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CTC电池底盘一体技术难点解析及各大企业布局

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2年前浏览1925

特斯拉，率先提出了 CTC 技术概念。

CTC (Cell to Chassis) 电池技术是将电芯直接集成到车辆底盘内部的电池技术。

CTC 技术省去了从电芯到模组，再到电池包的两个步骤，直接将电芯安装在车辆平台上，是 CTP（Cell to Pack）的进一步集成方案。

CTC 的技术思路与飞机将燃料箱融于机翼一体而不是另做燃料箱这一设计相类似，其目的是高度集成化，减少零部件的数量与总装工艺，起到提高效率，降低成本的作用。

CTC 电池集成方案，省去模组：

CTC 方案灵感源于机翼油箱：

特斯拉 CTC 技术将首次运用于 Model Y 车型上，并将在德国柏林工厂实现量产，预计量产时间为 2022 年。CTC 工艺技术的进步有望显著降低 Model Y 的成本，并提升生产效率。

CTC技术的演变

动力电池的设计大致可以分为3个大的阶段，分别是：

标准化模块的1.0时代，
采用大模组的CTP 2.0时代，
和代表目前业界最高水平的CTC 3.0阶段。

在1.0时代，动力电池被称为标准化模块，结构非常繁琐，从内到外分别为电芯、模组和电池包。

许多个电芯打包成一个模组，许多个模组再打包成电池包，最后安装在车上。但只有电芯是用来供电的，这种“过度打包”不仅需要设计、生产额外的零部件，也要占用额外的空间，这就导致电芯的空间占比减小了。

2.0时代被称为“大模组”时代，主要思路就是设计更大的模组，减少模组数量甚至是无模组，来尽可能减少这个层面的零件数量和空间占用，最有代表的就是宁德时代的CTP技术和比亚迪的刀片电池。

3.0时代标志着电池和底盘集成设计的方案开始问世。CTC是“cell-to-chassis”的简称，就是“将电池和底盘融合设计”的意思。同时，还要有更智能的BMS（电池管理系统），对电池的使用进行更智能的监控、管理和优化。

CTC技术的难点及设计思路

电池与车身的集成主要的难点在于：

需要保证电池本身的密封性能，安全性；
需要保证电池与车身集成后，成员舱的密封性能。

为了解决这个问题，主要的解决方案，有以下两种：

方案一：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。电池上盖与门槛及前后横梁形成的平整密封面通过密封胶密封乘员舱，底部通过安装点与车身组装。

此种方案优点在于：

电池包作为一个整体与车身集成，电池本身的密封及防水要求可以满足，电池与成员舱的密封也相对简单，风险可控。

方案二：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。

此种方案的风险在于：

拆散了电池包的结构，下车体框架密封电池，由于车身结构较多连接接头、定位孔、漏液孔等影响，现IP67等级（沉水1m，半小时，无水气侵入）电池密封困难,IP69更难实现。下车体框架密封电池，严重增加电池进水造成电芯短路起火风险，安全隐患严重。

电池-车身匹配界面所有零件及总成，均需进行100%气密性检测：

需在总装车间开发检测线和返修线，导致生产节拍大大降低，增加成本及工时。
如出现问题，漏气点排查困难，无法短时间内返修完成，存在停线风险。
无法返修将导致整台车身报废。

热管理技术难度再提升，国产替代空间大

动力电池的热管理具有极高重要性，直接影响电池续航里程和使用寿命，也是保证电池甚至整车安全的关键。温度过低时，电池性能下降，续航里程缩短；温度过高时，出现严重的热聚集后可能导致热失控，发生严重的事故。

动力电池系统温度一致性要求高，热管理系统技术难度大。一方面，由于“木桶效应”，电池系统的性能、可靠性、系统安全性取决于最不稳定的电芯；一方面，在保证电芯一致性的前提下，二次不一致性对汽车厂商的电池系统集成水平、热管理设计水平也提出了很高的要求，否则会在使用过程中逐渐扩大单体差异，带来性能衰退与安全风险；另一方面，“链式反应”可能会因为一颗电芯的热失控导致整个系统的热失控。因此，由于动力电池对温度一致性的极高要求，其热管理系统的设计通常非常复杂，技术难度大，具有较高的技术壁垒。

热管理系统的重要性和技术难度也将因 CTC 而提升。CTC 将电池电芯直接集成到底盘中，没有了模组和 PACK 的结构保护，其安全性和稳定性将受到极大的挑战，对电池系统温度一致性要求更高，热管理的重要性将进一步提升，技术上也将更加复杂。因此，我们认为热管理系统上具备技术优势的供应商将受益于 CTC。

