零跑科技,这次真的实现领跑了。
4月25日,零跑科技正式对外发布其在智能动力领域的最新技术成果——CTC电池底盘一体化技术。计划于年5月亮相,并于8月正式上市的零跑C01将成为全球首款搭载CTC技术的量产轿车。
目前,主流的动力电池上车流程是通过将电芯组成模组,再将模组集成进电池包,最后将电池包装进车辆的底盘之中。
零跑CTC(Cell-to-Chassis)技术可将电池、底盘和下车身进行集成设计,简化产品设计和生产工艺,取消了电池包这一结构。通过减少冗余的结构设计,新技术有效地减少了零部件数量,在提升空间利用率和系统比能的同时,将车身与电池结构互补,使电池抗冲击能力及车身扭转刚度得到大幅度提升。
官方信息显示,得益于CTC技术的支持,零跑C01搭载同级最大的90kWh动力电池,续航里程可达km,较传统技术提升10%。同时,该产品的车身扭转刚度达到Nm/deg以上,较行业主流水平提升25%。
在CTC技术发布会现场,零跑科技董事长朱江明宣布,将对智能动力CTC技术免费开放共享,与全行业共享全域自研最新成果。
(零跑科技董事长朱江明/图源:零跑科技官方)
“一个人可以走得更快,一群人才能走得更远。”朱江明对于开放技术的原因解释道,行业崛起并不是一家企业的事情,交流、互联才是中国汽车赶超全球的关键。所以,零跑科技拒绝“闭门造车”。
CTC技术的落地对行业意味着什么?消费者又能从中获得什么?首次完成相关技术量产落地的为何是零跑科技?本文将为这一系列问句画上句号。
动力电池进入3.0时代
在动力电池领域,目前主要有两大技术进化路线,分别为材料路线和工程技术路线
材料路线主要依赖于物理、化学层面的材料基础学科领域的突破,来解决电池在能量密度、循环寿命以及安全性等方面的痛点。无钴电池、固态电池等技术虽然角度不同,但都是从材料方面进行研究。
自新能源汽车市场出现至今,动力电池在电芯、正负极等材料等领域确实取得了不小的提升。但随着时间的推移,相关技术在近两年的发展明显降速,距离实现革命性的技术突破和量产落地更是还有不小距离。
在材料领域发展降速的当前,基于现有电池材料技术,通过工程技术手段改善和提升电池性能,就成为了行业内另一个重要研究方向。
(动力电池技术进化路线/图源:零跑科技官方)
从技术革新的角度来看,动力电池在工程技术方面的已经走过了三个时代:传统标准化模组为代表的1.0时代,CTP(CelltoPack)技术为引领的2.0时代和刚刚由零跑科技拉开帷幕的3.0时代。
最初的1.0时代,即传统的标准化模组时代,是从新能源汽车刚刚出现便开始采用的工程设计模式。彼时,受限于技术条件,动力电池有三层结构,即电芯、模组、电池包。电动汽车上所使用动力电池都是由电芯组成模组再组成电池包,并安装在底盘上。
传统的标准化模组电池包本就复杂、笨重,再加上当时的电动汽车多为油改电车型,电池布置受限,整车性能难如人意。此后,相关电池制造商开始在电池结构上探索创新机会。
年,宁德时代CTP电池、比亚迪“刀片”电池引起行业热议,而这两种电池的原理相同,都是在原有电池的基础上,通过单体设计和集成形式的优化,将原有的“单体→模组→电池包”的三层结构,改进为“大单体→电池包”的两层结构。
随着CTP技术的诞生,动力电池技术进入大模组为主的2.0时代。目前,整个行业尚处于从标准化模组加速向CTP技术的过渡进程中。由于在结构、性能、量产等方面的优势,CTP技术自诞生起就快速在市场获得认可,正逐渐成为行业主流。
如今,动力电池正处于由1.0时代走向2.0时代的过程中。然而,在CTP技术尚未完全普及之时,CTC技术已出现在很多新能源车企的技术路线图中。不过由于技术难度太大,相关技术大都处于车企的实验室之中,无法用于量产车。
如今,零跑科技正式宣布将无电池包CTC技术推向量产车,可以说是引领全球动力电池产业进入3.0时代的里程碑式事件。
为什么是零跑?
中国已连续多年稳居新能源汽车产销量最大市场,甚至占据全球接近一半的市场规模。得益于此,中国也诞生了大量优秀的动力电池制造商,比如宁德时代、比亚迪、国轩高科、中航锂电等企业在年的装机量均位居全球前十。
此前,动力电池领域的技术革新均由这些优秀的动力电池厂商主导。然而,到了无电池包CTC技术时代,为何首次发布的却是一家车企?
