4 月份,零跑汽車發布了 CTC 電池一體化技術,并表示這項技術將率先應用在即將發布的零跑 C01 身上。
一時間,CTC 電池一體化技術被再次推上了熱度。
零跑汽車 CEO 朱江明表示,零跑 CTC 技術的靈感源自手機電池結構從分離式變成機身一體化,更加輕薄的結構設計能夠為整車成本、續航里程、座艙空間帶來相應的優化。
電池從可拆卸到機身一體化的技術迭代,這意味著電池與車身從此形影不離,不再是一個獨立的零件,更意味著與蔚來引領的換電模式相背而行。
一方是成本可以做到與燃油車競爭、續航更高、乘坐空間更大的 CTC 技術,一方是補能效率如同燃油車加油一般,解決續航焦慮的換電模式。
看似兩個互為對立面的技術,誰更有可能被舍棄?
01、CTC 為何引來爭議?
簡單理解,CTC 技術其實就是將復雜的結構更加簡單化,類比將燃油車的油箱剔除,直接把燃料灌入到車內,好處在于能夠騰出更多的容量空間來裝燃料,減少零部件成本等。
但與 CTC 技術一樣,最大的技術難題就在于如何將車內這一燃料/電芯作密封保護處理,既要顧及電池防護性(防水、放熱失控),又要兼顧電池包與底盤結構的耦合。
這也就產生了業內對于 CTC 技術的理念基本相似,實際落地的方案各有差別的現象。
對于這一結構性難題,零跑 CTC 方案取消了電池包箱體和上蓋,留下經過整合的電芯模組和電池下托盤。
嚴格來說,零跑 CTC 仍保留電池包,只是將電池包上蓋兼具車身地板功能,座椅直接安裝在上蓋之上。
這種方案好處在于利于量產(生產線變化不大)、便于維修,以及提升了整車剛度(扭轉剛性)。
以首款搭載 CTC 技術產品的零跑 C01 為例:
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續航里程 717km:得益于電池空間結構的優化,零跑 C01 電池布局空間增加 14.5%,續航提升 10%;再結合零跑自研的 AI BMS 能耗經濟性管理、保溫層等技術,最高續航達到 717km;
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座艙垂直空間增加 10mm:零跑 C01 底部取消了電池包箱體和上蓋,只留有電池下托盤,車身垂直空間得以增加 10mm,雖然只是騰出了 1cm 的垂直空間,但這對于采用溜背造型的零跑 C01 來說,至少內部空間已經能夠實現優化了。
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零部件數量減少 20%、結構件成本減低15%:在純電車成本結構當中,除去電池成本最高占到 38%,剩下一些傳統零部件,以及汽車電子中的硬件部分的通過自研、國產化的途徑仍能夠持續下壓整車成本,這對于消費者而言,最直觀的感受無疑就是下壓了整車的售價。
與零跑 CTC 技術結構方案類似的,還有新能源「一哥」比亞迪。
從結構上來看,比亞迪 CTB 技術與零跑 CTC 技術解決方案相似,即車身地板集成集成電池上蓋-電芯-托盤的結構;
但由于前者直接采用刀片電芯進行封裝,后者還是模組化電芯的區別,所以在「增效」上包括電池空間的利用率、電池能量密度、車身扭轉剛度等存在明顯的差值。
而特斯拉的 CTC 電池車身一體化技術方案更加激進,特斯拉此前已經多次通過工廠參觀、技術日等活動展示過 CTC 技術方案。
結構上,特斯拉將 4680 圓柱形電芯直接排列在底盤上,沒有下托盤,更吻合業內共識的 CTC 底盤一體化技術的理念。
如果說比亞迪 CTB 是在零跑 CTC 基礎上主要是在電芯部分得以進一步優化,那么特斯拉 CTC 則是在比亞迪 CTB 的基礎上,進一步優化了結構。
