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电池包及汽车底盘演进路线展望

CAE之家

2年前浏览1918

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

	CTM方案	CTP 方案	CTC 方案
基本概念	电芯→模组→电池包→车身	电芯→电池包→车身	电芯→车身
空间利用率	低	高	高
集成方案	先电池本身集成，再安装到车身上	先电池本身集成，再安装到车身上	电池包有独立上盖可代替车身地板	车身地板作为电池上盖
空间利用率	/	车内空间无变化，电池包内空间利用率增加	地板内空间被利用，进一步增加空间利用率
电池电量	/	电量增加约10%-15%	/	电量再增加约 5%~10%
电池是否承载载荷	否	否	是
可维修性	可单独更换模组	只能更换电池包	只能更换电池包	更换电池包且重新密封

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**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**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 %。