Entender el chasis de batería CTC: ¿inútil u oportunidad?

Original de Pacific Automotive Yan Qian Technology

Con el rápido desarrollo de los vehículos eléctricos, la tecnología de baterías también logra avances constantes, como las baterías tipo cuchilla BYD, las baterías de estado sólido y el reemplazo de baterías. tecnología, etc. En un futuro próximo, aparecerá en el horizonte otra tecnología muy innovadora, y esta tecnología es la tecnología de integración del chasis de batería CTC. ¿Funciona esta tecnología? Hablemos de si se trata de la existencia de cosas inútiles o del surgimiento de nuevas oportunidades.

¿Qué es la tecnología de integración de chasis de batería CTC?

Un resumen sencillo es el proceso de integración de la batería directamente en el chasis del vehículo. Profundiza aún más la integración del sistema de batería con el sistema de energía y el chasis del vehículo eléctrico, reduce la cantidad de piezas, ahorra espacio, mejora la eficiencia estructural, reduce en gran medida el peso del vehículo y extiende la vida útil de la batería. Se considera la tecnología central clave que determina el éxito o el fracaso de la competencia de vehículos de nueva energía en la siguiente etapa.

En pocas palabras, la tecnología de integración del chasis de la batería CTC consiste en integrar la batería en el chasis para que se convierta en parte del chasis del vehículo.

Para realizar esta tecnología, el sistema de batería no sólo está integrado en la bandeja inferior, sino que también pasa principalmente por las siguientes etapas:

En la primera etapa, la nueva batería inicial La industria energética CTM (Cell to Module) espera estandarizar las celdas de batería y luego reducir los costos a través de la escala. Sin embargo, los diferentes requisitos de los distintos modelos dificultan que los fabricantes de baterías unifiquen el tamaño de las celdas de la batería, y la mejor opción es estandarizar los sistemas de baterías en módulos. En los últimos años, la integración del sistema de baterías se ha centrado en aumentar el tamaño de los módulos de batería estándar, como el típico módulo 590.

La segunda etapa, CTP (Cell to Pack): CTP integra las celdas directamente en el paquete de baterías, mejorando efectivamente la utilización del espacio y la densidad de energía del paquete de baterías. Actualmente, Contemporary Ampere Technology, BYD y Honeycomb Energy tienen sus propias soluciones CTP. La conocida batería Blade de BYD utiliza tecnología CTP.

La tercera etapa, CTC (Cell to Chassis): Evolucionar a la etapa CTC requiere no solo una reorganización de la batería, sino también un sistema de control electrónico de propulsión eléctrica, de modo que la batería, el motor, el control electrónico, el cargador del vehículo El chasis está altamente integrado y utiliza un controlador de dominio de energía inteligente para optimizar la distribución de energía y reducir el consumo de energía. Esto impone exigencias extremadamente altas a toda la cadena de fabricación, lo que requiere que los OEM y los proveedores de baterías tengan múltiples capacidades interdisciplinarias: la mayoría de las empresas automotrices deben tener la capacidad de diseñar baterías e integrar altamente sistemas de tres eléctricos, y las empresas de baterías deben diseñar motores y chasis. En la actualidad, Leopao nacional y Tesla en el extranjero han tomado la iniciativa en anunciar planes de CTC, y BYD y Contemporary Ampere Technology Co., Ltd. están acelerando su diseño.

La tecnología CTC omite directamente todos los enlaces intermedios, combina directamente el núcleo de la batería con el chasis e integra componentes centrales como motores y controles electrónicos.

¿Cuáles son las ventajas de la tecnología CTC?

En primer lugar, tiene una gran adaptabilidad, una mejor adaptación a todo el vehículo y se puede producir en lotes de forma rápida y flexible. En segundo lugar, el chasis está altamente integrado y modular y puede adaptarse a todas las clases y tipos de vehículos futuros en todas las plataformas. Al mismo tiempo, es precisamente debido al alto grado de integración y modularización que el número de piezas y pasos de producción se simplifican mejor, lo que reduce los costos al tiempo que aumenta la capacidad de la batería y la autonomía.

La alta integración es la mayor ventaja de la tecnología CTC, que puede optimizar mejor los componentes y los pasos de producción, reducir los costos de producción y aumentar la capacidad de la batería.

¿No es la tecnología CTC una desventaja?

Por supuesto. En primer lugar, el cambio de batería es imposible. En la actualidad, el país cuenta con una política sobre el modo de cambio de batería y los principales fabricantes han lanzado sucesivamente marcas y modelos que admiten el cambio de batería. Sin embargo, la tecnología CTC integra la batería con el chasis, por lo que los vehículos que utilizan soluciones CTC no podrán adaptarse al intercambio de energía ni al reabastecimiento de energía.

