Este tehnologia de integrare baterie-corp o tendință generală sau o cascadorie publicitară?

Autor: Inginerie civilă

Editează: Coajă de ouă

Durata de viață a baterieiVehiculele noi energetice au fost întotdeauna în centrul atenției consumatorilor, iar majoritatea modalităților prin care companiile auto pot rezolva această problemă sunt extinderea pachetelor de baterii, ceea ce nu numai că crește costurile, dar rămâne și de discutat. Să rezolvi problema asta? Pe lângă stivuirea bateriilor, ce alte modalități există de a îmbunătăți eficient performanța și siguranța bateriilor?

Tehnologia de integrare baterie-corp este răspunsul dat de mulți producători de baterii OEM și producători de baterii. Unele sunt numite CTC (celulă la șasiu), iar altele sunt numite CTB (celulă la corp), dar semnificația este similară.

Propaganda diverșilor producători arată cât de puternică și avansată este această tehnologie, dar dacă este cu adevărat o tehnologie disruptivă sau o cascadorie publicitară, unii consumatori care nu sunt conștienți de ea în mod natural nu îndrăznesc să acționeze pripit. Prin urmare, autorul acestui articol va efectua o interpretare aprofundată a acestei tehnologii și va analiza diferențele tehnice dintre producătorii actuali.

Contextul introducerii tehnologiei de integrare a bateriei-corpului

Înainte de a vorbi despre tehnologia de integrare baterie-corp, putem vorbi despre dezvoltarea bateriilor de alimentare auto . În general, bateriile de alimentare auto pot atinge acest nivel pas cu pas, în principal datorită eforturilor făcute de companiile auto și producătorii de baterii atât în aspecte chimice, cât și fizice.

După nașterea vehiculelor electrice pure la început, este natural pentru toată lumea să concureze care are o durată de viață mai mare a bateriei și a cărei durată de viață a bateriei este mai mică, atunci veți rămâne în urmă. La acea vreme, pe lângă concursul de bază la nivel fizic al "cine stivuiește mai multe baterii decât altele", a existat și o competiție la nivel chimic, cum ar fi bateria ternară de la NCM523 original (numărul după NCM se referă la nichel, cobalt, mangan)%), la NCM622, și apoi la NCM811, mulți producători adaugă frenetic "nichel" bateriilor pentru a concura pentru densitatea energetică.

Dar acest lucru aduce tot mai mult timp de ardere spontană, ceea ce a sunat alarma pentru industrie. Urmărirea orbă a densității energetice a materialului bateriei în sine va afecta foarte mult siguranța. Ca urmare, bateriile cu fosfat de fier litiu cu densitate energetică mai mică, dar mai sigure, s-au întors în câmpul vizual al oamenilor. Până în prezent, proporția bateriilor cu fosfat de litiu fier pentru vehiculele electrice de pe piață este încă mai mare decât cea a bateriilor ternare.

Acum, că concurența bateriilor de putere la nivel chimic a încetinit treptat, a început un nou nivel fizic de concurență în industrie. În primele zile, procesul de producție a bateriei de alimentare nu a fost suficient de matur, iar bateriile produse nu erau numai foarte fragile, ci și inflamabile și explozive, iar consistența a fost, de asemenea, relativ slabă. De ce este importantă consecvenţa? Deoarece consistența nu este bună, celula bateriei cu mai puțină putere nu numai că va reduce generarea de energie a întregii baterii de putere, dar, de asemenea, poate provoca căldură și căldură sau chiar exploda.

Așa că inginerii au trebuit să folosească carcase din oțel sau aluminiu pentru a lega celulele împreună în grupuri de 5-6 pentru a forma mai întâi module de baterie, și apoi a pus multe module în pachetul de baterii. Evident, este mult mai ușor să păstrați fiecare modul consistent decât atât de multe celule. În același timp, coaja modulului poate proteja, de asemenea, celulele într-o anumită măsură.

