Är integrationstekniken batteri-kropp en allmän trend eller ett PR stunt?

Författare: Byggteknik

Redigera: Äggskal

Batteriets livslängdNya energifordon har alltid varit i fokus för konsumenternas uppmärksamhet, och de flesta sätt för bilföretag att lösa detta problem är att utöka batteripaket, vilket inte bara ökar kostnaderna, utan också återstår att diskutera. Lösa det här problemet? Vilka andra sätt finns det förutom att stapla batterier för att effektivt förbättra batteriernas prestanda och säkerhet?

Integrationstekniken mellan batteri och kropp är svaret från många OEM-tillverkare och batteritillverkare. Vissa kallas CTC (Cell to Chassis), och vissa kallas CTB (Cell to Body), men betydelsen är liknande.

Propagandan från olika tillverkare visar hur kraftfull och avancerad denna teknik är, men oavsett om det är verkligen störande teknik eller ett PR stunt vågar vissa konsumenter som inte är medvetna om den naturligtvis inte agera förhastat. Därför kommer författaren till denna artikel att genomföra en djupgående tolkning av denna teknik och analysera de tekniska skillnaderna mellan de nuvarande tillverkarna.

Bakgrund till införandet av teknik för integrering av batteri och kropp

Innan vi talar om integrationsteknik mellan batteri och kropp kan vi tala om utvecklingen av fordonsbatterier. Generellt kan fordonsbatterier nå denna nivå steg för steg, främst på grund av de ansträngningar som gjorts av bilföretag och batteritillverkare i både kemiska och fysiska aspekter.

Efter födelsen av rena elfordon i början är det naturligt för alla att tävla som har högre batteritid och vars batteritid är lägre, då kommer du att hamna efter. Vid den tiden, förutom den grundläggande fysiska konkurrensen om "vem staplar fler batterier än andra", fanns också en kemisk konkurrens, såsom ternärt batteri från det ursprungliga NCM523 (numret efter NCM avser nickel, kobolt, mangan)%), NCM622 och sedan NCM811. Många tillverkare lägger frenetiskt till "nickel" i batterier för att konkurrera om energitäthet.

Men detta medför mer och mer spontan förbränningstid, vilket har gett larm för branschen. Den blinda strävan efter energitätheten hos själva batterimaterialet kommer i hög grad att påverka säkerheten. Som ett resultat har litiumjärnfosfatbatterier med lägre energidensitet, men säkrare, återvänt till människors synfält. Hittills är andelen litiumjärnfosfatbatterier för elfordon fortfarande större än andelen ternära batterier på marknaden.

Nu när konkurrensen mellan batterierna på kemisk nivå gradvis har avtagit har en ny fysisk konkurrensnivå inletts i branschen. I början var produktionsprocessen för kraftbatteri inte mogen nog, och de producerade batterierna var inte bara mycket ömtåliga, utan också brandfarliga och explosiva, och konsistensen var också relativt dålig. Varför är konsekvens viktigt? Eftersom konsistensen inte är bra kommer battericellen med mindre ström inte bara att minska elproduktionen för hela kraftbatteriet, utan kan också orsaka värme och värme, eller till och med explodera.

Så ingenjörer var tvungna att använda stål- eller aluminiumskal för att bunta ihop cellerna i grupper om 5-6 för att bilda batterimoduler först, och sedan sätta många moduler i batteripaketet. Självklart är det mycket lättare att hålla varje modul konsekvent än så många celler. Samtidigt kan modulskalet också skydda cellerna i viss utsträckning.

Under de senaste åren har dock batteriproduktionsprocessen blivit mer och mer avancerad, och battericellernas konsistens har också förbättrats avsevärt. Modulskalet, som tar upp för mycket utrymme, har blivit mer och mer värdelöst. Det är bättre att installera fler batterier. . Som ett resultat avbröts modulen direkt, och cellerna sattes direkt i batteripaketet, vilket bildade en CTP-batterilösning, det vill säga Cell to Pack, som kringgick modulen. På så sätt kan battericellernas volymutnyttjandegrad förbättras avsevärt. Bladets batteripaket för närvarande som används av BYD tillhör CTP-batterilösningen.

Det är dock tydligt att tillverkarna inte kommer att sluta optimera batteristrukturen, så CTC-tekniken (Cell To Chassis), som är ett ytterligare steg i CTP-tekniken, kom till. På grundval av CTP avbryter CTC inte bara modulkonstruktionen, utan integrerar också batteriet direkt på chassit, och batteristrukturen och chassistrukturen kombineras till en.

Enkelt uttryckt är kroppen, batteriet och chassit integrerade, vilket avsevärt förbättrar batteriets energitäthet, förbättrar effektiviteten och fordonet som helhet blir lättare. Dessa fördelar är målet för alla tillverkare och anledningen till att CTC-tekniken föddes.

