2022年4月25日下午，“智能時代·源力覺醒·零跑智能動力CTC電池底盤一體化技術發布會”（以下簡稱“零跑智能動力CTC技術”）在線上開啟。零跑科技董事長朱江明在現場宣布将對智能動力CTC技術免費開放共享，與全行業共享全域自研最新成果。
在去年的廣州車展，零跑發布了智能動力技術及旗下的智能電驅，并開創了“智能汽車完全體”概念，即“隻有集智能座艙、智能駕駛、智能動力三位一體，才能實現全車智能控制”。此次智能動力CTC技術的發布，補全了零跑智能動力的最後一塊拼圖——智能電池。
基于對技術發展趨勢的前瞻性洞察，在行業還普遍處于傳統模組1.0時代向CTP大模組技術過渡之時，零跑汽車先人一步，實現了CTC技術量産落地。以智能手機的集成式電池設計為靈感，零跑的電池研發團隊從2016年開始着手研發電池、底盤一體化集成技術。經過6年攻堅克難，零跑汽車最終在CTC技術的研發潮流中，拔得頭籌，自研出國内首款可量産CTC電池底盤一體化技術。
零跑科技電池産品線總經理宋憶甯在這次發布會上分享道：“零跑智能動力CTC技術，即cell -to -chassis，是指将電池、底盤和下車身進行集成設計，簡化産品設計和生産工藝的前沿技術。通過重新設計電池承載托盤，使整個下車體底盤結構與電池托盤結構耦合，創新了安裝工藝，真正做到了Less is more。通過減少冗餘的結構設計，能有效減少零部件數量，在提升空間利用率和系統比能的同時，讓車身與電池結構互補，使電池抗沖擊能力及車身扭轉剛度得到大幅度提升。”
值得一提的是，零跑智能動力CTC技術應用車身結構作為電池包外部結構，取消了電池包的部分結構設計，從這個意義來說，搭載零跑智能動力CTC技術的零跑C01，将成為全球首款無獨立電池包的電動車。
動力電池的“瘦身史”
動力電池的設計大緻可以分為3個大的階段，分别是标準化模塊的1.0時代，采用大模組的CTP 2.0時代，和代表目前業界最高水平的CTC 3.0階段。
在1.0時代，動力電池被稱為标準化模塊，結構非常繁瑣，從内到外分别為電芯、模組和電池包。許多個電芯打包成一個模組，許多個模組再打包成電池包，最後安裝在車上。但隻有電芯是用來供電的，這種“過度打包”不僅需要設計、生産額外的零部件，也要占用額外的空間，這就導緻電芯的空間占比減小了。
2.0時代被稱為“大模組”時代，主要思路就是設計更大的模組，減少模組數量甚至是無模組，來盡可能減少這個層面的零件數量和空間占用，最有代表的就是甯德時代的CTP技術和比亞迪的刀片電池。
3.0時代标志着電池和底盤集成設計的方案開始問世。CTC是“cell-to-chassis”的簡稱，就是“将電池和底盤融合設計”的意思。同時，還要有更智能的BMS（電池管理系統），對電池的使用進行更智能的監控、管理和優化。
CTC技術到底難在哪裡？
說起來容易，但要真實現CTC，技術問題非常多。将電池和底盤做融合，目的就是通過這種集成化的設計減少零件數量，壓縮空間體積，提高整車的電量和續航。但到底要怎樣融合，如何保證電池的防水性能，減少層層包裝後電池安全性如何保證，如何調整生産線、如何測試、量産、維修，這些都是需要考慮的問題。
最早的CTC理念就是零跑提出的，而且國内真正實現了量産CTC技術的，零跑也是第一個。
在2016年，零跑汽車董事長朱江明受到智能手機電池集成式設計的啟發，率先在内部提出了将動力電池和底盤集成為一體的想法。經過6年的的不斷研發、試驗、改進，最終實現了CTC技術的量産化落地，将搭載在他們的新款旗艦車型零跑C01上同步量産。
CTC技術硬件創新上，最基礎也是最關鍵是“怎麼把底盤和電池做成一體化”，零跑給出的答案是“一體化托盤結構”。設計思路是把電池安裝到一個電池托盤内，然後再把這個托盤安裝到底盤下方，像是一個倒扣的餐盤。為了提高電池的牢固程度，電池的上下也和托盤、底盤固定。整個集成化設計既是車身結構，又是電池結構。
就像現在的手機大多數可以做到電池和電路結構的防水，電動車在雨天、涉水路況上也需要做到良好的防水。在1.0的2.0的電池結構中，經過層層包裝，動力電池的防水性能其實不難做到，但到了3.0的CTC時代，模組和電池結構都被精簡，如何靠底盤和托盤結構實現防水，是一個非常難的問題。
大面積的金屬闆件是通過焊接的方式組合到一起的，考慮到防水性能，傳統的焊接和檢測方式也就不再适用了。為了解決這個問題，零跑采用了特殊的工藝，提高了焊接質量、精度控制和焊接的一緻性，也提出了新的氣密性檢測方法和返廠維修方案。在底盤和托盤的連接處，采用了“鉚釘+密封膠條”的組合，保證防水性能。
除了防水，行駛過程中磕磕碰碰在所難免，電池要能夠在這些外力下依舊“堅挺”，一體化托盤的結構也能很好的實現這一點。比如，托盤并不是平整的一張闆，上面有橫縱交錯的梁作為骨架，可以很好地增強底盤和托盤的強度。在車身側面，還裝有吸能結構，有事兒它真扛：當發生側向的劇烈碰撞時，沖擊力會優先傳導至吸能闆，吸能闆産生形變從而吸收掉沖擊力，最大程度降低對支撐結構和電池的影響，保證電池的安全。
