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技术争锋求解新能源车补能难题

  面对依然存在的里程焦虑和多元化的应用场景,业界提出了电池车身一体化与换电两大技术方向,为新能源汽车补能难题的解决增添了新思路。

  海豹是比亚迪海洋系前不久推出的重磅车型,由于首次采用了CTB(cell to body,电芯到车身)电池车身一体化技术,在安全性、操控性和舒适性上有了全面进化。

  比亚迪汽车工程研究院院长廉玉波介绍说,比亚迪之前的刀片电池采用的是CTP(cell to package,电芯到电池包)方案,从下往上依次是托盘、电芯和电池上盖,但它与车身地板是分开的,现在的CTB技术则是在CTP的基础上,将电池上盖与车身地板合二为一。

  首先,比亚迪海豹的CTB电池车身一体化结构取消了传统CTP三层夹板,降低了车身高度,车身更为美观,风阻系数也更小,减少了车辆的能耗。

  其次,电池与车身的一体化能降低钢材用量,简化了车辆的底盘结构。同时,一排排刀片电池组成的蜂窝状结构,也大幅增强了底盘强度,整车扭转刚度达到了40000牛米/度。

  不仅如此,CTB电池车身一体化与比亚迪的e 3.0纯电平台组合在一起,还实现了车辆底盘的全平设计,整车前后配重比为50:50,操控性大大增强。

  此外,CTB结构的最大优势在于提高了电池排列的密度,有利于从物理空间加大电池容量,从而提升了车辆的续航里程。

  事实上,为了进一步减重降本,动力电池体系的结构正在不断创新,电池车身一体化渐成趋势,越来越多的车企开始发力。

  今年5月初,零跑汽车宣称已经攻克CTC(Cell to Chassis,电芯到底盘)技术,并应用于C01车型上。与比亚迪的CTB不同,零跑汽车的CTC方案取消了电池包箱体和上盖,只留有下面的托盘,并和门槛、横梁紧密连接在一起,与车身电池舱形成了高刚性的腔体结构。

  零跑汽车CEO朱江明表示,零跑汽车CTC技术的灵感源自手机电池结构从分离式变成机身电池一体化,而更加轻薄的结构设计能够为整车成本、续航里程、座舱空间带来相应的优化。

  其实,最早布局CTC电池车身一体化的车企是特斯拉。2020年9月,特斯拉发布了4680电芯、CTC技术和一体化压铸技术,并宣称其柏林工厂将采用CTC技术生产Model Y。

  6月23日,宁德时代正式发布了第三代CTP技术,同时宣布名为“麒麟电池”的新产品将于明年量产上市。

  宁德时代的官方资料显示,跟以往全部使用电池包不同,这款电池采用了底盘封装、一体化车架等技术,以便充分利用空间提升电池密度,进而“产生超乎寻常的能效比”。体现在数据上,这款电池的体积利用率为72%,能量密度为255Wh/kg,整车续航达到了1000公里,并可支持5分钟快速热启动及10分钟完成80%电量快充。

  电池从可拆卸到电池车身一体化的技术迭代,意味着电池与车身从此形影不离,不再是一个独立的零件,这显然与强调“车电分离”的换电模式相背而行。

  不过,在动力电池原材料成本高企且大量依赖进口的背景下,作为一种有效的补能方式,新能源车的换电赛道同样吸引了不少企业入局。

  7月6日,蔚来推出了NIO Power高速换电网络建设新计划,准备在2025年建成覆盖“九纵九横十九大城市群”的高速换电网络,为车主带来更加便利的城际出行换电体验。

  当日,蔚来晒出了换电业务的成绩单。最新数据显示,截至7月6日,蔚来共建设256座高速换电站,构建了“五纵三横四大城市群”的高速换电网络。其中,五纵包括G1京哈高速、G2京沪高速、G4京港澳高速、G5京昆高速、G15沈海高速;三横包括G30连霍高速、G50沪渝高速、G60沪昆高速;四大城市群分别为京津冀、长三角、大湾区、成渝城市群。

  而蔚来此次提出的“九纵九横十九大城市群”高速换电网络,则是在“五纵三横四大城市群”高速换电网络的基础上,新增了G3京台高速京闵段、G6京藏高速京蒙段、G25长深高速津粤段和G45大广高速京粤段;以及关中、山东半岛、长江中游、山西中部、中原、哈长、海峡西岸、辽中南、北部湾、滇中、黔中、呼包鄂榆、天山北坡、宁夏沿黄和兰州西宁城市群。

