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比亚迪车身电池一体化一小步,车辆性能一大步

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刀片电池给业界带来的震撼尚未平息,比亚迪又发布了CTB电池技术。

5月20日,比亚迪发布了CTB电池车身一体化技术,以及首款搭载了CTB技术的车型——海豹。只是用磷酸铁锂电池,海豹最长续航能做到700公里,进一步刷新了磷酸铁锂电池乘用车的续航里程上限。

至此,电池、车身一体化技术再添一个重磅玩家。此前,国际某知名车企4680电池CTC电池技术,国内新势力的CTC电池技术,以及国内电池企业CTP等无模组技术,让电池结构创新成为热点。

比亚迪的CTB电池是怎么回事?比亚迪应用动力电池的逻辑是什么?后面会怎样发展?本文尝试回答这些问题。

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比亚迪电池技术“豹变”

什么是CTB?

在比亚迪这场发布会上,集团执行副总裁、汽车工程研究院院长廉玉波现身解读。

廉玉波介绍,CTB(cell to body,电芯到车身)技术是在CTP(cell to package,电芯到电池包)的基础上,将电池上盖与车身地板合二为一,从原来电池包“三明治”结构,进化成整车的“三明治”结构,电池单体直接集成到车身上的技术。

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这一小步的改进,使得整车性能得到大幅提升。

(1)安全性显著提高

CTB刀片电池包的结构强度得到突破,能够顺利通过50吨重卡碾压的极端测试

搭载CTB技术的纯电动车型,车身扭转刚度可以轻松超过40000N·m/°。用廉玉波的话说,这么高扭转刚度,“媲美百万级的豪华车,让燃油车的上限成为了电动车的下限”。

首款搭载CTB技术海豹,整车扭转刚度提升70%,整车扭转刚度可达到40500N·m/°。

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采用CTB技术,使得整车强度和刚度得到明显提升,进而实现了安全性能的提升。比亚迪给出的数据显示,搭载CTB技术的e平台3.0车型,正碰结构安全提升50%,侧碰结构安全提升45%

(2)操控体验明显提升

不仅是安全,高扭转刚度意味着车辆在各种工况下,形变量更小,车体响应更快,车辆弯道操控体验有明显提升。

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比亚迪给出了海豹车型的测试数据。该车麋鹿测试通过车速83.5km/h,单移线测试通过车速133km/h,稳态回转最大横向稳定加速度1.05g,达到跑车级水平。

(3)车辆驾乘更舒适

CTB技术将车身地板与电池上盖板合二为一,能够有效抑制车身振动,提升车辆NVH水平。较CTP方案,CTB使振动速率和振幅降低90%,路噪降低1.5dB。CTB的应用,使得车辆通过减速带、颠簸坏路等工况,应对自如,更平稳,更舒适。

而且CTB技术能有效降低电池对于车辆垂直方向空间的占用,同样的车高尺寸下,垂向乘坐空间增加了10毫米,进一步释放提升车内空间潜力,让用户在造型低趴的车型上,仍能拥有更为舒适的驾乘体验。

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CTB何以可能?

仅仅是电池上盖与车身地板进一步合二为一,为何就能在安全和性能上带来如此大的提升?

(1)得益于CTB与e平台3.0的叠加

CTB不是一蹴而就,它在刀片电池CTP的基础上诞生。

刀片电池特有的长刀片形状,端到端横向放置在电池包托盘上。由于刀片电池本身就有很强的结构强度,能成为电池包、甚至整车的结构件。

具体到CTB的电池包,一排排的刀片电芯组成的结构更像工型钢结构,均匀受力,类似于蜂窝芯,通过上盖板和底板组成了类蜂窝结构。

蜂窝结构的特点是,在重量相等的情况下,能够实现更高的刚度和强度。

也因此,CTB电池包能够扛住50吨的极限压力测试。

传统电动汽车结构设计中,为保护电池安全,车身传力结构被打破,导致车身传力不畅,极端碰撞情况下,安全风险加剧。

CTB技术提升了整车和电池的一体性,将刀片电池能够均匀受力的特征作用在车身上,成为车身传力和受力的一部分,能够传递并吸收能量。

当然,正因为CTB技术的诞生,比亚迪的e平台才可以进行与之相适应的进化。

在比亚迪e平台3.0上,车身地板横梁左右贯通,且采用闭口辊轧件设计,大大提升侧碰能量传递和车身结构的稳定性。同时得益于刀片电池和电池包类蜂窝铝结构,使电池可以作为传力结构的重要组成部分,传递并吸收能量,从而提升车辆安全性。

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并且e平台3.0采用了专为纯电车型设计的传力架构,实现力的分流,快速分散碰撞能量:

上传力路径,实现向A柱的力传递,增大壁障正向受力均匀性;

中传力路径,将纵梁內缩,降低纵梁与地板高度差,设计环状传力结构,改善传力的平顺性,提高纵梁根部碰撞稳定性;