零跑CTC實現軟硬件雙重創新
用戶需求是創新的指南。零跑智能動力CTC技術作為零跑智能動力體系下最新重要突破，通過軟硬件雙重創新，為産品全面賦能。同時，它還兼具高适配和強拓展屬性，可實現快速柔性化生産，未來更兼容更高電壓平台及各級别、類型的車型，具備不斷進化的潛力，成為“可持續進化的能量母體”。
在空間方面，零跑智能動力CTC技術在硬件、結構設計方面進行創新，通過取消電池上部結構，減少冗餘的結構設計，整車垂直空間增加10mm，電池布置空間增加14.5%，使得車内空間布置更加靈活實用。
在續航方面，零跑智能動力CTC技術相比傳統方案具備更好氣密性，可以提升電池保溫性能、電池可布置空間等，同時基于創新性軟件應用AI BMS大數據電池管理系統帶來的能耗經濟性管理，綜合提升整車續航裡程10%。随着零跑智能動力CTC技術的不斷進化，未來可以實現“加油式”充電——充電5分鐘，續航超過200km。
在性能方面，零跑智能動力CTC技術可以為整車帶來扭轉剛度提升25%，輕量化系數達到2.4，提升20%。車身扭轉剛度越高，抵禦共振能力就越強，意味着整車能夠擁有更加出色的駕控性能，更好的底盤響應效率，對NVH性能也能有所助益。
在安全方面，零跑在開發過程中針對于智能動力CTC技術，進行了多輪嚴苛試驗，如底部球擊、擠壓、熱擴散等将近30項試驗，确保電池安全，其中有8項安全測試結果遠超國家标準；同時，基于零跑AI BMS大數據智能電池管理系統，零跑可以為用戶提供觸達電芯級别的實時雲端安全保護，在電池安全、電池壽命、電池性能層面得到全方位的提升。
特斯拉CTC将推動汽車産業新一輪生産制造革命
特斯拉在 2021 年 6 月公開了一份電池系統的專利，專利名為 INTEGRATEDENERGY STORAGE SYSTEM，專利号為 US 2021/0159567 A1，專利中詳細闡述了 4680 Structural Battery（CTC）電池系統集成技術。特斯拉于 2021 年 10 月在德國柏林工廠舉辦參觀活動，并首次對外展示了 4680 Structure Battery（CTC），整體設計思路方案與專利披露信息基本一緻。
根據專利中公開披露的内容，可以對特斯拉 CTC 有整體的方向性認知：
①在特斯拉 CTC 方案的整體結構上，電池包上蓋與車輛結構如座椅直接連接在一起，成為乘員座艙地闆的結構；②電芯之間填充樹脂材料，特斯拉認為這一方面可以提供熱保護，另一方面可以為電芯提供結構性支撐：③在與“大模組”方案的對比中，CTC 方案具有減少支撐件、減輕整車質量、提升整體電池容量等優勢。
總結特斯拉《INTEGRATED ENERGY STORAGE SYSTEM（專利号 US 2021/0159567 A1）》專利及今年 10 月在柏林超級工廠公開展示的相關信息，特斯拉 4680 StructuralBattery（CTC）方案主要有以下幾個特點：①電池包上蓋與電芯粘接在一起，并與座椅等車輛結構件集成，成為乘員艙地闆的結構；②電芯上下和電芯之間填充樹脂材料，起到熱保護和結構性支撐的作用；③由于單個電芯所承受的電流增大，方案中将以前的鋁絲連接改為 Busbar 連接，利用母排引腳将電連接和電池管理系統的采集闆直接連接在一起；④在熱失控管理的方面，相比于之前位于後方位置的 2 個洩壓閥，CTC 方案在電池包一側配置了 8 個洩壓閥；⑤電芯間的蛇形管布置與車橋方向平行，通過減少蛇形管長度而減少流阻，增加冷卻均勻性。
特斯拉動力電池系統的進化伴随着其電芯技術的疊代。Model S/X 上市時，電池包為搭載 18650 電芯的傳統方案布局，共 14/16 個模組；Model 3 上市時，電池包為搭載 2170 電芯的大模組方案布局，共 4 個模組；目前，應用搭載 4680電芯的 CTC 方案的 Model Y 樣車已經對外展示，模組結構被徹底取消。電芯的疊代為動力電池系統的進化奠定了基礎，一方面是因為單體電芯體積越大，電池容量越大，電池包中所需的電芯數量越少，從安全性等角度才能夠跳出“電芯-模組-PACK”分級架構，實現對電芯的直接管理；另一方面是因為電芯體積越大，其外殼的結構性能越強，在車輛實際運行時能夠抵抗更強的外力，因此靠灌膠以蜂窩狀粘接在一起的 4680 電芯本身就起到了對車體的結構支撐作用。
特斯拉 CTC 方案的應用将為車輛降低 10%車重，增加 14%續航裡程，減少 370個零件，單位成本下降 7%，單位投資下降 8%，大幅提升汽車生産制造的效率。
甩掉電池包的“包袱”可以讓汽車更輕、跑得更快，前有特斯拉，後有零跑，特别有作為風向标的特斯拉的引領，你覺得CTC技術會很快在新能源汽車界掀起一陣風口嗎？
文章來源：钛媒體APP，果殼，未來智庫
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