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告别电池组、机箱和电池集成。这家中国汽车企业的CTC技术有多神奇?

栾楷涛

CTC技术自提出以来,就收获了诸多新能源车企的关注和青睐。在国外,特斯拉提出了4680 Structural Battery(CTC)方案,并收获了巨大的反响。而在国内,零跑汽车早在2016年就开始对这一技术进行预研,如今,包括国外传统车企巨头大众、沃尔沃,国内动力电池巨头宁德时代等企业,纷纷宣布未来将研发CTC电池技术。

众多企业的一拥而上并非跟风,而是证实了这项技术所带来的优势确实诱人,也让人对这一技术下能够诞生怎样的新产品产生了极大的好奇。而如今,这一超前的技术概念已经落地量产,成为现实。

4月25日,零跑汽车举行了一场“智能时代·源力觉醒,零跑智能动力CTC电池底盘一体化技术发布会”,在这场发布会上,零跑汽车全域自研的新成果——智能动力CTC技术正式对外推出。同时,零跑科技董事长朱江明还宣布将对CTC技术免费开放共享,而零跑C01将成为全球首款搭载CTC技术的量产轿车。

来自神秘的东方力量,再次引领了时代。

被众多厂商寄予厚望的CTC技术是什么?

先说什么是CTC技术。CTC技术,就是“Cell to Chassis”的缩写,字面意义上就是将电池放到底盘之中。而根据零跑科技电池产品线总经理宋忆宁在发布会上的分享,CTC技术是指“将电池、底盘和下车身进行集成设计,简化产品设计和生产工艺的前沿技术。”

简单来说,动力电池技术发展至今经历了三个阶段、三个时代。1.0时代,即以VDA/MEB为代表的标准化模组时代,此类动力电池是先由电芯(Cell)组装成为模组(Module)再把模组安装在电池包(Pack)中,形成了“电芯-模组-电池包”的三级装配模式。虽然拥有开发简单的优势,但却无法灵活进行电量和电压配组,且零部件多、系统成本高。加上电池包与车身并非一体式结构,之间存在一定的空隙,导致车身空间利用率低,整体重量也较高。

为了实现动力电池的降本增效,以CTP大模组技术构成的2.0时代应运而生。CTP技术全称为“Cell to Pack”,即直接将电芯即成为电池包,从而省去了中间的模组环节。不但实现了体积利用率和生产效率的提升,零件数量也进一步减少。业内已有包括宁德时代、蜂巢能源等多家企业实现了CTP技术的量产和列装。

CTP技术已经让动力电池的体积占用缩小了不少,那是否还有更先进的、能让电池体积进一步缩小的技术呢?这就是3.0时代的CTC电池底盘一体化技术。由于从一开始就采用了集成设计,因此电池可以直接安装在底盘之上,零部件数量和结构件成本进一步减少,空间利用率也能够进一步提升,甚至还能提升车辆扭转刚度和电池抗冲击能力。这也就是发布会上宋忆宁所提出的“Less is more”。

以零跑所采用的CTC技术为例,零跑通过电池和底盘的一体化设计,对车身结构重新做了分布,将车辆底部电池包高度提升,从电池布局由原来的外挂变为整合进底盘内部,让电池骨架结构和底盘骨架结构合二为一,借用底盘基本结构,利用车身纵梁、横梁形成完整的结构,整体结构效率更高。

值得一提的是,零跑的CTC技术和特斯拉略有不同。特斯拉的CTC技术仍有电池包的概念,只是电池包上盖兼具车身地板功能,座椅直接安装在电池包上盖上。而零跑的CTC技术取消了电池包箱体和上盖,只留有下托盘,已经没有了电池包的概念。因此,搭载CTC技术的零跑C01也将成为全球首款无电池包的电动车。

毫无疑问,对于大多数投身新能源汽车的企业来说,CTC技术是降低电池成本、提高能量密度、增加续航里程的最佳方案。但CTC技术的难点在于,要同时实现电池的集成化和相对模块化,这显然是有矛盾的。同时,由于CTC技术要把电池直接集成在底盘上,结构强度和气密性等安全因素也成为了相当棘手的问题。而作为投身新能源车领域时间并不算长的零跑却能率先实现这一技术的量产,其中必有独到之处。

零跑为何能实现CTC技术的率先量产?

面对车辆结构强度、电池气密性、抗冲击性等多个难点,零跑CTC技术采用了多种创新型的新技术,最终攻克了诸多难点。

首先是“CTC双骨架环形梁式结构”的采用,将电池骨架结构和底盘车身结构合二为一,电池先固定在底部的电池托盘内,再将电池托盘安装到底盘上,有效提高了电池的牢固程度,也加强了车身刚性。

针对CTC技术大规模结构精简带来的气密性难题,零跑采用创新结构设计和工艺、进一步提高焊接质量的同时,还借用底盘基本结构,利用车身纵梁、横梁形成完整的密封结构。而在底盘和托盘的连接处,则采用了“铆钉+密封胶条”的组合来保证防水性能。

而为了保证电池的安全,零跑CTC在电池托盘、车身侧面结构吸能等多方面付出了极大努力。在中汽中心的测试中,采用CTC技术的零跑C01白车身刚度达到了33897Nm/deg,超过了传统钢车身设计的扭转刚度,更好地保护了电池。

