都说底盘一体化强,究竟强在哪里?

底盘一体化这个概念是在新能源电动车上面提出来的,早期的新能源汽车基本上都是油改电,就是把油车拿过来,把发动机,变数箱,油箱,排气管都给砍掉,然后在这基础之上在布置电池,电机。早期的电池包都是奇形怪状,有“工”字形的,"T"字形的。这种电池包呢,说不好听的就是混弄洋鬼子,凑合着用,无论是安全性呢,还是电池的能量密度,都是很低的。这种油改电的车,尽量不要去买。主机厂为了追求更高的电池能量密度,更多的续航,演变成了电池包跟底盘一体化设计,这是一种全新的设计,整车所有的设计基本都要围绕着电池包这个核心零部件来展开。将电池包进行模块化设计,平铺在车辆的底盘上,以最大限度获得可用空间,调整整车的重心位置,同时还可以利用电池包的结构来加强底盘的强度和刚度,也可以利用整车的框架强化对电池包的结构防护。最早采用这种方案来做整车设计的是特斯拉,因为特斯拉没有做油车的经验,它的一出场就直接开创了电池包底盘一体化技术,在特斯拉的成功指引下,大众和通用等车企也纷纷跟进,推出了自己的一体式电动汽车产品解决方案。比如我们熟悉的大众MEB平台,通用的奥特能平台都是采用电池包底盘一体化技术。大众的MEB 平台具有较强的扩展性。这意味着,大众的设计师可以通过改变轴距、轮距以及座椅布局,以应用于更多种类的车辆制造。而安装在底盘上的电池组则尤其引人瞩目,由于完全模块化设计,它允许工程师按照适用车辆的类型来调整电池组的数量和大小,从而满足不同车型的需求。早期的电池包底盘一体化技术都是用CTM(cell to module), cell 指的是电芯,M指的是电池模组,那会的电池模组是由电芯构成的,然后在把电池模组放进电池包内,最后把电池包安装在整车地盘上。上图就是普通的电池模组,没想到吧,一个电池模组由那么多零件组成,通常来说一个电池模组主要是由电芯,气凝胶,隔热板,端板,侧板,上盖,低压柔性采样线路板,电芯铜牌,高压铜牌端子,低压端子,高压端子保护盖,低压端子保护盖,等一系列零部件组成。电芯的作用就是提供电量。高压铜牌的作用是把电芯串联或者并联起来,低压柔性采样线路板的作用是采集电芯的电压,电流,温度等信息传输给BMS.端板跟侧板的作用是固定电芯用的,高压端子的作用是将电池模组的高压输送出去,高压端子要接高压线束,或者高压busbar,低压端子的作用是把电池电压,电流,温度等信息传输到BMS,一般接低压线束

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都说底盘一体化强,究竟强在哪里?

底盘一体化这个概念是在新能源电动车上面提出来的,早期的新能源汽车基本上都是油改电,就是把油车拿过来,把发动机,变数箱,油箱,排气管都给砍掉,然后在这基础之上在布置电池,电机。

早期的电池包都是奇形怪状,有“工”字形的,"T"字形的。这种电池包呢,说不好听的就是混弄洋鬼子,凑合着用,无论是安全性呢,还是电池的能量密度,都是很低的。这种油改电的车,尽量不要去买。

主机厂为了追求更高的电池能量密度,更多的续航,演变成了电池包跟底盘一体化设计,这是一种全新的设计,整车所有的设计基本都要围绕着电池包这个核心零部件来展开。

将电池包进行模块化设计,平铺在车辆的底盘上,以最大限度获得可用空间,调整整车的重心位置,同时还可以利用电池包的结构来加强底盘的强度和刚度,也可以利用整车的框架强化对电池包的结构防护。

最早采用这种方案来做整车设计的是特斯拉,因为特斯拉没有做油车的经验,它的一出场就直接开创了电池包底盘一体化技术,在特斯拉的成功指引下,大众和通用等车企也纷纷跟进,推出了自己的一体式电动汽车产品解决方案。