El segundo es el análisis desde la perspectiva del mantenimiento. Dado que el paquete de baterías y el chasis de los vehículos que utilizan la solución CTC están diseñados como un todo, cuando el área del chasis del vehículo se deforma por una colisión, la solución de reparación implicará más piezas estructurales generales, lo que aumentará el costo.

CTC no es sólo una ventaja, sino también un problema fundamental que no tiene solución.

Lingche lanzó su propio plan CTC en abril. La solución CTC lanzada esta vez no es el "chasis de batería" más radical de la industria, sino un conjunto de modelos de "chasis de módulo de batería". En comparación con la primera, la solución de funcionamiento cero tiene más módulos, pero lo mismo es que se omite la batería. En general, es más bien un plan de transición tentativo. Pero a juzgar por los resultados, la solución Leapmoon CTC ha mejorado efectivamente el rendimiento general del vehículo.

El plan de operación cero no guarda módulos, sino que se parece más a un plan de transición de CTP a CTC. Pero aun así, merece nuestros elogios. Atrévete a dar el primer paso, que es una especie de gran valentía y valentía.

Esta solución aplica de forma innovadora la estructura de viga anular de doble esqueleto CTC, que combina la estructura del esqueleto de la batería y la estructura de la carrocería del chasis en una sola. Es a la vez una estructura de chasis y una estructura de batería, y la estructura general es. más eficiente. El segundo es la estanqueidad al aire que se consigue mediante el diseño de la carrocería. La tecnología CTC toma prestada la estructura básica del chasis y utiliza las vigas longitudinales y transversales de la carrocería para formar una estructura de sellado completa. Se trata sin duda de una gran innovación respecto a los coches tradicionales.

Al mismo tiempo, según datos oficiales de Leapmotor, esta solución CTC reduce el número de piezas en un 20%, reduce el coste de las piezas estructurales en un 15% y mejora la rigidez de todo el vehículo. 25%, logrando un alto grado de integración y modularización. También es altamente escalable y compatible con sistemas de gestión térmica inteligentes e integrados. En el futuro, será compatible con una plataforma de alto voltaje de 800 V y admitirá una carga súper rápida de 400 kW. A juzgar por los resultados finales, esta solución también logró ciertos resultados esperados: con menos piezas, menores costos, mayor duración de la batería y mayor resistencia. En general, es relativamente exitosa.

Esta solución CTC se aplicará por primera vez a C01. Si no sucede nada inesperado, el Leapao C01 (parámetro | consulta) también será el primer automóvil producido en masa en China equipado con tecnología CTC.

A juzgar por las prestaciones específicas del modelo, la tecnología CTC puede aportar mayor espacio de capacidad de batería al C01, aumentando el espacio de disposición de la batería en un 14,5% respecto a la solución tradicional, consiguiendo un espacio de conducción más amplio. Se elimina el espacio entre la batería y el cuerpo y el espacio vertical del cuerpo aumenta en 10 mm.

En segundo lugar, la tecnología CTC mejora la utilización del espacio de la batería, aumenta la vida útil de la batería en un 10 % y mejora el rendimiento del aislamiento térmico de la batería. Al mismo tiempo, se adopta el sistema de gestión de batería de big data AI BMS, que puede monitorear en tiempo real, eliminando básicamente los problemas de seguridad causados ​​por la batería o falla de la batería. Tesla tiene más que solo tecnología CTC.

Tesla: solución CTC y tecnología de fundición a presión integrada

Tesla lanzó en 2020 una nueva tecnología de embalaje CTC llave en mano. El plan de Tesla es montar las celdas o módulos directamente en el chasis, con los paquetes de baterías sirviendo como parte de la estructura de la carrocería, conectando grandes piezas de fundición delantera y trasera. El piso original de la cabina se quitó y se reemplazó con una tapa de batería, y los asientos se instalaron directamente sobre la tapa de batería. La solución de Tesla es más directa, eliminando el módulo, colocando la batería directamente en el chasis y colocando los asientos directamente encima.