当技术还处于概念阶段的时候，往往看起来比较遥不可及；但当技术开始走向落地时，进展往往会超出预期。4 月 25 日，零跑正式发布了 CTC 电池底盘一体化技术，该技术可以提升车辆续航约 10%，零跑C01车型将率先搭载。此外，零跑还宣布将对 CTC 技术免费开放共享。

除了零跑之外，我们来看看都有哪些企业押宝这一技术？他们各自的优劣势又是什么？

1、特斯拉

特斯拉的概念是电池既是能源设备，也是结构本身。在2020年9月的电池日上，特斯拉发布了全新的整包封装技术 CTC（Cell to Chassis），即取消电池包设计，直接将电芯或模组安装在车身上。应用CTC技术后的新架构是物理层面的创新，将电池组作为车身结构的一部分，连接前后两个车身大型铸件，取消原有座舱底板，取代以电池上盖，座椅直接安装在电池上盖上。

--CTC技术有助于将车辆的结构平台进一步单元化，从而进一步降低制造成本。马斯克曾表示，采用了CTC技术后，配合一体化压铸技术，可以节省370个零部件，为车身减重10%，将每千瓦时的电池成本降低7%。

--CTC技术并非仅适用4680电芯，同样适用其2170电芯，预计未来还会兼容其它尺寸电芯。目前特斯拉柏林工厂将采用CTC技术生产Model Y。

特斯拉的4680结构电池方案具有以下特点：

4680 电芯正极朝上放置，从车身横向布置，电芯采用侧面冷却的方式；

通过胶粘剂填充电芯上下以及电芯之间的距离，提高整个电池系统的强度、刚度和抗扭、抗剪切力，胶除了结构连接之外，对导热也起到一定阻隔的效果；

电池的上盖涵盖了密封电池和车身地板的两个功能，由多个结构加强结合在一起，前排座椅的承载结构所在箱盖有加强设计，座椅承载件横向布置，对整车横向碰撞起到加强作用；

该方案属于承载式车身技术路线，是将电池框架与车身下车体集成，在装配时在上方整个车身完成装配（车身前铸件后铸件）后，再将结构电池与车身完成连接。

2、Canoo

Canoo是一家来自美国加州的电动汽车初创公司，于2017年12月成立。成立四年多来，Canoo共推出了三款车型。分别是Canoo Lifestyle Vehicle、Muti-Purpose Delivery Vehicle和Pickup Truck。

另外Canoo最为出名的是它家的滑板底盘，Canoo在2019年即推出了滑板式底盘，并提出将电池和底盘合二为一的方案。Canoo采用的滑板式底盘结构中，并没有设计单独的动力电池包，而是将动力电池组与底盘融为一体，在减轻底盘重量的同时也可以降低一部分成本。并且它家的三款车型均基于其滑板底盘式纯电平台开发。

不同于特斯拉将电芯直接集成到底盘的方案，Canoo的方案是将模组集成到底盘。从公布的专利看，Canoo的方案主要是将模组布置在底盘中间，由纵横梁构建的隔间内，前后四个模组沿轴向、中间四个模组沿横向：

--两侧模组沿着轴向方向进行布置，这样可以作为底盘的纵向结构件，增强底盘的刚度，以抵抗在前后碰撞时造成的形变；同样，中间的模组横向进行布置，可以增强在侧碰时的刚度，抵御侧碰带来的形变。

--由于没有电池箱体，对模组的密封与防护由支架的上盖和底板来完成。Canoo将支架与模组密封起来。此外为了加强对底部冲击的防护，在底板的外面增加了一层底部防护板。

3、比亚迪

前不久比亚迪宣布停产燃油车全力转向电动化时代，可见比亚迪在转型这方面的决心是巨大的，早在2021年9月8日，比亚迪发布了全新e平台3.0。e3.0平台全系标配刀片电池，通过电池车身一体化、纯电专属传力路径强化电动汽车的车身强度。

发布会上还公布了基于纯电专属e平台3.0中型平台打造的全新概念车ocean-X，并宣布ocean-X上会采用CTC电池车身一体化技术。

海豹作为e3.0平台将要推出的最重磅的车型之一，预计也将搭载CTC技术。从目前 CTC 技术基础来看，采用 CTC 技术的车型相较于 CTP 技术，电池容量将比后者高出约 5%-10% 。

4、宁德时代

宁德时代计划在2025年实现集成化CTC，2030年实现智能化CTC。

根据宁德时代董事长曾毓群介绍，宁德时代的集成化CTC技术不仅会重新布置电池，还会纳入包括电机、电控、DC/DC、OBC等动力部件。宁德时代的CTC技术，将电芯与车身、底盘、电驱动、热管理及各类高低压控制模块等集成一体，使行驶里程突破1000公里；并通过智能化动力域控制器优化动力分配和降低能耗，百公里电耗有望降至12度以下。

5、LG