实际上,动力电池厂商的技术优势主要集中在电芯层面,车身结构相关技术无疑是掌握在真正造车的主机厂手中。
取消电池包,理念非常容易理解,但落地却十分艰难。这意味着CTC技术需要将电池与车身进行紧密结合,这意味着直接改变新能源汽车的车身结构,对于车身技术开发带来了巨大挑战。基于这一逻辑,相关技术由车企率先推出也不难理解了。
(零跑CTC技术重要时间节点/图源:零跑科技官方)
车企千千万,部分车企甚至有百年的造车经验,为何首次推出无电池包CTC技术的会成立仅7年的零跑科技?这其中有偶然性,也有必然性。
“偶然性”主要体现在两方面:
一方面,作为零跑科技掌舵者的朱江明早在年就从智能手机电池集成方式获得灵感,认为电动车也能通过机身一体化让动力电池在性能和轻薄两方面都得到优化。
另一方面,工程师出身的朱江明非常“执拗”。基于自身多年研发经验,他在面对大量反对意见时仍坚持自己的想法,并组织跨部门的项目组,亲自监督项目推进。
必然性则在于,零跑科技自成立伊始就坚持“全域自研”的造车理念,希望将所有核心技术都掌握在自身手中。在汽车产业进入智能化时代,该公司的全域自研领域主要划分为智能座舱、智能驾驶和智能动力。而CTC技术就是智能动力方面的最新技术成果。
“全域自研”的理念,让零跑科技能够更早地发现相关技术,更早地付诸实践,也能长期坚持应对技术挑战而不退缩。
汽车工程的复杂性极高,每一个结构优化几乎都是“牵一发而动全身”。而零跑身前又没有任何可供借鉴的先例,也没有资料可查,摸索过程中遇到的困难可想而知。
“我们的底盘、车身、电池工程师每天都工作在一起,相互协调解决问题。在经历了多年时间后,相关技术问题才得到彻底解决。”零跑科技电池产品线总经理宋忆宁表示。
年,零跑科技终于完成了CTP大模组方案的设计,成为行业内的最早完成相关设计的车企之一。年至年,经历了两版CTC技术的工程实践方案后,朱江明的设想才初步得到了实现。
在随后的年,通过不断试验论证和改进后,CTC电池底盘一体化量产方案才终于实现落地。而在年,搭载这款电池的车型终于要出现在消费者面前了。
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让零跑科技费花费6年时间,调动多个部门精兵强将,费尽九牛二虎之力最终实现量产的CTC技术究竟有多强?
零跑科技推出的CTC技术和传统电动车电池包的结构完全不同,因为涉及气密性、安全性等方面的问题,该结构既需要集成化,又要相对模块化。
借助CTC双骨架环形梁式结构,零跑CTC技术将电池骨架结构和底盘车身结构合二为一,让整体结构效率更高,实现扭转刚度比传统电池包车型提升25%。
此外,CTC技术借用底盘基本结构,利用车身纵梁、横梁形成完整的密封结构,实现了对动力电池气密性方面的保证。气密性不足可能导致动力电池出现漏液的问题,降低电池寿命,甚至造成安全隐患。零跑无电池包CTC技术可以通过行业最高级别的IPX8、IPX9K防水试验,而国家标准仅为IPX7。
(零跑CTC电池结构/图源:零跑科技官方)
硬件只是一方面,零跑科技还为CTC技术进行了软件创新。针对CTC电池,该公司推出了行业首创的基于BMS和云平台线上线下相结合的AIBMS大数据智能电池管理系统。新系统融合了大数据和AI深度学习等相关工具,提供触达电芯级别的实时云端安全保护。
零跑AIBMS主要拥有六大功能:数据监测、安全预警、使用统计、车网互动、提升电池寿命和电池经济性管理。
AIBMS可以对动力电池进行电芯级的BMS在线监控和云端大数据监控。基于对历史故障的深度学习,新系统可对故障进行提前预警。借助大数据,新系统可识别出电池是否存在乱用、滥用、错用等情况,从而对电池使用SOC范围、功率等进行优化。
借助AIBMS,零跑科技可以打通车主APP和车辆电池信息,把电池状态实时反馈给车主。此外,该系统还可以借助离群监控识别为CTC电池提供短板电芯保护方案,基于惯性数据的强化学习帮助CTC电池优化能源分配。
借助结构优势和软件特性,CTC技术将作为零跑科技新生代车型的能量母体,并将持续进化。基于CTC技术打造的电池将拥有高适配和强扩展两大特点:
“高适配”主要体现在两大方面:一方面,新技术可以让电池与整车匹配度更高,快速实现柔性化批量生产;另一方面,高度集成化和模块化的电池将可以跨平台适配各级别不同品类的车型。
“强扩展”主要是指CTC技术将可以兼容智能化、集成化热管理系统。未来,相关电池可兼容V高压平台,支持kW超级快充。
总之,当前所看到的零跑无电池包CTC技术只体现了一部分的优势。零跑CTC技术还有巨大的成长空间,零跑科技未来将会在更多层面不断推进相关技术的升级。
我为何买CTC技术车型?