下传力路径,标配全框副车架,增加一条传力路径,引导至后纵梁的传力。

刀片电池与高强度车身一体化集成,使整车在碰撞发生时,车身具备充足的吸能的空间以及更顺畅的能量传递路径,乘员舱形变大幅减小,进一步降低碰撞事故带来的伤亡。

而且扭转刚度是衡量整车性能的一个重要参数,它是指车身在受到外力时抵抗弹性形变的能力。扭转刚度越高,车辆的舒适性、操控性和安全性也会越高。

e平台3.0的动力架构及CTB电池车身一体化技术的应用,深度重塑了整车架构,车辆能够实现前后50:50的黄金轴荷配比,为车辆平稳操控,达到更高性能上限提供强大基础支撑。

刀片电池包与车身结构合理布局,带来超低质心与超低惯量,质心位于整车物理中心,完全区别于传统前驱车因为引擎在前而特有“头重脚轻”的先天缺陷,并实现纯电平台下完美的“低趴”车身运动姿态

此外,基于e平台3.0的兼容性与拓展性,比亚迪针对中型车平台,配备前双叉臂、后五连杆悬架,全面升级悬架调教基础

例如,为整车横向带来更强侧向支撑——过弯稳,直线准;为整车纵向提供更强抗俯仰能力——抑制急加速抬头、急减速点头,大幅改善驾乘平顺性、流畅性;为整车垂向降低悬架摩擦力——通过优化减震系统结构,智能识别并灵活应对复杂路况,从三大维度立体式大幅优化整车操控灵活性、稳定性、安全性,同时兼顾驾乘舒适性,全方位优化乘客体验。

(2)CTP、CTB和CTC技术对比

这几年,电池结构演进成为电池企业技术发展的主流方向。以宁德时代、比亚迪和特斯拉为代表的企业,都在不断改进电芯形状和电池结构。

目前来看主要分为三代产品,CTP(Cell to Pack)、CTB(Cell to Body)和CTC(Cell to Chassis或Cell to Car),逐级发展集成度越来越高

CTP只是电池包内部的整合,取消模组或者变成更大模组的概念,简化结构件,电池的体积能量密度和生产销量得到明显提升,生产成本有所下降。

最近国内一家新势力企业的发布CTC相对比亚迪的CTB要简单一些,前者只是直接取消了电池包的上盖与整车集成,车身和地板不变。而且新势力企业的方案并没有做电芯直接集成,而是采用了模组集成的方式,集成度也不如比亚迪的CTB。

海外某知名新能源汽车企业的方式,是电池和车身的完全一体化:车身变动最大,取消原有座舱底板,取代以电池上盖,座椅直接安装在电池上盖上。

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资料来源:《电动汽车观察家》整理

当然,缺点也很明显,随着集成度越来越高,电池的维修难度越来越大,到了CTC阶段,电池是不能更换的。这对电芯的一致性、可靠性提出了非常高的要求。

比亚迪的CTB技术则兼顾了可维修与一体化。

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比亚迪的电池应用逻辑

一直以来比亚迪对于新能源汽车、电池的技术发展都有自己的逻辑和节奏。

比亚迪作为世界上少有的兼有电池技术和整车技术的企业,在两者的融合方面有着先天的优势。

观察比亚迪会发现它稳扎稳打的风格:不会因为三元电池能量密度高就押注三元,虽然曾因补贴导向三元,但是仍然没有放弃深耕磷酸铁锂电池技术;也不会因为特斯拉推出CTC技术而急于跟风。

不盲从也不激进,比亚迪追求的是成熟和安全的技术。

(1)刀片CTP:拓展了磷酸铁锂的应用范围

比亚迪通过将电芯做长,使得电芯能够成为电池包内的结构件,来解决强度和固定问题;电池包的空间利用率提升了50%,可以达到60%以上,提升了电池包的体积能量密度,将搭载磷酸铁锂乘用车续驶里程推到了600公里上限

采用磷酸铁锂电池,减轻了中国对钴和镍的依赖程度,拓展了磷酸铁锂的应用范围。

(2)刀片CTB:进一步提升车辆安全和操控性能

此次,比亚迪推出的CTB结构,不再追求提升电池空间利用率,而是初步整合了电池和整车,大幅提升车辆的安全和操控性能,有助于简化结构,提升生产效率。

通过再次简化结构,将搭载磷酸铁锂电池的乘用车的续驶里程上限推至700公里。使得绝大部分场景下,磷酸铁锂电池都可以满足市场需求。

由此可见,比亚迪电池应用方面,既有坚持,又不断创新:从安全性考虑,比亚迪坚持磷酸铁锂电池路线,认为“安全是电动汽车最大的豪华。”

坚持磷酸铁锂并不是对产品性能的放弃,相反在结构层面,创新了刀片电池、CTP结构,再到如今的CTB结构。

比亚迪通过结构创的方式不断刷新磷酸铁锂电池的应用上限。

我们有理由相信,比亚迪也储备了CTC技术,进一步提升电池和车身的一体化程度,只待技术成熟时向大家展现这一技术。

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来源:第一电动网

作者:电动汽车观察家

本文地址:https://www.d1ev.com/kol/175653

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