特斯拉的做法是在以一種具備高粘性、阻燃性的膠體固定 4680 電芯的位置,并在每兩排電芯之間放置單根蛇形管,對電芯的側面進行冷卻,從而保障電芯的安全性,并拿掉下托盤。
相比前兩者的電池車身一體化技術,特斯拉 CTC 技術的方案在成本優勢、減少零部件量等方面做到更加極致。
特斯拉 CEO 馬斯克曾表示,CTC 技術配合一體式壓鑄車身后,可實現減重 10%,續航增加 14%,車身部件則能減少 370 個之多。
至于計劃 2025 年推出 CTC 技術方案的寧德時代則表示,CTP 電池由于省去了電池模組,相比于傳統電池包,可以使體積利用率提升 15%-20%,零件數量減少 40%,生產效率提升 50%并降低動力電池的制造成本,目前還沒有透露具體的方案。
動力電池包從最初的標準化模組到 CTP 大模組,再到如今 CTC 一體化,每一代的技術更迭只為了能夠不斷地提升生產效率、優化車身結構、降低生產成本,以及電池的穩定安全性。
以特斯拉動力電池包的迭代為例,從最起初采用 18650 電芯布局 14/16 個模組方案的 Model S/X,到 2170 電芯布局 4 個模組的 Model 3/Y,再到之后的 4680 電池無模組結構,特斯拉每一代的技術迭代都為其生產線效率帶來大幅度提升。
可以看出,無論是零跑CTC、特斯拉 CTC,還是比亞迪 CTB,以及之后的寧德時代 CTC,共同目標在于車型設計之初帶來「降本增效」的優勢,只不過是在解決方案推進過程中,結合自身技術能力、量產可能性、后期維護等角度的不同產出差異化方案。
盡管 CTC 電池車身一體化技術已經提上了技術迭代的進程,但與現階段的純電動車型一樣,從本質上棄絕換電模式的 CTC 車型依舊需要通過直/交流的方式進行補能,這也是 CTC技術引來爭議的關鍵因素。
雖然零跑 C01 車型兼容 800V 高壓平臺,并支持 400kW 超級快充,但 800V+高壓或者是 400kw+超級快充,已經不是零跑一家提出,包括保時捷、吉利、比亞迪、長城、廣汽、小鵬、理想、嵐圖等后續新車也都支持高壓平臺、超級快充。
這對于純電動車型而言,補能如果能猶如加油一般的效率體驗,無疑是一個向好性的趨勢,但目前不管是供應鏈體系的匹配(車端)還是基礎設施(樁端),都還沒有完全跟上,仍然需要一定的時間部署規劃。
去年 8 月,廣汽埃安發布了 A480 超充樁,與 800V 高壓平臺車型搭配使用可以實現 6C 的高倍率充電,實現 0% 至 80% 電量充電時間 8 分鐘,30% 至 80% 電量充電時間 5 分鐘。
華為在去年也給出了一套比較明確的技術目標:到 2025 年將推出電壓平臺超 1000V、功率 600kW 的快充方案,5 分鐘即可實現 30%-80%SOC 充電性能。
誠然,純電動車型想要實現 5~10min 快速充電的體驗,整車電壓平臺必然要向 800V 及以上演進,同時還需要配合 400kW 以上的充電功率。
而前者最理想的量產時間能夠在今年得以實現,后者則預計到 2025 年才能實現大規模布局。
清華大學車輛與運載學院教授、汽車安全與節能國家重點實驗室副主任宋健在最近的一次采訪中表示,CTC 電池底盤一體化技術未來會成為行業主流,但車輛采用電池底盤一體化設計,也意味著車身結構更加復雜,電池拆卸更加困難,在換電時就很難操作。
所以車企在進行 CTC 電池底盤一體化技術開發時,也需要考慮后續如何適配換電方案的問題。
那么,這是否也意味著在超級快充時代到來之前,只要在電動車補能效率最接近加油速度的換電模式光環下,CTC 電池一體化技術的存在就會引來爭議?
