解析極速賽車(chē)平臺(tái)CTC技術(shù)核心三問(wèn)|科普
2023年4月下旬,零跑極速平臺(tái)[853 2188賽車(chē)微]在線上發(fā)布會(huì)宣布,成為國(guó)內(nèi)首個(gè)量產(chǎn)CTC技術(shù)的車(chē)企,旗下第四款車(chē)型C01成為首款搭載CTC電池技術(shù)的量產(chǎn)車(chē)型。
自此,零跑宣布動(dòng)力電池技術(shù)經(jīng)過(guò)VDA標(biāo)準(zhǔn)化模組的1.0時(shí)代、CTP大模組2.0時(shí)代之后,正式進(jìn)入到3.0時(shí)代。
通過(guò)CTC方案,零跑C01的電池布置空間增加14.5%,車(chē)身垂直空間增加10mm,綜合工況續(xù)航增加10%,車(chē)身輕量化系數(shù)提升20%,簡(jiǎn)化總裝工藝后零部件數(shù)量減少20%,結(jié)構(gòu)件成本降低15%。
零跑車(chē)身開(kāi)發(fā)總監(jiān)陳智家介紹:“利用車(chē)身縱梁、橫梁形成完整的密封結(jié)構(gòu),將電池托盤(pán)骨架結(jié)構(gòu)和車(chē)身骨架結(jié)構(gòu)合二為一。”
零跑電池產(chǎn)品線總經(jīng)理宋憶寧說(shuō):“它真正實(shí)現(xiàn)了電池和車(chē)身的高度融合,從車(chē)的角度去做電池,從電池的角度去做車(chē)?!?/p>

那么CTC電池技術(shù)到底是什么?
CTC是動(dòng)力電池系統(tǒng)集成化的進(jìn)一步拓展,直接將電池整合到底盤(pán)框架中,它的目標(biāo)不僅局限于電池的重新排布,還將納入三電系統(tǒng),通過(guò)智能化動(dòng)力域控制器,優(yōu)化動(dòng)力分配、降低能耗。CTC可以最大程度降低電池包重量和空間。
動(dòng)力電池體系的創(chuàng)新主要體現(xiàn)在電池材料和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)兩個(gè)層面,電池材料對(duì)電池系統(tǒng)的性能具有革命性的創(chuàng)新,但隨著材料創(chuàng)新落地應(yīng)用步伐趨緩,結(jié)構(gòu)創(chuàng)新就成了當(dāng)前的關(guān)鍵。
起初,行業(yè)希望通過(guò)電芯標(biāo)準(zhǔn)化,利用規(guī)?;_(dá)到降低成本的目的,后來(lái)發(fā)現(xiàn)各家車(chē)企的需求不同,品牌旗下不同車(chē)型的需求也不同,電芯尺寸實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的愿望可能只是一個(gè)空中樓閣。
于是,標(biāo)準(zhǔn)化的目標(biāo)轉(zhuǎn)向模組,可行性大幅增強(qiáng),而模組的空間利用率比較低,進(jìn)一步的CTP方案開(kāi)始不斷推出市場(chǎng)。
特斯拉在2016年4月Model 3車(chē)型發(fā)布時(shí),就公布了基于2170圓柱電芯打造的由四個(gè)大模組組成的新型電池包。相比于其自身的傳統(tǒng)方案,模組數(shù)量減少至4個(gè),零件數(shù)量減少10%,成組成本從$185/kWh下降到$170/kWh。
