【摘要】

• CTC（Cell to Chasis）技術(shù)目前正處于從概念到量產(chǎn)的階段。2020年9月特斯拉在電池日上發(fā)布了4680電芯、CTC技術(shù)和一體化壓鑄技術(shù)，并宣布其柏林工廠(chǎng)將采用CTC技術(shù)生產(chǎn)Model Y。2022年3月，零跑科技發(fā)布了旗下第四款車(chē)型C01，預(yù)計(jì)4月首發(fā)，6月預(yù)售，8月上市，或?qū)⒊蔀槭卓畲钶dCTC電池技術(shù)的量產(chǎn)車(chē)型。

• 當(dāng)技術(shù)尚處于概念階段的時(shí)候，往往看來(lái)起來(lái)比較遙遠(yuǎn)；但當(dāng)技術(shù)開(kāi)始落地時(shí)，進(jìn)展往往會(huì)超出預(yù)期。以下主要對(duì)布局和計(jì)劃應(yīng)用CTC技術(shù)的公司及其相關(guān)的技術(shù)方案進(jìn)行了進(jìn)一步梳理。

• 從目前的進(jìn)展上看，特斯拉、Canoo和零跑處于量產(chǎn)/準(zhǔn)量產(chǎn)階段，而三者的技術(shù)方案有所差別：

• 特斯拉的方案：取消模組設(shè)計(jì)，直接使用電芯進(jìn)行集成，并取消座艙底板，取代以電池上蓋；

• Canoo的方案：將模組布置在底盤(pán)中間由縱橫梁構(gòu)建的隔間內(nèi)，通過(guò)支架的上蓋和底板對(duì)模組進(jìn)行密封；

• 零跑的方案：采用了模組集成的方式，去掉電池包的上蓋，將電池包的其他部分與整車(chē)底盤(pán)集成。

• 除了特斯拉、Canoo和零跑之外，整車(chē)企業(yè)如比亞迪、大眾、沃爾沃、福特，電池企業(yè)如寧德時(shí)代、LG，創(chuàng)業(yè)公司如悠跑科技等，均在CTC技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用上有所布局。

• 隨著越來(lái)越多的企業(yè)研發(fā)、布局、應(yīng)用CTC技術(shù)，CTC技術(shù)有望加速實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的量產(chǎn)應(yīng)用。

1）特斯拉

• 電池既是能源設(shè)備，也是結(jié)構(gòu)本身。在2020年9月的電池日上，特斯拉發(fā)布了全新的整包封裝技術(shù) CTC（Cell toChassis），即取消Pack設(shè)計(jì)，直接將電芯或模組安裝在車(chē)身上。應(yīng)用CTC技術(shù)后的新架構(gòu)是物理層面的創(chuàng)新，將電池組作為車(chē)身結(jié)構(gòu)的一部分，連接前后兩個(gè)車(chē)身大型鑄件，取消原有座艙底板，取代以電池上蓋，座椅直接安裝在電池上蓋上。

• CTC技術(shù)有助于將車(chē)輛的結(jié)構(gòu)平臺(tái)進(jìn)一步單元化，從而進(jìn)一步降低制造成本。馬斯克曾表示，采用了CTC技術(shù)后，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%。

• CTC技術(shù)并非僅適用4680電芯，同樣適用其2170電芯，預(yù)計(jì)未來(lái)還會(huì)兼容其它尺寸電芯。根據(jù)柏林工廠(chǎng)開(kāi)放日釋放的信息，特斯拉柏林工廠(chǎng)將采用CTC技術(shù)生產(chǎn)Model Y。

座椅直接安裝在電池上蓋上：

電池組作為車(chē)身結(jié)構(gòu)一部分，前后鏈接大型鑄件：

特斯拉4680

特斯拉的4680 structure battery方案具有以下特點(diǎn)：

• 4680 電芯正極朝上放置，從車(chē)身橫向布置，電芯采用側(cè)面冷卻的方式；

• 通過(guò)膠粘劑填充電芯上下以及電芯之間的距離，提高整個(gè)電池系統(tǒng)的強(qiáng)度、剛度和抗扭、抗剪切力，膠除了結(jié)構(gòu)連接之外，對(duì)導(dǎo)熱也起到一定阻隔的效果；

• 電池的上蓋涵蓋了密封電池和車(chē)身地板的兩個(gè)功能，由多個(gè)結(jié)構(gòu)加強(qiáng)結(jié)合在一起，前排座椅的承載結(jié)構(gòu)所在箱蓋有加強(qiáng)設(shè)計(jì)，座椅承載件橫向布置，對(duì)整車(chē)橫向碰撞起到加強(qiáng)作用；

• 該方案屬于承載式車(chē)身技術(shù)路線(xiàn)，是將電池框架與車(chē)身下車(chē)體集成，在裝配時(shí)在上方整個(gè)車(chē)身完成裝配（車(chē)身+前鑄件+后鑄件）后，再將structurebattery 與車(chē)身完成連接。