除了硬件方面的防护之外,零跑还将BMS(电池管理系统)和云平台相结合,建立了AI BMS大数据智能电池管理系统,从软件层面保障电池安全。据悉,这项技术能够为用户提供触达电芯级别的实时云端安全保护,基于大数据对电池进行AI数据建模和深度学习,不但能提前对故障进行预警,还能自动纠正错误的电池使用方式,提供更加智能的充电策略。并通过OTA进行全生命周期的软件更新,让电池更安全、更长寿、更高效。

显然,零跑的CTC技术不但先进,也相当全面,那么这家新生的新能源车企是如何实现难点攻关的呢?这离不开零跑成立7年来,一直坚持的软硬件一体化的全域自研路线。正如发布会上零跑科技董事长朱江明所言,“除了电芯还需要采买以外,零跑的其他车载技术全部自研自产”。

时至今日,零跑汽车整体专利数达到1513项,电池技术专利也达到135项,其中CTC技术中的“双骨架环形梁式结构”等技术,零跑汽车已经申请了专利。

此外,虽然零跑建立的时间并不算长,但其投身CTC技术的研发时间并不短。早在2016年,朱江明就从手机电池由分离式变成机身一体化获得灵感,率先提出CTC概念方案。并于当年成立跨部门项目组,进行技术探索,称得上第一批“吃螃蟹的人”。

2019-2020年,零跑在经历两版CTC技术的工程实践方案,初步完成了CTC方案的设想。当时已经能实现空间利用率提升5%-10%,整车刚度提升10%。而来到2022年,经过不断地实验论证和改进完善,零跑终于成为全行业内最早实现CTC电池底盘一体化量产技术落地的企业之一。

根据零跑汽车介绍,其CTC技术拥有高适配和强扩展两大特点,在未来能够实现可持续进化。一是通过高度集成化和模块化,可跨平台适配未来各级别、类型的车型;二是智能化、集成化热管理系统,未来可兼容800V高压平台,并支持400kW超级快充,未来可实现“加油式”充电——充电5分钟,续航超过200km,成为零跑新生代车型可持续进化的能量母体。

如此强大的技术,也让我们对零跑C01——这台首款搭载CTC技术的车型产生了好奇。

搭载了CTC技术的零跑C01,战力几何?

作为零跑汽车第一台中大型轿车,零跑C01最为吸引人的技术亮点自然是CTC技术。

得益于CTC技术的加持,零跑C01能够实现更大空间、更强性能、更长续航与更高的安全。

空间方面,零跑C01拥有5050mm的车身长度与2930mm的轴距,尺寸本就相当宽裕。又由于取消了电池上部结构,减少冗余的结构设计,整车垂直空间增加10mm,电池布置空间增加14.5%,使得车内空间布置更加灵活实用。其319mm的后排腿部乘坐空间在同级中大型轿车中堪称领先,而前后双后备箱则是电动车才能够实现的空间灵活性。

性能方面,CTC技术让整车扭转刚度提升25%,整车重量降低15kg,轻量化系数提升20%。不但驾控性能更强,对NVH性能也有所助益。而自研三合一油冷电驱总成所达成的3秒级零百加速,则是国内同级电动轿车加速的最快水平。

续航方面,CTC技术由于增加了保温层,能够有效提升电池保温性能、冬季续航更可靠,同时得益于AI BMS带来的能耗经济性管理,整车续航里程得到10%左右的提升。多项加持下,拥有90kWh超大容量动力电池的零跑C01综合续航里程超过了700km,极大程度上打消里程焦虑。

安全方面,采用了车身电池一体化架构的零跑CTC技术,已经通过了包括5米高空跌落、海水浸泡、热失控在内的30多项电池安全试验,其中有8项安全测试结果远超国家标准。而AI BMS则能够为零跑C01提供全时主动守护,最大程度上保障电池使用安全。

毫无疑问,CTC技术的加持,让零跑C01成为了一辆同时拥有大空间、长续航、强操控和高安全的中大型轿车。这台新产品的问世,有可能会改写改写纯电动中大型轿车市场格局,带动整个行业向前发展。

格局打开,零跑自研不止为自己

新技术的问世、新产品的推出,零跑似乎已经在CTC技术这条新道路上占据了先机。按照常规思路,零跑未来将依靠CTC技术的“先发优势”对后来者进行“降维打击”。然而,零跑的格局却远比我们想象的要更大。

在发布会上,零跑科技董事长朱江明重磅宣布:“零跑将对CTC技术免费开放共享。”

在新能源汽车领域,零跑坚持的软硬件一体化的全域自研显然不是一条容易的路线,7年的全域自研之路,虽然历经坎坷,但零跑却坚持走了下来。如今CTC技术的推出,正是全域自研这颗种子生根发芽、枝干渐密之后结出的一颗沉甸甸的果实。这样杰出的成果,为何就这样对外共享?

对此,朱江明给出的理由是“新技术不应是壁垒,而是带动产业向上突破的阶梯”。

他表示,新能源汽车发展不能闭门造车,行业崛起也不是一家一人之事,交流、互联才是中国汽车赶超全球的关键。

在新能源赛道上,只有自己掌握核心技术,才能防止“卡脖子”。通过率先量产CTC技术,零跑汽车证明了在智能电动汽车的新赛道上,中国品牌开始站上C位。很显然,零跑所追求的,并不只是自己站上C位,而是带动整个中国汽车行业共同向上、同站C位。正如朱江明所言:“一个人可以走得很快,一群人才能走得更远。”

而坚持全域自研、格局打开的零跑汽车,或将与愈来愈好的中国新能源汽车一起,走的更快、更远。

责任编辑:黄莉

校对:徐亦嘉

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