快彩网

當前位置:首頁 新聞 產品知識

一體化電池(CTP、CTC、CTB)技術詳解與發展趨勢 | 儲能CCS

特普生科技 特普生科技 2023-04-08 12 1887

CTP、CTC、CTB的基本概念

新能源汽車動力傳統的集成方式是CTM,即“Cell to Module”,它代表的是將電芯集成在模組上的集成模式。模組是針對不同車型的電池需求不同、電池廠家的電芯尺寸不同而提出的發展路徑,有助于規模經濟的形成與產品的統一。總的配置方式是:電芯-模組-PACK-裝車;但模組配置方式的空間利用率只有40%,很大程度限制了其它部件的空間。而電池一體化(CTP、CTC、CTB)的發展逐漸成為行業的重點研究、應用方向。

CTPCell to Pack)

一般電動汽車上搭載的電池包,由電芯(Cell)組裝成為模組(Module),再把模組安裝電池包(Pack)里,形成了“電芯-模組-電池包”的三級裝配模式。

而CTP跳過標準化模組環節,直接將電芯集成在電池包上,省去了中間模組節,有效提升了電池包的空間利用率和能量密度。目前有兩種技術路線:完全無模組方式、大模組替代小模組的方式。

圖片

圖片

該集成方式最早由寧德時代于 2019年提出,此后比亞迪、蜂巢能源等陸續發布了各自的CTP方案。其中比較具有代表性的是比亞迪的"刀片"電池,是完全無模組技術方案的代表。即將單個電芯通過陣列的方式排布在一起形成陣列,然后像“刀片”一樣插入到電池包里。

圖片

據悉,比亞迪計劃推出全新一代磷酸鐵鋰電池,體積比能量增加50%,成本下降30%,續航里程達到600km,該電池就會采用CTP方式。

而另外一種實現方式是以大模組替代之前小模組,并不是完全取消模組,而是把之前的小模組去掉側板,用扎帶連接起來,把模組做大,代表企業有特斯拉、寧德時代、蜂巢能源等。

如下圖為特斯拉Model 3電池包內部拆解圖,可見Model 3是由四個長度約2米的大模組組成,而之前特斯拉Model S的模組為16個。

圖片

下圖為寧德時代的一份專利,主要亮點是在模組與模組間采用一種套筒的連接方式緊貼在一起,同時套筒下有固定裝置與整車相連,整個模組簡化了結構,實現了輕量化。


圖片

CTP的好和壞

優點:

1、省掉或者減少組裝模組的端板、側板以及用于固定模組的螺釘等緊固件,能提高體積利用率。

2、由于零部件的減少,重量也隨著減少,因此質量能量密度也能提高,整車續航里程也提高。

3、組裝工藝簡單,節省人力物力等制造成本,加上零部件的成本減少,電池包成本也會降低。

缺點:

1、取消模組環節會帶來很多風險。取消了模組,也取消了電芯發生熱失控在模組級別的防護;同時相應的BMS采樣和控制策略也需要進行更改。

2、一旦單個電芯發生故障,就會涉及到更換整個電池包,而不是之前只需更換某一個模組,維修成本會大幅增加。

圖片

CTP的發展趨勢如何?

風險與好處并存!

由于動力電池特別是電芯投資大,技術壁壘高,車企一般難以觸及。為不被電池廠商受約束,車企想控制電芯以外所有產品。而對電池廠商而言,PACK比模組賺錢,而電池廠商只有轉變為CTP方案,之后才有機會去做整個PACK。目前,除北汽已經官宣EU5會搭載寧德時代的CTP電池,另外比亞迪等也在投入研發。

CTB(Cell to Body)

CTB是CTP的延伸。

比亞迪首創CTB在結構上更加簡化直接,減少了因車身與電池蓋相連接而導致的空間損失,有望進一步提高整體的空間利用率。并且在這種結構模式下,電池不僅僅是能量體,同時也作為結構體參與整車傳力與受力,能夠使得整車側柱碰侵入量減少45%。