Cu toate acestea, în ultimii ani, procesul de producție a bateriei a devenit din ce în ce mai avansat, iar consistența celulelor bateriei a fost, de asemenea, îmbunătățită semnificativ. Carcasa modulului, care ocupă prea mult spațiu, a devenit din ce în ce mai inutilă. Este mai bine să instalați mai multe baterii. . Ca urmare, modulul a fost anulat direct, iar celulele au fost introduse direct în acumulator, formând astfel o soluție de acumulator CTP, adică, celulă la ambalare, ocolind modulul. În acest fel, rata de utilizare a volumului celulelor bateriei poate fi îmbunătățită considerabil. Acumulatorul lamei în prezent & nbsp; utilizat de BYD aparţine soluţiei de acumulator CTP.

Cu toate acestea, este clar că producătorii nu se vor opri din optimizarea structurii bateriei, astfel încât tehnologia CTC (Cell To Chassis), care este un pas suplimentar în tehnologia CTP, a intrat în vigoare. Pe baza CTP, CTC nu numai că anulează designul modulului, ci integrează direct bateria pe șasiu, iar structura scheletului bateriei și structura corpului șasiului sunt combinate într-una.

Pe scurt, corpul, bateria și șasiul sunt integrate, ceea ce îmbunătățește foarte mult densitatea energetică a acumulatorului, îmbunătățește eficiența, iar vehiculul în ansamblu va fi mai ușor. Aceste avantaje sunt scopul urmărit de toți producătorii și motivul pentru care s-a născut tehnologia CTC.

Analiza avantajelor și dezavantajelor tehnologiei de integrare a corpului bateriei

Avantajele tehnologiei de integrare a corpului bateriei:

Cel mai evident avantaj al tehnologiei de integrare baterie-corp este o siguranță mai mare, deoarece corpul și bateria au fost complet integrate și nu mai este un simplu pachet extern de baterie.

Modul de conectare a pachetelor de baterii nu este folosit numai adesea în modelele "petrol-electricitate", ci și în unele modele bazate pe platforme electrice pure. Principalul motiv pentru proeminența în jos este că spațiul vertical al vehiculului nu este suficient. Dacă bateria nu se mișcă în jos, poziția de așezare a întregii cabine se va deplasa în sus, iar spațiul capului șoferului și pasagerilor va fi extrem de comprimat, astfel încât echipa de ingineri Puteți muta bateria în jos numai în detrimentul siguranței.

După utilizarea tehnologiei de integrare a bateriei-corpului, bateria nu mai trebuie instalată pe carcasă, iar celula bateriei este integrată în spațiul șasiului auto care trebuie să existe, înălțimea verticală este redusă considerabil, înălțimea minimă la sol este îmbunătățită și riscul de frecare a fundului este redus considerabil. . În acest moment, costul oțelului ultra-rezistent poate fi pus pe șasiu. Un alt avantaj uriaș al integrării bateriei-corp pentru utilizatori este că, după comprimarea spațiului inutil, spațiul vertical disponibil pentru pasageri în cabină crește, iar performanța generală a spațiului este mai aproape de cea a unui vehicul cu combustibil.

Tehnologia de integrare baterie-corp are, de asemenea, avantaje pe termen lung și macro pentru întreaga industrie: primul avantaj este că integrarea baterie-corp este foarte potrivită cu întregul vehicul, deoarece bateria de integrare baterie-corp în sine este o parte a caroseriei. A fost conceput pentru a fi o potrivire perfectă de la început.

Al doilea este designul integrat al corpului bateriei, care este mult mai standardizat decât pachetele de baterii existente cu dimensiuni diferite de aspect și aspecte interne diferite. Toate celulele și sistemele de sprijin sunt produse extrem de modulare și integrate, care pot fi adaptate pentru a se potrivi. Este echipat cu produse electrice pure integrate cu baterie-corp, cu diferite structuri ale caroseriei și diferite niveluri de poziționare, astfel încât să poată obține, de asemenea, o producție flexibilă în întreaga familie de mașini.

Al treilea este gradul ridicat de modularizare și integrare tocmai menționat. De asemenea, este comun sistemului inteligent de control și sistemului de management termic al bateriei. Acestea două sunt produse standardizate și pot fi produse flexibil.

Dezavantajele tehnologiei de integrare a corpului bateriei:

Cel mai important lucru este dificultatea de întreținere și înlocuire. Deoarece corpul este acumulatorul în sine, în caz de coliziune, odată ce corpul este deteriorat, acumulatorul va fi, de asemenea, deteriorat. Deși diferiți producători susțin că propria lor tehnologie de integrare a bateriei-corpului este absolut sigură în ceea ce privește securitatea, cred că toți cei pe care îi cunosc în inima mea nu mă tem de 10.000.