比如我们熟悉的大众MEB平台,通用的奥特能平台都是采用电池包底盘一体化技术。


大众的MEB 平台具有较强的扩展性。这意味着,大众的设计师可以通过改变轴距、轮距以及座椅布局,以应用于更多种类的车辆制造。而安装在底盘上的电池组则尤其引人瞩目,由于完全模块化设计,它允许工程师按照适用车辆的类型来调整电池组的数量和大小,从而满足不同车型的需求。

早期的电池包底盘一体化技术都是用CTM(cell to module), cell 指的是电芯,M指的是电池模组,那会的电池模组是由电芯构成的,然后在把电池模组放进电池包内,最后把电池包安装在整车地盘上。

上图就是普通的电池模组,没想到吧,一个电池模组由那么多零件组成,通常来说一个电池模组主要是由电芯,气凝胶,隔热板,端板,侧板,上盖,低压柔性采样线路板,电芯铜牌,高压铜牌端子,低压端子,高压端子保护盖,低压端子保护盖,等一系列零部件组成。

电芯的作用就是提供电量。

高压铜牌的作用是把电芯串联或者并联起来,低压柔性采样线路板的作用是采集电芯的电压,电流,温度等信息传输给BMS.

端板跟侧板的作用是固定电芯用的,高压端子的作用是将电池模组的高压输送出去,高压端子要接高压线束,或者高压busbar,低压端子的作用是把电池电压,电流,温度等信息传输到BMS,一般接低压线束.电芯直间还会布置气凝胶跟隔热板,其目的是隔热用的,在发生热失控的时候,会阻断热量的传播。

早期国内的电池都是这么设计的,技术也很成熟,但是呢,零部件太多了。其实目前还有很多主机厂采用电池模组的设计。 后来呢,大家都发现,电池模组呢,零部件实在是太多了,体积也大,而电池包的体积是固定的,真正有效的就是电芯,能不能把电芯直接放到电池包里面,这样呢既节省了成本,减去了很多非必要的零部件,又在有限的空间内塞进了更多的电芯,整个单位体积的能量密度就提升了,这就是CTP(Cell To Pack)

CTP(Cell To Pack)

其实特斯拉是CTP的鼻祖,特斯拉把圆柱电池集成了4个大模组,虽然不是严格意义上的CTP,但是特斯拉开启了CTP技术的先河。严格意思上的CTP是无模组设计,就是单纯的把电芯放入电池白中,特斯拉在集成化方面,在成本控制方面是出了名的大师。

CTP的设计跟模组的设计思路完全不同,可以说是技术上的完全创新。之前有模组设计的时候,电池是通过端板或者侧板固定在电池包的梁上,现在模组取消了,光秃秃的电芯是无法固定的,只能被迫用胶粘连,那个胶水可不是普通的胶水,那个胶水凝固之后特别硬,还可以加速导热,当然价格也是不菲。

只要提到CTP,比亚迪的刀片电池,跟宁德时代的麒麟电池肯定绕不过去,CTP的最大优势就是单位体积的能量密度变高了,因为同体积塞进了更多的电芯,同时也降低的成本,因为省去了模组很多不必要的零件。比如模组的端板,侧板,高压端子,低压端子,模组上盖,还可以省掉大量的螺栓。相信没有企业会拒绝CTP这样的技术,既提高了能量密度又降低了成本。


麒麟电池CTP 麒麟电池的整体思路是电芯倒置,电芯倒置有个好处就是一旦发生热失控,电芯的火焰是朝下喷的,电芯发生热失控瞬间喷出的火焰温度最高可以达到1200℃,这个温度击穿电池包足够了,朝下布置电芯可以最大程度的保护乘客,也是为后面CTC/CTB技术做铺垫。冷却水板的布置倒是挺友好的,直接布置在电芯中间,这样布置增加了与电芯的接触面积,更有利于热扩散。

比较困难的是电芯铜牌跟低压柔性采样板的布置。因为电芯朝下布置了,得事先把高压铜牌预埋到电池包底,然后把电芯放置到高压铜牌上,利用电芯的重力,使电芯的正负极压紧高压铜牌,低压柔性采样板基本上也是这个布置思路。同时也要预留出排气通道,一旦发生热失控,得让高温高压顺利的排放到包外。