它的CTP技術(shù)落地應(yīng)用領(lǐng)先行業(yè)3年。2019年,寧德時(shí)代推出CTP高集成動(dòng)力電池開(kāi)發(fā)平臺(tái),相較于傳統(tǒng)電池包,體積利用率提高15%~20%,零部件數(shù)量減少40%,生產(chǎn)效率提升50%。
比亞迪的刀片電池的市場(chǎng)聲量同樣很高,這種電池的電芯形狀更加扁平、窄小,通過(guò)堆棧方式擺放,像刀片一樣插入電池包中,也是CTP技術(shù)。相比于傳統(tǒng)的電池,刀片電池外殼的散熱面積大,生成的熱量可以及時(shí)擴(kuò)散;體積利用率提升50%。

當(dāng)然,還有不少電池廠商也推出了各自的CTP方案……比如國(guó)軒高科、蜂巢能源等。
在2020年9月的電池日上,特斯拉除了發(fā)布了4680電芯外,還發(fā)布了全新的整包封裝技術(shù)CTC(Cell to Chassis),取消Pack設(shè)計(jì),直接將電芯或模組安裝在車(chē)身上。電池既是能源設(shè)備,也是結(jié)構(gòu)本身。CTC技術(shù)正式走向歷史舞臺(tái)。
馬斯克曾表示,采用CTC技術(shù),配合一體化壓鑄技術(shù),可以節(jié)省370個(gè)零部件,為車(chē)身減重10%,將每千瓦時(shí)的電池成本降低7%。
繼特斯拉之后,沃爾沃在今年2月8日宣布將投資100億克朗(約合人民幣69.5億元)對(duì)位于瑞典的Torslanda工廠進(jìn)行升級(jí),其中關(guān)鍵一項(xiàng)是使用8000T鎖模力的巨型壓鑄機(jī)生產(chǎn)汽車(chē)后底板。另外,沃爾沃和Northvolt確認(rèn)電芯生產(chǎn)的合作,新建的電池組裝廠將導(dǎo)入方殼CTC的工藝。
據(jù)國(guó)海證券預(yù)計(jì),CTC將使成組效率達(dá)到90%以上,空間利用率達(dá)到70%以上,零件數(shù)量將進(jìn)一步下降至400個(gè)左右。
從發(fā)布會(huì)上零跑的CTC示意圖,結(jié)合零跑的專(zhuān)利,它的方案并沒(méi)有將電芯直接集成在車(chē)身結(jié)構(gòu)上,而是保留了模組,這個(gè)方案相對(duì)來(lái)說(shuō)更容易實(shí)現(xiàn)。

零跑的集成方案是去掉電池包上蓋,其它部分基本固定不變,此方案的工藝調(diào)整最多的地方就是少了上蓋,對(duì)熱管理要求上升。嚴(yán)格來(lái)說(shuō),零跑是MTC(Module to Chassis)路線。與LG此前公布的CTC技術(shù)方案類(lèi)似,保留模組。
不過(guò),特斯拉做了如此久的鋪墊,還是被零跑搶到了量產(chǎn)先機(jī)。
而本文將試圖在零跑宣布量產(chǎn)CTC技術(shù)的節(jié)點(diǎn)上,結(jié)合產(chǎn)業(yè)的思考來(lái)分析三個(gè)核心問(wèn)題:CTC技術(shù)將會(huì)讓動(dòng)力電池的話語(yǔ)權(quán)漸漸回到主機(jī)廠嗎?它和換電模式孰優(yōu)孰劣?它和滑板式底盤(pán)有什么關(guān)系?
話語(yǔ)權(quán)重新回到主機(jī)廠?