Analys av fördelar och nackdelar med integreringsteknik för batterikropp

Fördelar med teknik för integrering av batterikroppen:

Den mest uppenbara fördelen med integrationstekniken batteri-kropp är högre säkerhet, eftersom kroppen och batteriet är helt integrerade och det inte längre är ett enkelt externt batteri.

Sättet att ansluta batteripaket används inte bara ofta i "olja-till-el"-modeller, utan också i vissa modeller baserade på rena elektriska plattformar. Den huvudsakliga orsaken till den utskjutande nedåt är att fordonets vertikala utrymme inte är tillräckligt. Om batteriet inte rör sig ner, kommer sittpositionen för hela kabinen att flytta upp, och huvudutrymmet för föraren och passagerarna kommer att vara extremt komprimerat, så ingenjörsteamet Du kan bara flytta batteriet ner på bekostnad av säkerheten.

Efter att ha använt integrationstekniken för batteri-kropp behöver batteriet inte längre installeras på höljet, och battericellen är integrerad i bilchassiutrymmet som behöver finnas, den vertikala höjden minskas kraftigt, minsta markfrigång förbättras och risken för gnidning av botten minskas kraftigt. Vid denna tidpunkt kan kostnaden för ultrahöghållfast stål sättas på chassit. En annan enorm produktfördel med integration av batteri och karosseri för användarna är att efter att ha komprimerat det värdelösa utrymmet ökar det vertikala utrymmet för passagerare i kabinen, och den totala utrymmesförmågan är närmare bränslefordonets prestanda.

Integrationstekniken mellan batteri och kropp har också långsiktiga och makroeffektiva fördelar för hela branschen: den första fördelen är att integrationen mellan batteri och kropp i hög grad matchas med hela fordonet, eftersom integrationsbatteriet mellan batteri och kropp i sig är en del av kroppen. Den var designad för att vara en perfekt match från början.

Den andra är den integrerade utformningen av batterikroppen, som är mycket mer standardiserad än befintliga batteripaket med olika utseende storlekar och olika interna layouter. Alla celler och stödsystem är mycket modulära och integrerade produkter, som kan anpassas efter behov. Den är utrustad med batteriintegrerade rena elektriska produkter med olika karossstrukturer och olika positioneringsnivåer, så att den också kan uppnå flexibel produktion över hela bilfamiljen.

Den tredje är den höga graden av modularisering och integration som just nämnts. Det är också vanligt för batteriets intelligenta styrsystem och värmehanteringssystem. Dessa två är standardiserade produkter och kan tillverkas flexibelt.

Nackdelar med teknik för integrering av batterikroppen:

Det viktigaste är svårigheten med underhåll och utbyte. Eftersom kroppen är själva batteripaketet, i händelse av en kollision, när kroppen är skadad, kommer batteripaketet också att skadas. Även om olika tillverkare hävdar att deras egen batteri-kropp integrationsteknik är helt säker när det gäller säkerhet, tror jag alla jag känner i mitt hjärta att jag inte är rädd för 10 000.

Samtidigt är byte och underhåll också ett stort problem. På grund av batteriets kärnmaterials elektrokemiska egenskaper kommer batteriet efter en användningsperiod att minska i aktivitet, vilket resulterar i kapacitetsdämpning, vilket påverkar normal användning, och batteriet måste bytas ut vid den tidpunkten. Vid denna tidpunkt kan batteripaketet som är integrerat med chassit inte bytas separat, och chassit kan endast demonteras för att ersätta cellerna inuti. Bearbetningen av batteripaketet kräver dock en fabriksmiljö, och det har också mycket höga krav på installationsteknik. Huruvida den kan uppfylla de tillämpliga säkerhetsstandarderna efter byte kräver också uppföljningstest. På detta sätt, i händelse av ett problem, kostnaden för en modell med integrerad batterikroppsteknik kommer att vara mycket högre än kostnaden för ett separat batteripaket.

En annan nackdel som lätt förbises är värmeavledningen av cellen och förhindrandet av värmediffusion. I det traditionella batteripaketet är cellerna uppdelade i flera steg, och värmeavledningsproblemet kan lösas i flera länkar. I integrationstekniken batteri-kropp grupperas cellerna direkt tillsammans, vilket också föreslår en högre nivå av övergripande termisk hantering. Kräv.

Därför, ur konsumenternas perspektiv, den mest direkta nackdelen med batteri-karosseri integrationsteknik är att denna bil sannolikt kommer att bli en engångsprodukt, och kostnaden för kollision och underhåll är extremt hög, vilket motsvarar att byta bil. Som ett resultat kommer kostnaden för försäkring för en ny bil också att öka. För bilföretag är det ett högre tekniskt krav.

