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比亚迪再放大招,CTB技术为行业带来了哪些思考?

2022年05月28日 10:11:01
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来源:车图腾

文/腾三毛

车图腾出品,未经许可,谢绝转载

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“先知三日,富贵十年”,说的是如果一个人能提前知道三日之事,就会有十年的富贵,当然这是一种比喻,聚焦点是前瞻性、洞察力和居安思危的意识。

同理,汽车领域人们常说“生产一代、研发一代、储备一代”,阐述的是理念、技术先进性和产业长远规划,具备这种素质的车企大多会勇立潮头、引领汽车发展方向,反之则可能成为过眼云烟。

眼下的汽车行业正在经历一场大变革—电动化,在品牌层面,中国汽车品牌早早地站在了世界舞台中央,其中最具代表性的品牌莫过于比亚迪

继推出刀片电池、e平台3.0等“王炸”技术之后,近日比亚迪再度发布电池车身一体化CTB(Cell to Body)技术。那么什么是CTB技术,核心优势是什么,对行业又有哪些启发呢?下面我们一同解析。

▍CTB:从底层思考迭代

我们先来思考一个问题:动力电池是纯电动汽车的核心之一,而动力电池包是如何装到汽车上的?

以往,电池包是由电芯组成模组,再由模组形成电池包,形成“电芯(Cell)——模组(Module)——电池包(Pack)”的三级装配模式,这种结构电池内部空间利用率比较低,体积比能量密度越来越不能满足用户需求,于是工程师们就开始绞尽脑汁优化这一结构。

这就有了CTP(Cell to Pack)技术。它是一种由电芯直接汇集而成的电池包,取消了模组,优点是可以提高电池内部空间利用率和体积比能量密度。

那么,还有没有比CTP更先进的技术?答案是有的,比亚迪近日发布的CTB技术就是其一。

CTB技术十分大胆,在CTP的基础上,CTB把车身与电池系统进行高度融合,将电池上盖与车身合二为一,从CTP的电池三明治结构,进化为CTB的整车三明治结构,这种融合简化了车身结构和生产工艺,绝对算是对传统车身设计的一次颠覆性变革。

2020年比亚迪发布了与CTP类似的“刀片电池”,首次将电池系统体积利用率提高到了50%以上,此次CTB的发布,电池系统体积的利用率还将进一步提升。

当然,如此一来动力电池系统既是能量体,也是结构件。

先来看一个有意思的现象——蜂窝结构,它是覆盖二维平面的最佳拓扑结构。蜂窝结构的灵感来自蜂巢,这种结构的核心优势是优秀的几何力学性能,因此在材料学科有广泛应用。

如果将刀片电池排列成类似蜂窝的结构呢?比亚迪工程师从中获得了灵感,一排排的刀片电芯组成的结构就如同蜂窝芯,通过上盖板和底板组成类蜂窝结构,这让CTB刀片电池包的结构强度得到了突破,能够顺利通过50吨重卡碾压的极端测试。

反映在数据上,CTB技术将整车扭转刚度提升了一倍,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/°,首款搭载CTB技术的车型——海豹的整车扭转刚度达到了40500N·m/°,与百万级豪车的数据不相上下,刷新了不少人的。此外,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%,满足超高安全标准。

车身扭转刚度大幅攀升意味着车辆在各种工况下,形变量更小,车体响应更快,高速过弯车身姿态稳定,操控上限更高,这为车辆的操控性能无形中加分不少。

在影响车辆操控的直接因素方面,比亚迪e平台3.0中型平台纯电动车型采用前双叉臂+后五连杆的悬架组合,在横向、纵向、垂向三个方向的车辆性能明显提升,操控性能更好,纵向抗俯仰能力优秀,垂向悬架摩擦力更低。要知道这种结构在传统燃油车上大多只出现在豪华车或性能车上,兼顾舒适性和操控性。

同时,由于CTB刀片电池包有着均衡的质心,可以做到整车50:50轴荷,为优秀操控提供了先天优势,车辆的稳定性好、惯量低、响应跟随快,低趴的运动姿态很有战斗气息,这些都完全有别于传统前驱车因为引擎在前部而导致“头重脚轻”的先天缺陷。