4680電芯正極朝上放置：

座椅承載結(jié)構(gòu)的加強(qiáng)設(shè)計(jì)：

2）Canoo

• Canoo在2019年即推出了滑板式底盤(pán)，并提出將電池和底盤(pán)合二為一的方案。

• Canoo采用的滑板式底盤(pán)結(jié)構(gòu)中，并沒(méi)有設(shè)計(jì)單獨(dú)的動(dòng)力電池包，而是將動(dòng)力電池組與底盤(pán)融為一體，在減輕底盤(pán)重量的同時(shí)也可以降低一部分成本。

• Canoo目前推出了三款車(chē)型，分別是CanooLifestyle Vehicle、Muti-Purpose Delivery Vehicle和Pickup Truck，均基于其滑板底盤(pán)式純電平臺(tái)開(kāi)發(fā)。

Canoo的滑板式底盤(pán)及應(yīng)用的車(chē)型：

• 不同于特斯拉將電芯直接集成到底盤(pán)的方案，Canoo的方案是將模組集成到底盤(pán)。

• 從公布的專(zhuān)利看，Canoo的方案主要是將模組布置在底盤(pán)中間，由縱橫梁構(gòu)建的隔間內(nèi)，前后四個(gè)模組沿軸向、中間四個(gè)模組沿橫向：

• 兩側(cè)模組沿著軸向方向進(jìn)行布置，這樣可以作為底盤(pán)的縱向結(jié)構(gòu)件，增強(qiáng)底盤(pán)的剛度，以抵抗在前后碰撞時(shí)造成的形變；同樣，中間的模組橫向進(jìn)行布置，可以增強(qiáng)在側(cè)碰時(shí)的剛度，抵御側(cè)碰帶來(lái)的形變。

• 由于沒(méi)有電池箱體，對(duì)模組的密封與防護(hù)由支架的上蓋和底板來(lái)完成。Canoo將支架與模組密封起來(lái)。此外為了加強(qiáng)對(duì)底部沖擊的防護(hù)，在底板的外面增加一層底部防護(hù)板。

Canoo的模組集成方案：

Canoo通過(guò)上蓋和底板密封和防護(hù)模組：

3）零跑汽車(chē)：

• 2022年3月，零跑汽車(chē)發(fā)布旗下第四款車(chē)型C01，定位純電中大型轎車(chē)，或?qū)⒊蔀槭卓畲钶dCTC電池技術(shù)的量產(chǎn)車(chē)型，預(yù)計(jì)4月首發(fā)，6月預(yù)售，8月上市。

• CTC電池底盤(pán)一體化技術(shù)的量產(chǎn)，標(biāo)志著零跑的動(dòng)力電池技術(shù)經(jīng)過(guò)VDA標(biāo)準(zhǔn)化模組（1.0時(shí)代）、 CTP大模組（2.0時(shí)代）后，進(jìn)入了3.0全新時(shí)代。

• 根據(jù)零跑的發(fā)布，CTC 電池底盤(pán)一體化技術(shù)將電池與下車(chē)身、底盤(pán)進(jìn)行集成設(shè)計(jì)，讓零部件數(shù)量減少20％，結(jié)構(gòu)件成本減低15％，整車(chē)剛度提高25％，簡(jiǎn)化了總裝工藝，高度集成化和模塊化。

零跑的電池技術(shù)迭代過(guò)程：

結(jié)合零跑的專(zhuān)利以及其公布的CTC示意圖看，我們認(rèn)為零跑的CTC方案主要有兩個(gè)特點(diǎn)：①模組集成；②去掉電池包上蓋與整車(chē)集成。

• 模組集成：零跑的方案并沒(méi)有做電芯直接集成，而是采用了模組集成的方式。該方案在目前階段更容易實(shí)現(xiàn)，此外能夠具備較好的維修性。

• 去掉電池包上蓋與整車(chē)集成：零跑的CTC集成方案是去掉電池包的上蓋，但電池包其他部分、以及與整車(chē)的裝配、固定是基本不變的。該方案下整車(chē)的裝配線(xiàn)，工藝等不需要做大的調(diào)整，可以繼續(xù)沿用；但由于少了上蓋，整包的密封和對(duì)乘員艙的熱失控需要加強(qiáng)。

零跑的CTC方案：

4）比亞迪：

• 2021年9月8日，比亞迪發(fā)布全新e平臺(tái)3.0。e3.0平臺(tái)全系標(biāo)配刀片電池，通過(guò)電池車(chē)身一體化、純電專(zhuān)屬傳力路徑強(qiáng)化電動(dòng)汽車(chē)的車(chē)身強(qiáng)度，讓燃油汽車(chē)結(jié)構(gòu)的上限成為電動(dòng)汽車(chē)的下限。

• 發(fā)布會(huì)上還公布了基于純電專(zhuān)屬e平臺(tái)3.0中型平臺(tái)打造的全新概念車(chē)ocean-X，并宣布o(jì)cean-X上會(huì)采用電池車(chē)身一體化技術(shù)。

• 海豹作為e3.0平臺(tái)將要推出的最重磅的車(chē)型之一，預(yù)計(jì)也將搭載電池車(chē)身一體化技術(shù)。而根據(jù)新出行的報(bào)道，從目前 CTC 技術(shù)基礎(chǔ)來(lái)看，采用 CTC 技術(shù)的車(chē)型相較于 CTP 技術(shù)，電池容量將比后者高出 5%-10% 的區(qū)間。