Jämförelse av teknik för integration av batteri och karosseri

Som analyserats ovan kombinerar integrationstekniken batteri-kropp i huvudsak batteriets övre hölje och undervåningen i kroppen till ett. Det låter enkelt, men det är verkligen inte lätt att göra. En av svårigheterna är att täta. När det gäller CTP-teknik bildar batteripaketet och kroppen var och en en förseglad struktur, och den mekaniska anslutningen mellan de två kan uppfylla kraven. I CTC-eran är batteriet och kroppen integrerade med varandra, och de måste samarbeta med varandra för att uppfylla tätningskraven.

Det finns två lösningar i detta skede. En av dem är att integrera två-i-ett-panelen i batteripaketet och använda batteripaketets övre skal för att ersätta en del av strukturen på fordonskarossens nedre våning, först för att uppfylla batteriets tätningskrav och sedan försegla fordonskarossen genom batteriets övre skal; Den integrerade panelen är integrerad i kroppen och undervåningen av kroppen används för att ersätta originalhöljet på batteripaketet. Först uppfylls kroppens tätningskrav, och sedan förseglas batteripaketet genom kroppens nedre våning.

Tesla och BYD har antagit det tidigare systemet. Fördelen är att själva batteriets prestanda kan tillfredsställas, och tätningen mellan batteripaketet och kroppen är relativt enkel, så risken är kontrollerbar;

Om du jämför Tesla med BYD, Teslas plan borde vara mer extrema. Eftersom BYD fortfarande behåller strålen för att installera sätet på karossens struktur, men Tesla avbröt strålen direkt och installerade sätet direkt på batteripaketet.

En annan spelare, Zero Run, valde en annan plan. I teorin kan mer extrem effektivitet och prestanda uppnås på den övergripande nivån, men batteriets struktur demonteras, och det är svårt att försegla batteripaketet med kroppens nedre våning, vilket ökar säkerhetsrisken och minskar produktionsrytmen. Men i själva verket, strängt taget, Leapruns CTC-teknik är inte mogen, eftersom dess batteri fortfarande behåller modulstrukturen, mer exakt namn bör vara MTC (Module to Chassis), den tekniska svårigheten är inte så hög som föreställt sig.

Förutom tätningskraven ligger svårigheterna med integrationstekniken för batterikroppen i utformningen av batteristyrkan och arrangemanget av kylsystem. Med Tesla och BYD som exempel, för att säkerställa hållfastheten, används strukturellt lim som anslutningsschema mellan battericellen och lådan; Dessutom, på grund av det begränsade layoututrymmet, kan endast vattenkylda plattor användas som kylstruktur för batteripaketet.

Kärnan i integration mellan batteri och kropp ligger i integration. När den integrerade designen har antagits är det också likvärdigt med att överge batteriutbytestekniken. Oavsett om det är en enda cell eller ett helt batteri påverkas bekvämligheten och kostnaden för underhåll och utbyte kraftigt. Ökningen av underhållskostnaderna leder vidare till ökade försäkringspremier. minskar batteriets SOH men oförmågan att byta ut batteriet leder till en minskning av retentionshastigheten. Därför måste denna teknik ses dialektiskt.

För närvarande utrustad med teknik för integrering av batteri och kropp

Modeller som för närvarande använder integrationsteknik för batteri och kropp inkluderar: Tesla Model Y, Leapmotor C11 och BYD Seal. Alla tre har sina fördelar:

Modell Y med CTC-teknik + 4680 celler och ett stycke gjutet golv fram/bak minskar kroppsvikten med 10%, ökar batteritiden med 14%, minskar fordonsdelar med 370 och minskar enhetskostnaden med 7%.

Med stöd av CTC-teknik minskar Leapmotor C01 vikten på hela fordonet med 15 kg, ökar karossens vridstyvhet med 25%, ökar karossens vertikala utrymme med 10 mm, ökar batterilayoututrymmet med 14,5%, ökar batterilivslängden med 10% och minskar fordonsdelarna med 20%. 15% minskning av strukturkostnaderna.

Baserat på forskning och utveckling av CTB-teknik har BYD Seal ökat systemvolymutnyttjandegraden för kraftbatteriet till 66%, systemets energidensitet har ökat med 10% och kroppens torsionsstyvhet har nått 40 500 Nm / °. Under förutsättning att fordonets höjd säkerställs minskas karossens höjd med 10 mm.

I uppföljningen, med tekniska genombrott från olika bilföretag och batterileverantörer, kommer antalet modeller utrustade med denna teknik att öka avsevärt.