Según solicitudes de patente e información pública, la tecnología CTC de Tesla tiene las siguientes características:

1. La cubierta superior del paquete de baterías está unida a las celdas y conectada directamente a los asientos. y otros vehículos Conexión de componentes estructurales;

2. Rellene el material de resina entre las baterías para proporcionar protección térmica y soporte estructural.

3. Cambie la conexión de cable de aluminio anterior a la conexión de barra colectora; pines de bus para conectarse eléctricamente directamente con la placa de adquisición del sistema de administración de la batería;

4. Hay 8 válvulas de alivio de presión instaladas en un lado del paquete de batería para fortalecer la gestión de la fuga térmica;

La solución de Tesla tiene las ventajas de reducir las piezas de soporte, reducir el peso del vehículo y aumentar la capacidad general de la batería. El peso del vehículo se reduce en un 65,438+00%, la autonomía de crucero aumenta en un 65,438+04% y se utilizan 370 piezas. El costo unitario se reduce en un 7% y la inversión unitaria se reduce en un 8%, lo que mejora en gran medida la eficiencia de la fabricación de automóviles. Además, tanto la batería cilíndrica de 4680 celdas de tercera generación de Tesla como las celdas de la generación anterior pueden utilizar esta solución CTC. Esta solución también logra el propósito de reducir piezas, reducir el peso del vehículo, aumentar la duración de la batería y reducir aún más los costos de fabricación. En general, es un diseño muy exitoso.

Además de la solución CTC, también vale la pena presentar aquí la tecnología de fundición a presión integrada de Tesla. Esta tecnología combina la carrocería delantera + el paquete de baterías del chasis + la carrocería trasera en una sola carrocería. La tecnología de fundición a presión integrada de Tesla reducirá en gran medida las partes de la carrocería, reducirá la complejidad de la carrocería y logrará un aligeramiento. Según información publicada por Tesla, el Model Y que utiliza tecnología de fundición a presión integrada puede reducir el peso del conjunto de la parte inferior de la carrocería en un 30% y reducir los costos de fabricación en un 40%. Al mismo tiempo, el cuerpo de una pieza después de la fundición a presión no requiere tratamiento térmico secundario, lo que mejora en gran medida la eficiencia de fabricación. De hecho, la fundición a presión integrada no es una tecnología nueva, pero combinada con la tecnología CTC, puede reducir aún más los costos de fabricación y el peso corporal. Pero en el uso real, si el chasis tiene baches, el costo de reparación será muy, muy alto.

BYD: Los sellos utilizarán tecnología CTB.

BYD lanzará una nueva plataforma puramente eléctrica e3.0 en 2021, integrando motores de accionamiento, controladores de motores, reductores, cajas de distribución de alto voltaje, inversores, cargadores de vehículos, controladores de vehículos y sistemas de gestión de baterías y otros ocho módulos para lograr la integración del sistema de energía "ocho en uno". La batería todavía utiliza una batería tipo cuchilla, que integra profundamente la conducción, el frenado, la dirección y otras funciones del vehículo. La nueva plataforma e3.0 de BYD logra una integración del sistema de energía "ocho en uno" y, combinada con la orgullosa batería blade de BYD, brindará una mejor experiencia de conducción.

El nuevo modelo Seal, que se venderá anticipadamente el 20 de mayo, se construirá sobre la plataforma e3.0 y también utilizará la tecnología de integración del cuerpo de la batería CTB. En pocas palabras, el equipo SEAL integra aún más la batería en la carrocería sobre la base del "ocho en uno". La batería Blade integra seguridad y resistencia como parte de todo el vehículo. La tecnología CTB de BYD todavía tiene un paquete de baterías independiente desde un punto de vista estructural. Sin embargo, durante la instalación, el paquete de baterías y el cuerpo están conectados firmemente y los espacios se sellan con sellador para lograr un efecto integrado.

Por el momento no se ha expuesto mucha información sobre el plan de BYD. A juzgar por las imágenes expuestas, la tecnología de integración del cuerpo de la batería CTB de BYD combina el panel del piso del automóvil con la carcasa superior del paquete de baterías. Esto significa que BYD integra el sistema de batería con el cuerpo al diseñar y fabricar el paquete de baterías. Como un solo cuerpo.

Este efecto puede cumplir con los requisitos de sellado e impermeabilidad de la propia batería, el sellado entre la batería y la cabina del miembro es relativamente simple y el riesgo general es controlable.

Contemporary Anpu Technology Co., Ltd.: Acelere el diseño de I+D de CTC.

En agosto de 2020, Contemporary Ampere Technology Co., Ltd. anunció el desarrollo de una nueva tecnología de integración de chasis de batería. Actualmente, Contemporary Ampere Technology Co., Ltd. está acelerando la investigación y el desarrollo de CTC y ha anunciado planes para lanzar tecnología CTC altamente integrada alrededor de 2025, que se espera que se actualice a un CTC inteligente de quinta generación alrededor de 2028. Actualmente, la tecnología CTC de Contemporary Ampere Technology Co., Ltd. todavía se encuentra en una etapa crítica y el producto final aún no se ha lanzado. Como empresa líder en la industria de las baterías, Contemporary Ampere Technology Co., Ltd., naturalmente, no abandonará la tecnología CTC.

