特斯拉CTC技术与一体化压铸技术简介
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Pack设计，直接将电芯或模组安装在车身上。 电池既是能源设备，也是结构本身。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技术也并非仅适用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。根据柏林工厂开放日释放的信息，特斯拉柏林工厂将采用CTC技术生产Model Y。
图1：座椅直接安装在电池上盖上
图2：电池组作为车身结构一部分，前后链接大型铸件
1.2 CTC技术：进一步优化成本曲线
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%。
图3：应用CTC技术的4680电池
1.3 CTC技术：国内企业的布局情况
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；智能化CTC技术将进一步通过智能化动力域控制器优化动力分配和降低能耗。CTC方案是未来电动汽车电池成组技术的重要发展方向。随着电动汽车对于便捷性、轻量化的要求提升，CTC将逐渐成为技术研发和应用的重要方向。
图4：宁德时代系统集成技术规划
2.1 一体化压铸的优势：减少部件、减轻重量、降低成本
2020年9月的电池日上，特斯拉宣布Model Y将采用一体式压铸后地板总成，将原来通过零部件冲压、焊接的总成一次压铸成型，相比原来可减少79个部件，制造成本因此下降40%。 并且，特斯拉宣布下一步计划将应用2-3个大型压铸件替换由370个零件组成的整个下车体总成，重量将进一步降低10%，对应续航里程可增加14%。
图5：特斯拉一体化压铸的下一步计划
2.2 一体化压铸的壁垒：Giga Press压铸机和铝合金配方
特斯拉的一体化压铸机Giga Press，由特斯拉和压铸机厂商IDRA Group联合定制，深度参与了软硬件的设计制造，其大小与房子相当，长19.5米、高5.3米，重达410吨。除了压铸机定制设计与开发的技术壁垒之外，如果没有大批量生产带来的规模效益，车企很难分摊压铸工艺使用的昂贵的压铸机和压铸模具的综合成本。Giga Press所使用的铝合金材料是特斯拉为改进生产工艺的独家配方，是一种不需要涂层和热处理的高强度合金。由前苹果合金专家查尔斯·柯伊曼主导研发，柯伊曼2016年加入特斯拉，同时领导特斯拉和Space X的材料工程团队。
图6：特斯拉独家配方的高强度合金材料
2.3 体化压铸的未来：白车身一次压铸成型
特斯拉未来可能实现白车身一次压铸成型，从而完全取消组装生产线。2019年7月特斯拉发布名为“汽车车架的多面一体成型铸造机和相关铸造方法”的专利，根据专利信息，该压铸机包括一个具有车身盖件模具的中心部分，以及多个可相对盖件模具平移的凸压模具部分，多个凸压模具可在中心区汇合后，负责不同部件的压铸，最终完成完整或部分的一体式车架铸造。虽然目前该专利方案并未得到商业化，但我们认为这代表了特斯拉一体化压铸的未来趋势。若能完成整体车身由单一压铸机一体成型，则有望完全取消原有的组装生产线，并很大程度地降低车身制造成本（包括但不限于工厂运营成本、工具成本、时间成本、人工及其他设备成本）。
图7：特斯拉“汽车车架的多面一体成型铸造机和相关铸造方法”专利
科技创新驱动企业发展，特斯拉一直走在创新的前沿，引领着行业发展的方向，是整个新能源汽车行业的风向标，值得所有科技企业学习和效仿。 