在動(dòng)力電池很長(zhǎng)一段時(shí)間的發(fā)展中,主機(jī)廠與電池供應(yīng)商之間的技術(shù)界線已經(jīng)開(kāi)始變得越來(lái)越清晰,車(chē)企也逐漸開(kāi)始分化。
伴隨著動(dòng)力電池PACK發(fā)展歷程,車(chē)企掌握主導(dǎo)權(quán)的機(jī)會(huì)越來(lái)越大。
在集成度更高的CTP階段,主機(jī)廠分化已經(jīng)開(kāi)始。由于不同車(chē)企的車(chē)型并未在電池包層面形成標(biāo)準(zhǔn)化,CTP需要針對(duì)不同車(chē)型進(jìn)行深度定制化開(kāi)發(fā)。
此時(shí),技術(shù)薄弱的車(chē)企會(huì)將電池包的開(kāi)發(fā)交給電池供應(yīng)商,直接將開(kāi)發(fā)權(quán)讓渡給電池廠商;而技術(shù)強(qiáng)的企業(yè)則會(huì)借此機(jī)會(huì)構(gòu)筑電池領(lǐng)域的技術(shù)實(shí)力。
從CTP到CTC,車(chē)企主導(dǎo)權(quán)進(jìn)一步加大。

CTP到CTC,并非簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化,CTP并沒(méi)有突破PACK,技術(shù)并沒(méi)有延伸到下游,電池企業(yè)依舊可以獨(dú)立完成開(kāi)發(fā)。而CTC的出現(xiàn),則涉及到汽車(chē)底盤(pán),底盤(pán)是傳統(tǒng)整車(chē)廠體現(xiàn)自身價(jià)值的重要部件,是主機(jī)廠過(guò)去長(zhǎng)期發(fā)展所積累的核心優(yōu)勢(shì)所在。
強(qiáng)勢(shì)車(chē)企則會(huì)通過(guò)自研CTC主導(dǎo)底盤(pán)開(kāi)發(fā),牢牢將主動(dòng)權(quán)握在手上,畢竟CTC本質(zhì)并非單純集成電芯,而是融合三電的動(dòng)力域。
如果CTC技術(shù)階段,主機(jī)廠過(guò)去的核心主戰(zhàn)場(chǎng),由電池企業(yè)主導(dǎo),那么意味著整車(chē)廠商的核心價(jià)值被削弱,話語(yǔ)權(quán)與盈利空間都會(huì)大打折扣。實(shí)力強(qiáng)大的電池廠商將借機(jī)把能力護(hù)城河延伸至底盤(pán)開(kāi)發(fā)領(lǐng)域。
所以,CTC技術(shù)的出現(xiàn),不僅僅降本,的確意味著主機(jī)廠增加話語(yǔ)權(quán)的機(jī)會(huì)大大增加。
最終結(jié)果就是,技術(shù)實(shí)力較弱的車(chē)企直接采購(gòu)電池包,技術(shù)實(shí)力相對(duì)較強(qiáng)的車(chē)企則會(huì)采購(gòu)電池模組,基于模組再主導(dǎo)電池包的開(kāi)發(fā),技術(shù)更強(qiáng)的部分車(chē)企則是采購(gòu)電芯,用更底層的思維思考電芯在車(chē)身架構(gòu)上布局的可能性。
而這三個(gè)階層的車(chē)企中,第三個(gè)階層顯然在電池技術(shù)方面完全掌握了主動(dòng)權(quán)。
特斯拉向左,蔚來(lái)向右,寧德時(shí)代都要
CTC與走另一個(gè)極端的“換電”模式孰優(yōu)孰劣呢?
從商業(yè)化角度看,兩種方案都考慮到了盈利模式的可行性。比如蔚來(lái)多年經(jīng)營(yíng)之下,可充、可換、可升級(jí)的能源體系逐步建立起來(lái),整個(gè)能源流通的閉環(huán)陸續(xù)打通。換電模式成了補(bǔ)能系統(tǒng)中最高效的一種方式,也是補(bǔ)能系統(tǒng)中的重要一環(huán)。

另外,其實(shí)換電模式不僅在于快速補(bǔ)能,還在于“車(chē)電分離”的思考,汽車(chē)的消費(fèi)周期是比較長(zhǎng)的,而電池技術(shù)的發(fā)展還在快速更新迭代中,車(chē)電分離可以適應(yīng)電池技術(shù)快速發(fā)展,理論上用戶可以持續(xù)獲得技術(shù)不斷進(jìn)步、高健康水平的電池。
與此同時(shí),企業(yè)端把電池集中充放管理,方便電池梯度利用生態(tài)的建立,儲(chǔ)能部分的重資產(chǎn)也能收益最大化;消費(fèi)者端則不用擔(dān)心電池對(duì)車(chē)輛殘值的影響。
很多人會(huì)自然類(lèi)比到當(dāng)年的手機(jī)電池從可拆卸電池到一體化的發(fā)展路徑,但其實(shí)手機(jī)行業(yè)和汽車(chē)行業(yè)還是有一定區(qū)別的。可拆卸電池的手機(jī)由于消費(fèi)者自己方便拆卸,不利于手機(jī)的品控,電池的安全也不易把控。而在汽車(chē)產(chǎn)品上,個(gè)人是沒(méi)有能力對(duì)電池進(jìn)行更換的。
CTC技術(shù)的出發(fā)點(diǎn)則是最大化降低生產(chǎn)成本。馬斯克就明確說(shuō),為了加速向可持續(xù)能源過(guò)渡,需要生產(chǎn)更多價(jià)格實(shí)惠的電動(dòng)汽車(chē)、儲(chǔ)能以及以更少的投資建設(shè)更多的電池工廠。這一目標(biāo),在電池原材料有質(zhì)的飛躍之前,必然需要重新思考電池的生產(chǎn)和設(shè)計(jì)方式。
向左還是向右,都不是一條容易的道路。換電模式電池規(guī)格能否適應(yīng)電池材料與性能的發(fā)展?重資產(chǎn)換電網(wǎng)點(diǎn)的建立是否可持續(xù),產(chǎn)業(yè)發(fā)展速度能否跟上?