比亞迪新提出的一種全新的電芯集成方式,實現從車身一體化向電池車身一體化的轉變,有助于空間利用率的提升以及電動車性能的進一步釋放。

從結構設計來看,比亞迪的CTB技術把車身地板面板與電池包上殼體合二為一,集成于電池上蓋與門檻及前后橫梁形成的平整密封面通過密封膠密封乘員艙,底部通過安裝點與車身組裝。即在設計制造電池包的時候,把電池系統作為一個整體與車身集成,電池本身的密封及防水要求可以滿足,電池與成員艙的密封也相對簡單,風險可控。

CTC(Cell to Chassis)

即電芯直接集成于車輛底盤的工藝。

它進一步加深了電池系統與電動車動力系統、底盤的集成,減少零部件數量,節省空間,提高結構效率,大幅度降低車重,增加電池續航里程。未來一階段CTC將使成組效率達到90%以上,空間利用率達到70%以上,零件數量將進一步減少至400個左右。

2020年9月,特斯拉在電池日發布了CTC技術。將電芯或模組安裝在車身,連接前后車身鑄件,并在電池上蓋取代座艙底板。該技術計劃用在2022年的Model Y上。特斯拉預測,隨著CTC技術的應用,每GWH投資將減少55%,占用空間也將減少35%。

CTC并非CTP的簡單延伸。CTP并沒有突破PACK本身,電池企業/專業PACK 企業可以獨立完成開發,技術并沒有延伸至下游。而CTC的出現,則將打破PACK 的限制,直接涉及到汽車底盤,這是整車最為關鍵的核心部件,是整車廠商經歷長期發展所積累的核心優勢所在,是電池企業/專業PACK企業難以獨立開發的。因此,在商業模式和分工協作上,CTC與CTP將具有很大的差異。

圖片

當前的CTC技術還處于初期發展階段,未來CTC技術將與滑板底盤深度結合,除了電池系統與底盤的集成,電驅、電控、線控執行部件、動力域控制器等都將與底盤高度集成,從而進一步優化動力分配、降低能耗、提升生產效率、降低生產成本、產品開發周期等。

電池一體化領域發展趨勢

電池上半場:模組標準化推動產業快速發展

過去幾年電池系統集成化的重點是不斷提升標準化電池模組的尺寸,模組的標準化推動了產業鏈規模化降本。但由于模組的存在,結構件和線纜較多,增加了電池包重量,成組效率不高,組裝工序也較為復雜。

電池下半場:電池與車身一體化方向明確

為了解決續航與成本問題,業界開始提出“CTP” 概念,即省略模組或將模組減少,將電芯直接布置在電池包內,直接將電池包和車身融為一體,取消了電池包上蓋板或座艙地板,從而進一步簡化 車身線纜和結構件。

CTP 可以使電池包體積利用率提高 15%-20%,零部件數量減少 40%,生產效率提升 50%,投入應用后會大幅降低動力電池的制造成本。例如:特斯拉的 CTC 方案為車輛降低 10%車重,增加 14%續航里程,減少 370 個零件,單位成本下降 7%,單位投資下降 8%;零跑 CTC 方案將零部件數量減少 20%, 結構件成本減低 15%,整車剛度提高 25%,實現高度集成化和模塊化。

發展趨勢一:2022年是CTP、CTC、CTB技術大規模上車的一年

寧德時代CTP的用戶包括特斯拉Model 3/Y、小鵬P7/G3、蔚來ES6/ET7、榮威RES33及哪吒等多款車型;零跑發布CTC電池底盤一體化,比亞迪推出用于海豹系列的CTB。

從主機廠的視角,VDA提倡的標準模組技術為一代技術,CTP為二代,各種CTC、CTB等均為三代技術。從CTP到CTC/CTB,整車廠(OEM)主導權進一步增強。隨著新能源汽車集成化與線控技術加持,供應鏈的格局也進一步重塑。