5）大眾集團(tuán)：

• 2021年7月，大眾集團(tuán)在Power Day上宣布將采用Cell2 toPack（CTP）以及Cell to Car（CTC）技術(shù)。

• 在此前的大眾集團(tuán)高壓系統(tǒng)負(fù)責(zé)人Dr. HolgerManz的報(bào)告《Future Trends on Battery Systems-ready for thenext Generation》中，介紹了大眾集團(tuán)降電池成本途徑主要在于標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化和簡(jiǎn)化。目前大眾的MEB平臺(tái)化技術(shù)，主要為標(biāo)準(zhǔn)模組技術(shù)（Cell-Module），未來(lái)將在此基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)應(yīng)用CTP以及CTC技術(shù)。

大眾集團(tuán)的CTC技術(shù)規(guī)劃：

6）沃爾沃：

• 2021年6月30日，沃爾沃汽車(chē)集團(tuán)發(fā)布Volvo CarsTech Moment，在活動(dòng)上，沃爾沃透露了諸多動(dòng)力電池技術(shù)方面的信息，包括第二代PACK技術(shù)、下一代CTC方案以及自產(chǎn)電芯等。

• 在第三代電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)品方面，沃爾沃表示其第三代電池系統(tǒng)集成技術(shù)的電池組將成為汽車(chē)結(jié)構(gòu)不可或缺的一部分，這意味著或?qū)⑹荂TC方案，從而獲得更高的能量密度（1000 Wh/L）和更長(zhǎng)的續(xù)航（1000km）。

• 該技術(shù)與特斯拉、大眾、寧德時(shí)代等企業(yè)的方案類(lèi)似，路線(xiàn)都是進(jìn)一步減少模組層級(jí)不必要的結(jié)構(gòu)，將電芯和底盤(pán)集成一起，再把電機(jī)、電控、整車(chē)高壓如DC/DC、OBC等通過(guò)創(chuàng)新的架構(gòu)集成在一起。

沃爾沃的電池技術(shù)路線(xiàn)規(guī)劃和電池集成方案示意：

7）福特：

• 福特在2019年的專(zhuān)利《Body-on-frameelectric vehicle with battery pack integral to frame》中，即給出了一種把電池集成到車(chē)體底板的方案。

• 在福特的專(zhuān)利中，該方案在車(chē)身左右框架中設(shè)置多根橫梁，由這些橫梁對(duì)整個(gè)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分割，在里面容納電池，分割出來(lái)的空間下面通過(guò)底板進(jìn)行支撐。

福特將電池集成到車(chē)體底板的專(zhuān)利方案：

8）寧德時(shí)代：

• 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。

• 寧德時(shí)代的CTC技術(shù)，將電芯與車(chē)身、底盤(pán)、電驅(qū)動(dòng)、熱管理及各類(lèi)高低壓控制模塊等集成一體，使行駛里程突破1000公里；并通過(guò)智能化動(dòng)力域控制器優(yōu)化動(dòng)力分配和降低能耗，百公里電耗降至12度以下。

寧德時(shí)代系統(tǒng)集成技術(shù)規(guī)劃：

9）LG：

• LG同樣在2019年申請(qǐng)了相關(guān)的專(zhuān)利《Under Bodyfor Vehicle》，將電池包的下箱體和車(chē)底盤(pán)進(jìn)行集成，但從專(zhuān)利上看該方案實(shí)際上還是將模組集成到底盤(pán)上。

• LG的該方案可以進(jìn)一步去掉冗余結(jié)構(gòu)件，提高模組的空間利用率和系統(tǒng)比能，同時(shí)簡(jiǎn)化電池系統(tǒng)和整車(chē)的工藝。該方案以框架的形式在底盤(pán)上構(gòu)建了用于安裝模組并提供防護(hù)的一個(gè)托盤(pán)，模組安裝于下托盤(pán)縱橫梁形成的隔間內(nèi)，通過(guò)螺栓與底盤(pán)固定起來(lái)?？蚣艿那岸肆粲锌臻g，用于安裝BMS及高壓控制器件，兩側(cè)及中間的通道用于高低壓走線(xiàn)。

LG的電池包的下箱體和車(chē)底盤(pán)集成方案：

10）悠跑科技：

• 創(chuàng)業(yè)公司悠跑科技主打標(biāo)準(zhǔn)化的UP超級(jí)底盤(pán)，CTC電池系統(tǒng)是其UP超級(jí)底盤(pán)的重要組成部分。

• 悠跑科技UP超級(jí)底盤(pán)的CTC電池系統(tǒng)可以帶來(lái)以下優(yōu)勢(shì)：①電池艙有效容積增加10%；②同等車(chē)長(zhǎng)，續(xù)航提升10%；③最高續(xù)航可達(dá)到1000km以上；④可為客戶(hù)提供靈活的電池組合方案。

悠跑科技UP超級(jí)底盤(pán)采用的CTC電池系統(tǒng)：