  此外,蔚来还透露,接下来将会陆续发布峰值功率500kW、峰值电流650A的液冷超级快充桩和第三代换电站等全新加电设施,并宣布向全行业开放800V高压平台电池包及配套的换电体系。

  蔚来公司总裁秦力洪说,换电业务一直是蔚来新能源棋局上的重要一子,“只要蔚来这个品牌还在,换电业务就会永远干下去。”

  不只是蔚来,北汽、长安、广汽埃安等车企均在发力换电模式,而背靠吉利的睿蓝汽车更是推出了激进的“All in换电”战略。

  6月21日,睿蓝汽车首次对外发布了涵盖整车技术平台、换电补能平台以及大数据云平台的新一代GBRC水晶架构,并计划大规模布局城市换电网络,用更低的运营成本构筑竞争力。

  睿蓝汽车副总裁蔡建军表示,“睿蓝汽车不只是一个‘换电汽车’的制造商,我们还将多向发力,打通上下游产业链,构建可循环的一体化换电生态圈。”他预计,今年年底,睿蓝汽车会和生态伙伴一起完成200多座换电站的投建,并在未来3年至少推出6款覆盖全域车型的换电汽车。

  值得一提的是,在大力发展电池车身一体化技术的同时,宁德时代也没有放弃换电方案。今年年初,宁德时代的全资子公司时代电服发布了换电服务品牌EVOGO乐行换电,以及标准化组合换电整体解决方案。按照规划,EVOGO将选择10个城市首批启动换电服务。

  尽管不少新能源车型的续航里程都在500公里至800公里左右,有的甚至能达到1000公里以上,但相较燃油车而言,一些消费者仍对新能源汽车存在里程焦虑。对此,业界提出的解决方案,一是扩大电池容量,二是提升充电速度。

  时下,在保有量增加、补贴退坡、新能源汽车提价等一系列因素的作用下,换电模式似乎成了对车企和车主双方都利好的方案之一。

  对用户来说,换电模式既能缓解车主的电量焦虑,又可以避免长时间的充电等待,提升了车主的出行体验。毕竟,将一辆新能源车充满电,慢充时需要8小时至10小时,快充也需要半个小时以上,但换电模式却只需要3分钟到4分钟,这无疑大大缓和了出行与补能之间的矛盾。

  而对车企来说,“车电分离”的换电模式可以降低购车成本,从而吸引用户购买提高销量。据了解,新能源汽车的整车成本有40%左右来自于动力电池,如果车企采用“车电分离”的销售模式,势必会降低消费者的购车成本。

  不过,换电模式也存在一些痛点,比如各企业的电池标准、换电站标准不统一,导致厂商之间很难实现通用换电,容易造成重复建设;基于车电分离模式,动力电池的出险定损、赔付及残值交易尚无国家规范;换电站土地资源紧缺等。

  “最为重要的是,目前还没有换电站能真正实现盈利。”中国汽车战略与政策研究中心主任黄永和说,成本一直是涉及换电业务企业不可避免的头等问题,只有探索出能够盈利的商业模式,才能真正推动换电模式的市场化进程。

  从某种程度上来说,电池车身一体化与换电是两个极端:换电模式是把电池拆下来,而电池车身一体化却是把电池直接融合进底盘中,但这样一来,也相当于摒弃了换电方案,不论是单个电芯还是整个电池包,维修与更换的便利性和成本都会受到很大影响。

  在中国电池工业协会副理事长黄学杰看来,电池车身一体化技术最大的亮点在于,在扩大电池容量的同时,还减少了零部件数量,降低了生产成本,缺点则是取消电池包设计之后,电池由之前的模块系统状变成了分散状,二次回收利用比较困难。

  业界认为,目前新能源车的补能难题依然存在,而换电模式与电池车身一体化都是可供选择的解决之道。虽然换电模式与电池车身一体化技术相向而去,但并不代表这两种技术没有共存的空间,二者在市场中也不是谁替代谁的关系。恰恰相反,在生机勃勃的新能源车市场,无论是换电模式还是电池车身一体化都有着巨大的发展潜力和价值。

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