更为吸引眼球的是,基于e平台3.0的四驱车型采用了全新的高效四驱架构——前驱采用交流异步电机,后驱采用永磁同步电机。这种结构的好处是,前驱感应异步电机拥有空载损耗低的特性,可以降低整车能耗,后驱永磁同步电机又拥有瞬间爆发力,能提供充沛的动力储备,一前一后组成了一个高效的四驱动力单元。

在实战方面,e平台3.0中型平台首款车——海豹的麋鹿测试最高通过车速为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,这些数据单独拿出一项都是非常亮眼的,综合到一起妥妥的跑车级水准。

在豪华车上才有的舒适感方面,e平台3.0中型平台产品的表现也丝毫不落下风。

这是因为比亚迪CTB技术将车身地板与电池上盖板已经合二为一,这样有效抑制了车身结构动态模式下引发的多余振动,提升车辆NVH水平。这方面也有数据支撑,比如相较于CTP方案,比亚迪CTB可以使振动速率和振幅降低90%,路噪降低1.5dB。首次搭载CTB技术的海豹在通过减速带、颠簸坏路等路况时,表现自如,平稳舒适。

比亚迪CTB技术带来的另一项改变在整车风阻系数上。也许有人会有疑问,CTB是电池包技术,为何会对整车风阻产生影响?原因在于CTB技术对车身姿态和底盘平整度的改变。

我们知道,汽车风阻系数越小,车辆受到的空气阻力就越小,相应的能耗也就越低,噪音更小。在CTB的加持下,车辆底盘实现了全平设计,同时纯电专属平台缩短了前舱体积,车辆造型更低趴,使得e平台3.0车型的风阻系数可以低至0.21。

有数据表明,风阻系数每降低0.01,纯电动车的续航将增加8公里,因此车辆风阻系数对于纯电动车辆极为重要,资料显示,海豹的风阻系数就低至了0.219,表现非常给力。

▍技术,扛下了所有

回顾比亚迪两年的发展历程,可以用“多点绽放、全面开花”来形容。

2020年,比亚迪正式推出具有划时代意义的“刀片电池”,挑战了极端强度测试,通过了业界标杆性的针刺试验,成为安全领域行业新标杆;2021年伊始,比亚迪接着放大招——DM-i超级混动全球首发,凭借以电为主、超低定价、超高燃油经济性,DM-i直接与普通燃油车开战,迅速成为人们追捧的对象,一车难求。

到了去年下半年,比亚迪在深圳总部正式发布纯电专属平台e平台3.0,将电动汽车带到了下半场的角逐。往小了说,e平台3.0是对下一代电动车的布局,往大了说,是用实际行动践行国家能源安全、优化绿色生态。不夸张地说,比亚迪已经扛起了中国新能源汽车技术流的“半壁江山”。

再看CTB电池车身一体化技术,它简化了车身结构和生产工艺,车身底板与电池上盖板合二为一,在刀片电池本征安全的支撑下,电池安全性与结构强度大幅提升,让电池不再需要牺牲其他性能指标,转而释放了车辆性能的发挥空间。同时,这也意味着车身重量将得以减轻,车辆后排垂直高度也能得到提高,后排座位更舒适。可以说CTB技术是对传统车身设计的一次颠覆性变革。

从早期的CMP电池结构,到如今不少汽车品牌正在攻坚的CTP,再到比亚迪最新发布的CTB,我们看到了动力电池发展的迭代之路,未来动力电池与底盘结构进一步融合依旧是电动车技术发展的重要方向。

底盘作为整车最为核心的硬件之一,是汽车主机厂的“命门”,其技术也是整车厂商最核心的优势所在,CTB更多涉及底盘硬件的结构技术,相对来说比亚迪这样的整车厂商更具技术优势,拥有引领新能源汽车行业技术发展的核心优势。

当然比亚迪如今也足够自信,我们从海豹预售价21.28-28.98万元率先硬刚Model 3也能看出一二,或许属于中国汽车品牌的时空已经来临,未来可期。

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