Kampen mellan teknik för integrering av batterikroppen och teknik för batteribyte

Framför batteri-kropp integrationsteknik utlopp finns det en annan teknik som också utvecklas samtidigt - batteribytesteknik. Självklart är demonteringen av batteriet i modellen med hjälp av batteri-kroppsintegrationstekniken en mycket svår sak, eftersom det är en del av kroppsstrukturen, så denna del av modellen är naturligtvis svår att demontera, och batteribytestekniken är svår att använda i denna del av modellen. Överordnad.

På så sätt står batteribytestekniken på motsatt sida av integrationstekniken mellan batteri och kropp. Dessutom, när batteriet har ett kvalitetsproblem eller åldras och behöver bytas ut, är det säkert en svår uppgift jämfört med traditionella lösningar och utbytbara modeller.

Jag måste erkänna att den nuvarande batteribytestekniken verkligen är det mest idealiska sättet att fylla på energi för rena elfordon. För närvarande kan den långsammaste växeltiden på marknaden styras på cirka 5 minuter. Den senaste fjärde generationens kraftverk Aodong New Energy har insett kraftutbytesprocessen på 20 sekunder, och hela processen tar bara 1 minut. Dessutom liknar batteribytet mer tankningsmetoden för energipåfyllning på språng. Fordonet byts ut omedelbart och de enda faktorerna som bestämmer effektiviteten är batteribytets hastighet och batterilagret.

Batteriutbytestekniken kan dock bara bli den "mest idealiska" energitillskottsmetoden i detta skede. Vi kan svara på det ur tre aspekter: det förflutna, nutiden och framtiden.

I det tidiga skedet av utvecklingen av nya energifordon var energitätheten för hela batteripaketet generellt 20-30kWh, det uppmätta kryssningsområdet var mindre än 200 kilometer, och täckningen av snabbladdningshögar var mycket mindre än användarnas behov. Bekvämt sätt.

I nuläget itereras batteritekniken ofta, och batteribyte kan uppfylla de hårda behoven hos olika slutanvändare för batteritiden. Till exempel hade Weilai initialt två batterikapacitet på 70 och 84kWh, och uppgraderade senare till 75 och 100kWh. Senare planerar företaget att massproducera 150 kWh solid state-batterier, oavsett om det är ES8:s första utgåva 2018 eller den nylevererade ET7:an, uppgradera batteripaket med olika kapacitet enligt olika batterilivslängdskrav. Så det är fortfarande gott.

Men i framtiden, när den uppmätta batteritiden för elfordon överstiger bränslefordonen, och när snabbladdningseffektiviteten för elfordon är densamma som tankningshastigheten, kan batteribytestekniken elimineras på grund av högre kostnader.

Faktum är att kontroversen mellan teknik för integration av batteri-kropp och teknik för utbyte av batteri är i huvudsak motsättningen mellan laddning och batteribyte. Det har alltid varit en hård debatt om fördelarna och nackdelarna med de två laddningssätten och batteribytet i fråga om energitillskott för elfordon, och utvecklingen av dessa två lägen i Kina säger inte att endast en viss teknik utvecklas. Ur kommersiell synvinkel har de två energitillskottsmetoderna för laddning och batteribyte sina egna fördelar och marknader, och båda lägena tar hänsyn till lönsamhetsmodellens genomförbarhet.

Därför är detta, från konsumenter till bilföretag, till leveranskedjan, en helt genomförbar sluten affärskedja, och det finns fortfarande mycket utrymme för förbättringar i den framtida planeringen för båda parter. Du behöver inte vara besatt av laddning och batteribyte. Vilket är bättre och vem som är sämre, vem som är bra och vem som är dålig.

Skriv i slutet

Faktum är att integrationstekniken mellan batteri och kropp bör ses dialektiskt som med all ny teknik. Det är inte att säga att en bil utrustad med batteri-karosseri integrationsteknik nödvändigtvis är bra, eftersom denna teknik är en teknik som testar graden av systemintegration. Utan stark design och systemstöd är integration mellan batteri och kropp svårt att utnyttja sina fördelar. Även om teknik för integration av batteri och kropp avsevärt kan minska kostnaderna för en hög kapacitet, standardiserad modell som Tesla Model Y. Det är dock svårt att säga om den inhemska BYD Seal och Leapmotor C01 kan användas som en enda explosiv modell.

Ur en annan synvinkel är det inte nödvändigt att hype hur avancerad och svart teknik batterikarossens integrationsteknik är, trots allt beror om en bil är bra eller inte på individens verkliga körupplevelse. Även om integrationstekniken mellan batteri och kropp inte används, så länge den har god körkvalitet, bra batteritid och enkelt och bekvämt underhåll, är det fortfarande en bra ren elbil.