時(shí)代在新能源汽車未來格局尚未確實(shí)一眾路線之前,不斷的尋求增量市場的機(jī)會,維護(hù)自身的「寧王」的地位。

 

 

寧德時(shí)代認(rèn)為,隨著電動(dòng)車滲透率不斷上探,應(yīng)用場景也會增多,需求就會出現(xiàn)多元化,很難實(shí)現(xiàn)一種技術(shù)路線打天下。

 

 

同樣的例子還有對于磷酸鐵鋰與三元電池兩種不同技術(shù)之爭,寧德時(shí)代也是雙線布局。寧德時(shí)代方面認(rèn)為,未來三元和磷酸鐵鋰都將保持高速增長,齊頭并進(jìn),在不同的細(xì)分市場服務(wù)消費(fèi)者。

 

 

商業(yè)世界或許本就沒有劃分對與錯(cuò)的標(biāo)準(zhǔn),放棄換電模式的車企會往 CTC 技術(shù)方向前行,選擇換電模式的車企也會持續(xù)布局更多的換電站,彼此都有著盈利的目標(biāo),互不沖突。

 

 

技術(shù)的發(fā)展往往從簡單到復(fù)雜,又從復(fù)雜回歸簡單。


 

 

 
 
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