În același timp, înlocuirea și întreținerea reprezintă, de asemenea, o mare problemă. Datorită caracteristicilor electrochimice ale materialului nucleului bateriei, după o perioadă de utilizare, bateria va scădea în activitate, rezultând o atenuare a capacității, afectând utilizarea normală, iar bateria trebuie înlocuită în acel moment. În acest moment, acumulatorul integrat cu șasiul nu poate fi înlocuit separat, iar șasiul poate fi dezasamblat doar pentru a înlocui celulele din interior. Cu toate acestea, prelucrarea acumulatorului necesită un mediu la nivel de fabrică și are, de asemenea, cerințe foarte ridicate pentru tehnologia de instalare. Dacă poate respecta standardele de siguranță corespunzătoare după înlocuire, necesită, de asemenea, testarea ulterioară. În acest fel, în cazul unei probleme, costul unui model cu tehnologie integrată a corpului bateriei va fi mult mai mare decât cel al unui acumulator separat.

Un alt dezavantaj care este ușor trecut cu vederea este disiparea căldurii celulei și prevenirea difuziei căldurii. În pachetul tradițional de baterii, celulele sunt împărțite în mai multe etape, iar problema disipației căldurii poate fi rezolvată în mai multe legături. În tehnologia de integrare baterie-corp, celulele sunt grupate direct împreună, ceea ce propune, de asemenea, un nivel mai ridicat de management termic general. Necesită.

Prin urmare, din perspectiva consumatorilor, cel mai direct dezavantaj al tehnologiei de integrare a bateriei-corpului este că această mașină este probabil să devină un produs unic, iar costul coliziunii și întreținerii este extrem de ridicat, ceea ce este echivalent cu schimbarea mașinii. Ca urmare, costul asigurării pentru o mașină nouă va crește, de asemenea. Pentru companiile auto, este o cerință tehnică mai ridicată.

Compararea tehnologiilor de integrare a bateriei și a corpului

După cum a fost analizată mai sus, tehnologia de integrare baterie-corp combină în esență carcasa superioară a bateriei și etajul inferior al corpului într-una singură. Sună simplu, dar nu este într-adevăr ușor de făcut. Una dintre dificultăţi este etanşarea. În ceea ce privește tehnologia CTP, acumulatorul și corpul formează fiecare o structură etanșată, iar conexiunea mecanică dintre cele două poate satisface cerințele. În era CTC, acumulatorul și corpul sunt integrate între ele și trebuie să coopereze între ele pentru a îndeplini cerințele de etanșare.

Există două soluţii în acest stadiu. Unul dintre acestea este de a integra panoul doi în unu în acumulator și de a utiliza carcasa superioară a acumulatorului pentru a înlocui o parte a structurii etajului inferior al caroseriei vehiculului, mai întâi pentru a îndeplini cerințele de etanșare ale bateriei și apoi de a sigila corpul vehiculului prin carcasa superioară a acumulatorului; Panoul integrat este integrat în corp, iar etajul inferior al corpului este utilizat pentru a înlocui carcasa superioară originală a acumulatorului. În primul rând, cerințele de etanșare ale corpului sunt îndeplinite, iar apoi pachetul de baterie este etanșat prin etajul inferior al corpului.

Tesla şi BYD au adoptat schema anterioară. Avantajul este că performanța acumulatorului în sine poate fi satisfăcută, iar etanșarea dintre acumulator și corp este relativ simplă, astfel încât riscul este controlabil;

Dacă compari Tesla cu BYD, planul Tesla ar trebui să fie mai extrem. Deoarece BYD încă menține fasciculul pentru instalarea scaunului pe structura caroseriei, dar Tesla a anulat direct fasciculul și a instalat scaunul direct pe carcasa bateriei.