而CTC技術(shù)顯然在產(chǎn)品定義、技術(shù)實(shí)現(xiàn)上的門(mén)檻很高,高集成度帶來(lái)的安全、散熱等問(wèn)題將帶來(lái)全新的考驗(yàn),這意味著多項(xiàng)領(lǐng)域能力的考驗(yàn)。消費(fèi)者使用時(shí)還可能會(huì)面臨維修成本高的問(wèn)題。
動(dòng)力電池系統(tǒng)具備“木桶效應(yīng)”,電池系統(tǒng)的性能、可靠性、安全性都取決于最不穩(wěn)定的電芯,即便在保證電芯一致性的前提下,對(duì)汽車(chē)廠商的電池系統(tǒng)集成水平、熱管理設(shè)計(jì)水平也提出了更高的要求。此外,在CTC技術(shù)特性下,沒(méi)有模組和PACK結(jié)構(gòu)的保護(hù),單個(gè)電芯的熱失控很容易導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)熱失控。

另一個(gè)反面是,CTC技術(shù)也意味著車(chē)身設(shè)計(jì)失去了靈活性。對(duì)于體量巨大,旗下車(chē)型眾多的傳統(tǒng)車(chē)企來(lái)說(shuō),快速衍生車(chē)型的平臺(tái)極其重要,而CTC技術(shù)對(duì)它們并不友好。
商業(yè)世界里有時(shí)候或許沒(méi)有明顯的對(duì)錯(cuò),只要戰(zhàn)略能探索出可盈利模式就有跟隨者,雙方選擇的路徑都基于其企業(yè)價(jià)值觀來(lái)思考。對(duì)于此,寧德時(shí)代表示,只有小孩才做選擇,成年人全都要。
今年1月18日,寧德時(shí)代正式發(fā)布全新?lián)Q電品牌EVOGO(樂(lè)行換電)及組合換電整體解決方案。其中專(zhuān)門(mén)為實(shí)現(xiàn)共享?yè)Q電而開(kāi)發(fā)量產(chǎn)的電池被稱(chēng)為“巧克力換電塊”,單塊電池可以提供200公里左右的續(xù)航,并可以適配全球80%已經(jīng)上市以及未來(lái)3年要上市的純電平臺(tái)開(kāi)發(fā)的車(chē)型。

而CTC技術(shù),寧德時(shí)代也早已提前布局,在上海先后成立面向前瞻技術(shù)研發(fā)的科技子公司。換電品牌的發(fā)布意味著寧德時(shí)代自此將換電與CTC形成雙輪驅(qū)動(dòng)。
寧德時(shí)代計(jì)劃在2025年實(shí)現(xiàn)集成化CTC,2030年實(shí)現(xiàn)智能化CTC。根據(jù)寧德時(shí)代董事長(zhǎng)曾毓群介紹,寧德時(shí)代的集成化CTC技術(shù)不僅會(huì)重新布置電池,還會(huì)納入包括電機(jī)、電控、DC/DC、OBC等動(dòng)力部件,智能化CTC技術(shù)將進(jìn)一步通過(guò)智能化動(dòng)力域控制器優(yōu)化動(dòng)力分配和降低能耗。
開(kāi)辟出的“滑板式底盤(pán)”賽道
CTC指引的是電池與底盤(pán)一體化的方向,全新的賽道也被劈開(kāi)。
許多廠商通過(guò)研發(fā)滑板式底盤(pán),結(jié)合CTC方案探索底盤(pán)的集成化,構(gòu)建起競(jìng)爭(zhēng)壁壘。