特斯拉的圆柱电池是朝上的,是可以焊接的,传统模组设计的电芯与电芯之间的连接也是焊接的,电芯朝下的布置是没有空间焊接的。麒麟电池是如何实现电芯与电芯之间的连接的,这个大家都不晓得,宁德时代也没有去公布这些具体的设计细节。

刚刚说到CTP的电芯固定基本上都是用胶粘。传统的模组都是固定在电池包的梁上,电池包的底板是不承受力的,其实电池包的底盘也曾受不了力,会给压坏的。同样的,CTP电芯的固定也得是通过梁来曾受重力,底板是不可以曾受力的,那么如何实现把那么多的电芯直接粘接到梁上呢,这个对工厂的工艺能力是个很大的挑战。

宁德时代应该会为麒麟电池单独建立一条产线,因为麒麟电池的整体设计思路跟传统的电池模组完全不同,单独建立一条产线就得投入很大的成本,带来的后果就是搭载麒麟电池的车都不会便宜的,厂家最终都会把这些成本转嫁给消费者。

宁德时代董事长曾毓群说过无麒麟不高端,高质量发展高端车型将来都是麒麟的的优质客户群。言外之意就是麒麟电池只会用在高端车型上,我的观点是麒麟电池的成本将会很高,用在高端车型上会分摊成本。其实麒麟电池更适合用在低端小车上,这样可以大大的提高小车的续航里程,没想到麒麟电池看不上低端小车。

CTP技术于主机厂,电池厂而言就是为了降成本,于消费者而言,就是电池包出了问题,哪怕是坏了一个电芯,都是没法维修的,因为电池包里全部灌满了胶水,根本没法维修,售后成本会非常的大。电动车电池包的成本占据了整车成本的30%左右。可以这样理解一台20万的电动车,其电池的成本基本上就在6W左右,如果说换一个电池包,估计没有15/16万是下不来的,那么届时,保险的费用会非常高,这些隐形的成本消费者都是看不到的,当然,你买车的时候,4S店的销售肯定也不会跟你说的。至于厂家CTP节省下来的成本会不会让给消费者,那就得看厂家是不是有良心了。 比亚迪刀片电池CTP 相对于宁德时代的麒麟电池CTP,比亚的的刀片电池CTP就简单多了。比亚的刀片电池把电芯的正负极布置在侧边,布置在侧边的好处是电芯与电芯之间可以通过焊接的方式连接在一起,也方便低压采样柔性板的布置。

同样的只要是CTP设计,结构胶是必不可缺少的,比亚迪的刀片电池也是通过结构胶粘连在一起,然后粘贴到电池包梁上面,只有电池包的梁可以承重,电池包底板是不可以承重的。

可以看出比亚迪的刀片电池的成本肯定是低于麒麟电池的,但是麒麟电池代表着CTP的高端技术。 CTC(Cell To Chassis)

CTC就是在CTP的基础之上,把电池包的上盖跟车身底板集成在一起,你可以理解成为电池包没有上盖了,或者车身没有底板了,座椅下面直接就是电池包。 CTC的优势就是省成本,把车身底盘那么大的一块材料省下来了,能省不少钱呢,同时呢Z香高度也减少了,这个更有利于轿车的电池吧布置。

CTC还有一个优势就是提升了车身的整体刚度,比亚迪海豹CTC技术,车身整体刚度为40500N/m,车身扭转刚度越高意味着车辆在各种工况下的扭转变形越小,车辆在转弯的时候侧向支撑更足。 CTC的难点在于,电池包跟整车的密封,这个是最难的,之前只需要考虑电池上盖的密封就可以了,上盖可以做的非常平整,用上密封泡棉就能保证密封。CTC就不同了,这得需要车身做的很平整,这对车身的制造精度要求更高了,这样才能保证电池包的密封。

总结:
于车企而言,会继续推进CTC,原因是降成本,因为CTC真的会节省很多零部件,同时产线也会节省很多装配工序,节省很多时间。
于消费者而言,除了增加售后的成本之外,真的没啥优势了,至于说主机厂降下来的成本能不能让给消费者就得看主机厂有没有良心了,毕竟主机厂是赚钱的,而不是来做慈善的。当然也不排除在当下新能源汽车越来越内卷的情况下,会有主机厂把新能源汽车价格压的很低。



来源:知乎 www.zhihu.com
作者:王大富

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