Un alt jucător, Zero Run, a ales un alt plan. În teorie, se pot obține mai multe eficiențe și performanțe extreme la nivelul general, dar structura acumulatorului este demontată și este dificil să etanșați acumulatorul cu etajul inferior al corpului, ceea ce crește pericolul de siguranță și reduce ritmul de producție. Dar, de fapt, strict vorbind, tehnologia CTC a Leaprun nu este matură, deoarece bateria sa păstrează încă structura modulului, numele mai precis ar trebui să fie MTC (Module to Chassis), dificultatea tehnică nu este atât de mare pe cât mi-am imaginat.

În plus față de cerințele de etanșare, dificultățile tehnologiei de integrare a corpului bateriei constă în proiectarea rezistenței bateriei și aranjarea schemelor de răcire. Luând Tesla și BYD ca exemplu, pentru a asigura rezistența, adezivul structural este folosit ca schemă de conectare între celula bateriei și cutie; În plus, datorită spațiului limitat de dispunere, numai plăcile răcite cu apă pot fi utilizate ca structură de răcire a acumulatorului.

Esența integrării bateriei-corpului constă în integrare. După adoptarea designului integrat, acesta este, de asemenea, echivalent cu abandonarea tehnologiei de înlocuire a bateriei. Fie că este vorba de o singură celulă sau de un întreg pachet de baterii, confortul și costul întreținerii și înlocuirii sunt foarte afectate. În plus, creșterea costurilor de întreținere conduce la o creștere a primelor de asigurare; scăderea SOH a bateriei, dar incapacitatea de a înlocui bateria duce la o scădere a ratei de retenție. Prin urmare, această tehnologie trebuie privită dialectic.

Echipat în prezent cu tehnologie de integrare baterie-corp

Modelele care utilizează în prezent tehnologia de integrare a bateriei-corpului includ: Tesla Model Y, Leapmotor C11 și BYD Seal. Toate trei au propriile avantaje:

Modelul Y cu tehnologie CTC + 4680 celule și podeaua caroseriei față/spate turnată sub presiune dintr-o singură bucată reduce greutatea caroseriei cu 10%, crește durata de viață a bateriei cu 14%, reduce piesele vehiculului cu 370 și reduce costul unitar cu 7%.

Cu sprijinul tehnologiei CTC, Leapmotor C01 reduce greutatea întregului vehicul cu 15 kg, mărește rigiditatea torsională a caroseriei cu 25%, mărește spațiul vertical al caroseriei cu 10 mm, mărește spațiul de dispunere a bateriei cu 14,5%, mărește durata de viață a bateriei cu 10% și reduce piesele vehiculului cu 20%. Reducerea cu 15% a costurilor structurale.

Pe baza cercetării și dezvoltării tehnologiei CTB, BYD Seal a crescut rata de utilizare a volumului de sistem al bateriei de alimentare la 66%, densitatea energetică a sistemului a crescut cu 10%, iar rigiditatea torsională a corpului a atins 40.500Nm / °. În condiția asigurării înălțimii vehiculului, înălțimea caroseriei este redusă cu 10 mm.

În continuare, odată cu progresele tehnologice ale diferitelor companii auto și furnizori de baterii, numărul de modele echipate cu această tehnologie va crește semnificativ.

Lupta dintre tehnologia de integrare a corpului bateriei și tehnologia de schimb a bateriei

În fața prizei tehnologice de integrare a bateriei-corpului, există o altă tehnologie care se dezvoltă, de asemenea, în același timp - tehnologia de schimb a bateriei. Evident, dezasamblarea bateriei modelului folosind tehnologia de integrare baterie-corp este un lucru foarte dificil, deoarece face parte din structura corpului, astfel încât această parte a modelului este în mod natural dificil de dezasamblat, iar tehnologia de schimb a bateriei este dificil de utilizat în această parte a modelului. superior.

În acest fel, tehnologia de schimb a bateriei se află pe partea opusă a tehnologiei de integrare a bateriei-corpului. În plus, odată ce bateria are o problemă de calitate sau este îmbătrânită și trebuie înlocuită, este obligat să fie o sarcină dificilă în comparație cu soluțiile tradiționale și modelele înlocuibile.