美國(guó)新勢(shì)力電池汽車(chē)公司Rivian主推的滑板式底盤(pán)平臺(tái)就是將四個(gè)電機(jī)、一個(gè)全輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和三個(gè)電池組嵌入到底盤(pán)之中,將上下車(chē)體解耦,以推動(dòng)底盤(pán)標(biāo)準(zhǔn)化。
另一家初創(chuàng)公司Canoo,其核心技術(shù)也是滑板式電動(dòng)底盤(pán)。嚴(yán)格意義上,Canoo的底盤(pán)仍然保留模組形態(tài),還沒(méi)有完全實(shí)現(xiàn)CTC,它也保留了PACK中的縱橫梁結(jié)構(gòu)。
國(guó)內(nèi)也有公司加入到這一賽道中。
2020年12月蘇州科尼普舉辦了發(fā)布會(huì),發(fā)布了一款CTC一體化電動(dòng)底盤(pán),這款軸距2.8米的底盤(pán),集成化帶來(lái)的優(yōu)勢(shì)初顯,車(chē)重降低15%,成本降低20%。而這是產(chǎn)品規(guī)劃中的1.0版本,未來(lái)的2.0、3.0版本將逐漸實(shí)現(xiàn)網(wǎng)聯(lián)化和智能化的集成。
創(chuàng)業(yè)公司悠跑科技主推的UP超級(jí)底盤(pán),CTC電池系統(tǒng)也是其底盤(pán)的重要組成部分。

未來(lái)或許會(huì)看到更多的企業(yè)加入到這一賽道中……
一個(gè)明顯的市場(chǎng)空間是,主打自動(dòng)駕駛和科技出行服務(wù)的,以輕資產(chǎn)運(yùn)營(yíng)的OEM,或?qū)⒌妆P(pán)交由第三方主導(dǎo)的企業(yè)開(kāi)發(fā),此類(lèi)企業(yè)提供的核心價(jià)值是高效的科技出行服務(wù)解決方案。
來(lái)瓜分蛋糕的也不僅僅只是圍繞底盤(pán)的初創(chuàng)企業(yè)們,不管是通過(guò)并購(gòu)或是控股的方法,逐漸構(gòu)建起底盤(pán)開(kāi)發(fā)競(jìng)爭(zhēng)力的電池企業(yè)很有可能是有力競(jìng)爭(zhēng)者。
在發(fā)布會(huì)的最后,零跑汽車(chē)董事長(zhǎng)朱江明回憶,從2016年形成動(dòng)力電池集成的初步想法,歷時(shí)6年,研發(fā)的過(guò)程是艱苦的,零跑實(shí)現(xiàn)了CTC技術(shù)量產(chǎn),但零跑并不想以此去構(gòu)筑什么壁壘,新技術(shù)不應(yīng)是壁壘。
“一個(gè)人可以走得更快,一群人才能走得更遠(yuǎn)?!敝旖髯詈笮?,“零跑將對(duì)CTC技術(shù)免費(fèi)開(kāi)放共享?!?/p>
如果說(shuō),福特流水線改變了手工作坊型的生產(chǎn)方式,效率大幅提升、成本大幅下降;豐田的精益生產(chǎn)方式迎合市場(chǎng)多樣化需求,進(jìn)一步帶動(dòng)了生產(chǎn)效率的提升;大眾的平臺(tái)化開(kāi)發(fā)模式將零部件通用率推到了一個(gè)新高度。
那么CTC技術(shù),能在電動(dòng)化汽車(chē)產(chǎn)業(yè)帶來(lái)新一輪生產(chǎn)制造革命嗎?