电动汽车动力电池集成技术初探—CTP、CTB、CTC等

mqh0386

小米汽车自带流量，去年年底举办的小米SU7首场技术发布会吸引了众多消费者的目光，在会上提及不少电池系统“黑科技”，包括800V平台、电芯倒置和CTB技术等。800V和电芯倒置较好理解，但什么是CTB技术？此外，对于汽车从业者和有意购买电动车的消费者来说，一定也听到过某某电池包采用了CTP、CTC等技术。一提到电池包集成技术，很多人都在提CTB/CTC多么多么领先，仿佛喊的多了便是真的先进。但你要说它们好在哪里，似乎也回答不出个所以然来。那么这些技术到底是什么？真的有说的那么好吗？它们之间关系如何？

本文就将以CTP、CTB、CTC技术为主线，针对动力电池集成技术进行介绍，分析各自实际的优缺点，以期为读者评价电池包提供新的视角。
对传统的动力电池包而言，一般会将若干电芯串联/并联成模组，再将模组装配入电池包，最后把电池包安装到汽车底盘上，这种集成技术称之为CTM（Cell To Module），是电池包集成技术的初始形式。典型代表为大众ID系列的MEB电池包。


对于CTM结构，电芯被模组结构件包覆形成保护，电池包机械强度高，“厚重结实”，成组难度小，并且可维修性好。但是由于存在模组形态，电池包整体空间利用率低，仅40%，且为了保证电池整包具有一定的能量密度，普遍使用三元锂（NCM）电池，成本较高。于是随着新能源汽车产业发展，CTP、CTC、CTB等动力电池集成技术被相继提出。

成组效率的进阶——CTP技术

在CTM技术中，我们提到动力电池的集成经过电芯—模组—电池包—底盘四个环节。如果能将其中的模组环节省去，直接把电芯集成到电池包，变成电芯—电池包—底盘的形式，这样同体积下的电池包就能够装下更多的电芯，称作CTP技术。2019年，宁德时代首创CTP技术，并于2022年6月正式发布CTP3.0麒麟电池，还在取消模组结构的基础上，将横纵梁、水冷板与隔热垫集成为多功能弹性夹层，宣称电池包内部体积利用率达到72%，引起业内广泛关注。


与CTM技术相比，由于电池包省去了模组环节，最直接的好处就是减少了零部件数量。由此，不仅提升了体积利用率，电池包重量降低也带来了整包质量能量密度的提高，而且物料成本和制造成本也随之降低。但有得必有失，模组环节的取消，同时取消了电芯发生热失控在模组级别的防护，并且单个电芯发生故障就意味着整个电池包的更换，导致维修成本提高。

成组效率的终极？——CTC/CTB技术
CTC/CTB技术是CTM技术的进阶，在CTM的形式上进一步简化为电芯—底盘，将电芯直接集成于车辆底盘。简单来说就是，原先电池包有自己的上盖，乘员舱有自己的地板，现在把上盖和地板合二为一，共用一块板。


CTC技术最早由Tesla在2020年提出，搭载在Model Y车型上，之后零跑汽车也于2022年提出了自己的CTC方案。CTB技术则最早由比亚迪于2021年9月提出，搭载在比亚迪海豹等车型上。在CTC/CTB结构中，都是电池包上盖和乘客舱地板共用一块板，技术难点主要在于上盖与地板间的密封。

仅从成组形式上看，CTB和CTC并无区别，因此常将二者划为一类，两者的区别体现在其它方面。此外不仅CTB和CTC之间，同为CTC的特斯拉方案和零跑方案也有差异。

抛去成组形式，先来看Tesla的CTC和零跑的CTC两者的区别，主要在于是否还具有完整的电池包结构。我们来看一张图。



对零跑的CTC结构，是直接将乘客舱地板当作电池包的上盖，此时已没有完整意义上的电池包结构，密封失效后果较为严重；而对于特斯拉的CTC技术，则是把电池包上盖作为乘客舱的部分地板，对乘客舱进行密封，还有完整的电池包结构，连接密封面失效后果较弱。

而对比特斯拉的CTC方案和比亚迪的CTB方案，两者间差异似乎还要小于同为CTC方案的特斯拉/零跑方案。区别主要在于特斯拉CTC方案电池包壳体需要承担更大部分的车底横梁作用（刚度甚至是侧向撞击），而比亚迪CTB电池则与传统车型一致，主要的承力结构并没变。

CTB/CTC结构在CTP的基础上进一步精简了零部件，但与CTP相比，优点可能就仅有“进一步提高了整体空间利用率”这一条。对于官方常宣传的类似“CTB技术提高了车辆整体机械强度”，有点偷换概念的感觉。个人认为这种说法是建立在将带有电池包的车身（CTB/CTC）与单独的车身进行比较的逻辑上，或者将一体式压铸带来的强度提升归为了CTB/CTC的优点。至于该项技术缺点，不难看出，由于与车身高度集成，CTB/CTC技术给电芯故障带来的维修成本也更高。
此外虽然整合了上盖与地板，但CTB/CTC是否降低了电池包成本则有待商榷，编者也打算在后续专门出一期文章，讨论由CTP变为CTB结构所带来的技术和成本变化分析，欢迎感兴趣的朋友持续关注~综上，暂时对CTM、CTP、CTB/CTC技术总结如下（个人观点）：集成效率：CTB/CTC≥CTP>CTM;机械强度：CTM>CTP≥CTB/CTC;生产成本：CTP≤CTB/CTC＜CTM；
维修成本：CTB/CTC＞CTP>CTM;