Trebuie să recunosc că tehnologia actuală de schimb al bateriei este într-adevăr cea mai ideală modalitate de a alimenta energia pentru vehiculele electrice pure. În prezent, cel mai lent timp de schimb de energie al centralelor de schimb de energie de pe piață poate fi controlat la aproximativ 5 minute. Cea mai recentă centrală electrică de schimb de energie de a patra generație a Aodong New Energy a realizat procesul de schimb de energie de 20 de secunde, iar întregul proces durează doar 1 minut. Mai mult decât atât, schimbul bateriei este mai similar cu metoda de realimentare a energiei în mișcare. Vehiculul este înlocuit imediat, iar singurii factori care determină eficiența sunt viteza schimbului bateriei și stocul bateriei.

Cu toate acestea, tehnologia de înlocuire a bateriei poate deveni doar metoda de suplimentare energetică "cea mai ideală" în această etapă. Putem răspunde din trei aspecte: trecutul, prezentul și viitorul.

În stadiul incipient al dezvoltării noilor vehicule energetice, densitatea energetică a întregului pachet de baterii a fost, în general, de 20-30kWh, raza de croazieră măsurată a fost mai mică de 200 de kilometri, iar acoperirea grămezilor de încărcare rapidă a fost mult mai mică decât nevoile utilizatorilor. mod convenabil.

Privind acum, tehnologia bateriei este iterată frecvent, iar schimbul bateriei poate satisface nevoile rigide ale diferiților utilizatori finali pentru durata de viață a bateriei. De exemplu, Weilai a avut inițial două capacități ale bateriei de 70 și 84kWh, iar ulterior a fost modernizată la 75 și 100kWh. Mai târziu, acesta intenționează să producă în masă baterii cu stare solidă de 150 kWh, fie că este vorba de prima lansare ES8 din 2018 sau de nou livrarea ET7. Deci e încă delicios.

Dar în viitor, când durata de viață a bateriei măsurată a vehiculelor electrice depășește cea a vehiculelor cu combustibil și când eficiența de încărcare rapidă a vehiculelor electrice este aceeași cu viteza de realimentare, tehnologia de schimb a bateriei poate fi eliminată din cauza costurilor mai mari.

De fapt, se poate observa că controversa dintre tehnologia de integrare a bateriei-corpului și tehnologia de schimb a bateriei este în esență contradicția dintre încărcare și schimbarea bateriei. A existat întotdeauna o dezbatere acerbă cu privire la avantajele și dezavantajele celor două moduri de încărcare și schimb de baterii în calea suplimentării energetice pentru vehiculele electrice, iar dezvoltarea acestor două moduri în China nu spune că doar o anumită tehnologie este dezvoltată. Din punct de vedere comercial, cele două moduri de încărcare a suplimentelor energetice și schimbare a bateriei au propriile merite și piețe, iar ambele moduri țin cont de fezabilitatea modelului de profit.

Prin urmare, de la consumatori la companiile auto, până la lanțul de aprovizionare, acesta este un lanț de afaceri cu buclă închisă complet fezabil și există încă mult spațiu de îmbunătățire în planificarea viitoare a ambelor părți. Nu este nevoie să fii obsedat de încărcare și schimbarea bateriei. Care e mai bun şi mai rău, cine e bun şi cine e rău.

Scrie la sfârşit

De fapt, tehnologia de integrare baterie-corp ar trebui privită dialectic ca în cazul tuturor noilor tehnologii. Nu înseamnă că o mașină echipată cu tehnologie de integrare baterie-corp este neapărat bună, deoarece această tehnologie este o tehnologie care testează gradul de integrare a sistemului. Fără un design puternic și un suport de performanță al sistemului, integrarea baterie-corp este dificil de exercitat avantajele sale. Deși tehnologia de integrare baterie-corp poate reduce semnificativ costurile pentru un model de mare capacitate, fabricat standardizat, cum ar fi Tesla Model Y. Cu toate acestea, este dificil de spus dacă sigiliul BYD intern și Leapmotor C01 pot fi utilizate ca un singur model exploziv.

Din alt punct de vedere, nu este necesar să hype cât de avansată și de negru tehnologie este tehnologia de integrare a corpului bateriei. La urma urmei, dacă o mașină este bună sau nu depinde de experiența reală de conducere a individului. Chiar dacă tehnologia de integrare a bateriei-corpului nu este utilizată, atâta timp cât are o calitate bună de conducere, o durată bună de viață a bateriei și o întreținere simplă și convenabilă, este încă o mașină electrică pură bună.