02、換電沒有壁壘嗎?
從下單到車輛開至換電站門前的準備區、再到泊入、換電、泊出大概一首歌的時間,車輛即可自動完成補能剛需。
這是蔚來第二代換電站帶來的補能效率,當別人還在找充電樁-停車-掃碼-拔槍-插入的時候,蔚來車主已經換上一塊滿電的電池上路了。
毫無疑問,換電對于現階段的純電動車型而言,是最理想的補能效率,沒有之一。
目前市面上的換電站,其最慢的換電時間也能控制在 5 分鐘左右,奧動新能源最新的第四代換電站已經實現換電過程 20 秒,全流程僅需 1 分鐘的速度。
而且,換電更加類似加油的在途補能方式,車輛即換即走,決定效率的只有換電速度和電池存量的因素。
至于為什么要加個「現階段」,我們不妨從三個不同時期來看看換電模式的發展更迭。
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過去很前衛:在整包電池能量密度普遍在 20-30kWh,實測續航里程不足兩百公里,快充樁覆蓋率遠不及用戶使用需求的時代,換電成為補能最便捷的方式。
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現在很靈活:電池技術迭代頻繁,換電滿足不同終端用戶的續航剛需。比如蔚來最初有 70、84kWh 的兩種電池容量,后來又升級為 75、100kWh,之后還計劃量產 150kWh 的固態電池,而無論是 2018 款首發版的 ES8,還是最新交付的 ET7,都可以根據不同的續航需求升級不同容量的電池包。
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未來待考證:當電動車的實測續航超過燃油車、當電動車的快充效率同比加油速度,換電技術是否會成為所謂的成本過高而過度設計?
成本對于涉及換電業務的企業一直都是不可避免的頭等問題。
回望換電站的「鼻祖」Better Place、以及換電耗時僅需 90 秒的特斯拉,哪一家不是因為成本問題相繼官宣相繼退出。
對此,蔚來電源管理副總裁沈斐表示,換電站占地小,且空余時間一直可以給電池充電,其使用效率高于超充站,而且換電模式還可以對電池安全進行管理,同時蔚來車電分離價值,也為后續的 BaaS 模式提供了很好的物理基礎。
蔚來聯合創始人、副總裁秦力洪補充道,不要忽略 NIO Power 提供的「可升級」服務,換電體系可以支撐電池升級。
基于車電分離和換電模式,蔚來的 BaaS 模式應運而生,消費者以低于整車售價的價格購買車身,電池則以每個月支付月租費的方式租用電池,最明顯的好處就在于,以更低的價格獲得所購買車型。
顯然,蔚來憑借著換電等服務形成了獨特的「蔚來模式」,BaaS 是為了減低消費者購車門檻,換電是為了提升用戶體驗,兩者最終目的是為了賣更多的車。
而奧動新能源、寧德時代、吉利則主要面向的是統一設計的 B 端車輛,比如寧德時代與一汽奔騰雙方將借助奔騰 NAT 車型,率先在出租、網約車等運營場景推廣換電模式;吉利旗下首款換電車型楓葉 80V 面向曹操出行等等。
可以看出,在高成本的壓力下,這些涉及換電業務的企業通過不同方式、不同群體為自己打造一條看似「穩扎穩打」的路徑,而這種「各自為戰」的背后其實是換電無奈的一面。
——動力電池不統一。
換電技術主要解決電池卸下和裝載時保持電池與車輛連接的穩定性,根據電池的安裝位置,換電可分為底部、側向、端部、頂部等多種不同位置布局,而根據電池包類型,又分為整包換電和分箱換電。
隨著換電車型不斷滲透,換電關鍵技術的焦點開始集中在換電的快速性、安全性,電連接的可靠性、耐久性,以及換電電池的安全性、長壽命等要求。
而目前換電市場已經形成了四方勢力,以蔚來、吉利為代表的車企,以國家電網、中石化、中石油為代表的能源供應商,以寧德時代為代表的動力電池廠商、以協鑫能科、奧動新能源為代表的獨立運營商。
定位不同,走的方向也就不同,自然形成「各自為戰」的局面。
電池標準不統一是制約換電站發展的一大掣肘,不同車企有著不同的電池技術、標準和規格,一方面是車企不愿共享技術標準,畢竟對于百億級風口,又有誰愿意拱手與他人共享一塊蛋糕。
另一方面車企也不愿與其他車企形成統一的電池標準,因為這涉及到車型的級別、性能、續航等重要參數而無法實現規模化。
即便是動力電池配套中國過半新能源車的寧德時代,對于換電領域的發展,仍然是以統一標準化的網約車為入手點,可想實現換電車型的統一標準化難度有多高。
03、CTC 與換電相輔相成?