圖片

2022年是CTC技術的量產元年,特斯拉Model Y、零跑C01搭載各自的CTC 技術率先在行業內實現量產。

圖片

發展趨勢二:新能源汽車電池包與底盤產業鏈向電池廠轉移

目前電池企業控制著新能源汽車產業鏈,等于整車廠商的核心價值被削弱,盈利空間大打折扣。實力強大的電池廠商借機把護城河延伸至底盤開發領域中去。

圖片

從傳統技術CTM→CTP→CTC的變化

寧德時代將于2025年前后正式推出高度集成化的CTC電池技術。華為智能汽車解決方案BU智能車控領域總經理蔡建永已離職,并加入寧德時代,負責CTC電池底盤一體化業務。

據寧德時代規劃,將于2025年實現集成化CTC,2030年實現智能化CTC。其中,集成化CTC技術不僅將重新布置電池,還將納入包括電機、電控、DC/DC、OBC等動力部件。智能化CTC技術則會通過智能化動力域控制器,進一步優化動力分配和降低能耗。

發展趨勢三:集成化

模塊化與集成化的不同,暗含著補能方式的區別:模塊化CTP換電;CTC/CTB快充。集成化程度更高的CTC/CTB電池將占主流。CTC/CTB的集成化路線,往往對熱管理具有更高的要求,熱泵空調重要性凸顯。

目前技術上最激進的比亞迪海豹已確認將全系搭載熱泵空調熱管理系統,預計以后CTC/CTB車型中,熱泵空調有望成為標配。

未來判斷: CTP 與 CTC 共存

擁有更多底盤研發經驗的車企,在未來將會擁有更多的主導權, 而電池企業缺乏對車輛底盤的開發經驗和技術積累,很可能會失去對整個項目的主導權,打破目前電池廠商的強勢地位。

換電模式下,政府與企業共同努力,換電模式短期或推動 CTP 發展。換電模式最大的優勢就是補能耗時短,帶給車主更好的用車體驗。此外,換電模式可以節省電池購置費用,對消費者而言有更多選擇。目前,北汽新能源、蔚來、寧德時代、吉利等企業相繼推出各自的換電技術。

圖片

圖片


圖片

圖片

圖片

圖片

圖片

圖片

圖片

圖片

圖片

新能源車熱管理在傳感器技術應用

圖片

圖片

圖片

圖片

圖片

圖片

新能源車熱管理與傳感器應用營銷管理

圖片

新能源車熱管理在投融資應用

圖片

----------

特普生:

· 國內極少數擁有NTC芯片(0.6mm封裝技術)設計能力先進制造業

· 國內極少數擁有全尺寸全自動單端玻封機、單端熱敏電阻測試機

· 國內獨家雙溫度點(B 值)二極管式熱敏電阻測試機,實現醫用和軍用0.3%精度

· 發明專利5項、實用新型 百項、保留不公開技術2項

-----------

特普生,成立于2011年,是國家高新技術、專精特新企業。主要研制NTC芯片熱敏電阻溫度傳感器儲能線束儲能CCS集成采集母排儲能模組鋁巴等溫度采集產品系列。一體化研制、一致性品質的特普生,競爭力優勢明顯:自主研制NTC芯片核心技術及實現醫用0.3%精度;專利百項,保留不公開技術2項;為全球新能源產品、大消費品與工業品提供了定制化的溫度采集技術。

文章鏈接://perfectbuildcon.com/knowledge/586.html,部分素材來源于網絡,若有不適,請及時聯系我們刪除。

Share
返回
上一篇:儲能線束制作的工藝要求
下一篇:動力電池熱管理技術
相關文章
文章排行榜
回到頂部
vip购彩(广东)有限公司 百姓快3(浙江)有限公司 一分PK10(深圳)有限公司 购彩之家(北京)有限公司 幸运快3(广州)有限公司 大发购彩(广州)有限公司 凤凰快三(上海)有限公司