从上面的介绍来看,零跑CTC技术更多的利好仿佛是针对车企。实际上,对于选择CTC技术的消费者来说,获得的好处也并不少。
CTC技术为消费者带来最直观的好处就是续航里程提升。相比传统方案,CTC方案能够在同样尺寸的电池装载空间多装14.5%的电池,并且提升保温性能,从而带动能耗经济性的提升,缓解冬季掉电问题。
软硬件的结合,使得搭载CTC技术的车辆续航综合里程增长10%。零跑C01搭载了90kWh的动力电池,并获得km的同级最高续航里程。作为对比,同级别销量冠军比亚迪汉的最大电池容量为85.4kWh,而销量亚军小鹏P7的最大电池容量为80.9kWh。
此外,基于结构更优的硬件,CTC技术也可以支持在软件层面创造更高的价值,提升充电的效率。据零跑科技介绍,CTC技术未来还可以支持V超级快充,有望实现“充电5分钟,续航超km”的“加油式”充电。
(零跑CTC技术优势/图源:零跑科技官方)
CTC技术也可以让车辆变得更加安全。搭载零跑CTC技术的零跑C01完成了近30多项电池安全试验,并全部通过。其中,有8项测试的表现远超国家标准。比如,相关技术可以在加热、火烧,甚至5米高空跌落的情况下实现不起火、不爆炸。
在结构优化带来的被动安全提升的同时,AIBMS还会为CTC电池提供全时主动守护,并允许用户在手机APP实时查看电池状况,并不断通过OTA实现电池使用的不断优化,让消费者对于动力电池安全更加放心。
CTC技术的搭载还可以让车身的扭转刚度提升25%至Nm/deg以上,轻量化系数达到2.4,提升20%。目前,行业的钢混结构的车身扭转刚度大都在00~Nm/deg之间。近日上市的某车型已将超过20Nm/deg的车身扭转刚度作为重要卖点。车身扭转刚度越高,抵御共振能力就越强,意味着整车能够拥有更加出色的驾控性能,更好的底盘响应效率,对NVH性能也能有所助益。
此外,得益于消除电池包与车身之间的安装间隙,CTC技术可以帮助车辆将垂直空间增加10mm,让消费者获得更舒适的高度空间以及更优秀的车身姿态,优化驾乘体验。
根据零跑科技的规划,该公司后续所有的产品都会采用无电池包CTC技术,并实现平台化应用。随着相关技术的对外开放,不仅是零跑科技,更多汽车品牌旗下的产品将加入无电池包CTC朋友圈,为更多消费者带来更长续航、更强性能、更高安全、更大空间的用车体验。
结语
在动力电池材料发展陷入瓶颈的当前,全球正在寻找新的技术发展方向。目前,特斯拉与松下合作的已开始装载上车,而LG、三星韩国电池厂商也对新能源汽车市场虎视眈眈,并借助现代起亚不断向全球各大市场渗透。
而自CTP技术之后,中国动力电池产业已有一段时间未推出可量产的创新产品。零跑无电池包CTC技术的发布提前开放,无疑将有利于推动中国动力电池行业继续保持全球竞争力。
随着CTC技术的开放,一方面可以广泛提升相关技术的应用,获得更多车企以及消费者的了解和认可,另一方面也可以助力CTC技术的研发。更多企业参与到CTC技术中来,可以让大家在原有的技术基础上继续优化,促进更多创新,反哺行业和零跑科技自身。
目前市场上还存在其他动力电池装载方式,包括换电模式和滑板底盘技术。在零跑科技看来,换电模式需要国家标准才能推进,而滑板底盘则更适合皮卡、大型SUV等非承载式车身产品。
当前,动力电池产业也处在不断变革之中,未来是否属于CTC仍无法给出确定的答案。但是零跑CTC技术的出现,至少给了行业一个从成本、结构、用户便利性等方面显得更有未来的新选择。