Se informa que la tecnología CTC integrada de Contemporary Ampere Technology Co., Ltd. no solo reorganizará la batería, sino que también incluirá componentes de potencia, incluidos motores, controles electrónicos, CC/CC, OBC, etc. El núcleo de la batería integra la carrocería, el chasis, el propulsor eléctrico, la gestión térmica y varios módulos de control de alto y bajo voltaje, lo que permite que el kilometraje supere los 1.000 kilómetros. ¿Cuál es el desarrollo futuro de la tecnología CTC?

◆El impacto de la tecnología CTC en el desarrollo industrial

Para las empresas de vehículos, la tecnología CTC implica directamente el chasis, que es el componente central que más preocupa a las empresas de automóviles. Por lo tanto, las empresas automovilísticas con más experiencia en investigación y desarrollo de chasis tendrán más dominio en el futuro, mientras que las empresas automotrices sin ventajas de desarrollo eventualmente perderán dominio en aspectos de hardware como el chasis.

Para las empresas de baterías, la aplicación de la tecnología CTC requiere que los fabricantes de baterías intervengan en el diseño del vehículo desde una etapa anterior, lo que requiere que las empresas de baterías tengan capacidades de I+D y diseño más sólidas para poder cooperar con algunos OEM. -desarrollo en profundidad. Se espera que las fábricas de baterías y los OEM tengan una cooperación más profunda en el futuro. La aplicación de la tecnología CTC significa que las empresas de automóviles y los fabricantes de baterías estarán más estrechamente integrados, pero naturalmente surgirá una competencia por el dominio entre ellos. Tanto las empresas de automóviles como los fabricantes de baterías esperan implementarlo de acuerdo con sus propios estándares, lo que probablemente afectará la voz de toda la industria en el futuro.

Además, las empresas de baterías carecen de experiencia y acumulación de tecnología en el desarrollo de chasis de vehículos, y es probable que pierdan su posición dominante en todo el proyecto durante el proceso de investigación y desarrollo de CTC, rompiendo la fuerte posición actual de los fabricantes de baterías. .

◆¿Cuál está más en línea con el desarrollo actual, la tecnología CTC o la tecnología de conmutación de energía? ◆¿Cuál está más en línea con el desarrollo actual?

De hecho, esta pregunta es difícil de responder.

En 2021, el Consejo de Estado emitió el "Plan de Desarrollo de la Industria de Vehículos de Nuevas Energías (2021-2035)", proponiendo promover enérgicamente la construcción de redes de carga e intercambio. Por lo tanto, marcas importantes como BAIC New Energy, NIO, Contemporary Ampere Technology Co., Ltd. y Geely han lanzado sucesivamente sus propias tecnologías de intercambio de baterías.

También en el “Plan de Desarrollo de la Industria de Vehículos de Nuevas Energías (2021-2035)”, se propone desarrollar una nueva generación de plataformas modulares de vehículos de altas prestaciones y abordar el diseño integrado de chasis y Tecnología de integración de sistemas de energía multienergía.

A diferencia del intercambio de energía, la tecnología CTC se está desarrollando en otra dirección. En comparación con la tecnología de reemplazo de baterías, la tecnología CTC tiene grandes ventajas en cuanto a reducción de costos, mejora de la duración de la batería y ser liviana, lo que hace que los principales fabricantes estén dispuestos a implementar la tecnología CTC. La tecnología CTC no es tan flexible como el intercambio de energía, pero el bajo costo, la mayor duración de la batería y los vehículos más livianos son ventajas que el intercambio de energía no tiene.

En general, ambas tecnologías están todavía en su infancia y cada una tiene sus propias ventajas únicas. Ambas tecnologías forman parte de la tendencia de desarrollo de los vehículos eléctricos en el futuro, pero es demasiado pronto para decir cuál será el resultado final.

Resumen: La tecnología CTC es de hecho la vanguardia actual y una de las direcciones importantes para el futuro desarrollo de la tecnología de baterías. A juzgar por la situación actual, entre las marcas extranjeras solo Tesla ha implementado la tecnología CTC, mientras que solo Leopao es la única marca nacional que BYD también aplicará esta tecnología a vehículos producidos en masa en un futuro próximo. Además, si esta tecnología se aplica a gran escala, también propondrá un nuevo conjunto de estándares para los fabricantes de equipos originales, las empresas de baterías y todo el sistema de la cadena de suministro. Por lo que todavía puede llevar mucho tiempo aplicar esta tecnología a gran escala.

@2019