看到這里,其實已經能夠看出 CTC 與換電之間的爭議,本質上還是「充」與「換」之間矛盾。
在電動汽車的補能方式上,充電與換電這兩種模式孰優孰劣,一直存在著激烈的爭論,而國內對于這兩種模式的發展也并沒有只選其一。
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2007 年,國家電網提出「換電為主、插電為輔」的補能政策導向;
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2013 年,切換為以快充為主、兼顧慢充、換電為輔的補能政策導向;
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2020 年,政府明確換電模式與充電模式互為補充;
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2021 年,政府堅持認為換電站和充電樁政策導向還是需要等量齊觀。
從車企角度來看,快充和換電,哪種補能方式更有前景?
從用戶角度來看,哪種模式能夠實現低成本、高安全、高便利性,我就支持哪種模式。
從商業角度來看,充電換電兩種補能模式各有千秋、各有市場,兩種模式都考慮到了盈利模式的可行性。
顯然,從消費者到車企,再到供應鏈,這是一個完全可行的商業鏈條閉環,并且雙方相較于未來美好的規劃都還有很大的上升空間,實在沒有必要執著于充與換之間孰優孰劣、誰對誰錯。
同理,CTC 電池一體化技術無論是對車企、對消費者,甚至對于整個電池行業都有著重要的意義;CTC 技術的出發點是最大化降低生產成本,以充、換電的補能框架局限 CTC 技術的發展無疑是一個錯誤的導向。
與此同時,CTC 技術、換電目前同樣也存在諸多待攻克的技術瓶頸,無論是 CTC 技術的車型結構、維修便捷性,還是換電模式的成本投入、統一標準化,仍然需要時間解決難題。
車企以充電速度去評判用戶對于一款電動汽車的滿意度固然是一個重要的指標,消費者目前對于電動車仍然存在續航焦慮也不假,但對于不同終端用戶的需求,市場上必然也會出現多元化形勢。
這就好比繼換電業務落地之后,寧德時代也在加速 CTC 電池一體化技術賽道的布局。
上個月,前華為智能汽車解決方案 BU 智能車控領域總經理蔡建永加入寧德時代,負責其 CTC 電池底盤一體化業務。
此舉也是寧德時代在新能源汽車未來格局尚未確實一眾路線之前,不斷的尋求增量市場的機會,維護自身的「寧王」的地位。
寧德時代認為,隨著電動車滲透率不斷上探,應用場景也會增多,需求就會出現多元化,很難實現一種技術路線打天下。
同樣的例子還有對于磷酸鐵鋰與三元電池兩種不同技術之爭,寧德時代也是雙線布局。寧德時代方面認為,未來三元和磷酸鐵鋰都將保持高速增長,齊頭并進,在不同的細分市場服務消費者。
商業世界或許本就沒有劃分對與錯的標準,放棄換電模式的車企會往 CTC 技術方向前行,選擇換電模式的車企也會持續布局更多的換電站,彼此都有著盈利的目標,互不沖突。
技術的發展往往從簡單到復雜,又從復雜回歸簡單。