在去年的广州车展，零跑发布了智能动力技术及旗下的智能电驱，并开创了“智能汽车完全体”概念，即“只有集智能座舱、智能驾驶、智能动力三位一体，才能实现全车智能控制”。此次智能动力CTC技术的发布，补全了零跑智能动力的最后一块拼图——智能电池。
基于对技术发展趋势的前瞻性洞察，在行业还普遍处于传统模组1.0时代向CTP大模组技术过渡之时，零跑汽车先人一步，实现了CTC技术量产落地。以智能手机的集成式电池设计为灵感，零跑的电池研发团队从2016年开始着手研发电池、底盘一体化集成技术。经过6年攻坚克难，零跑汽车最终在CTC技术的研发潮流中，拔得头筹，自研出国内首款可量产CTC电池底盘一体化技术。
零跑科技电池产品线总经理宋忆宁在这次发布会上分享道：“零跑智能动力CTC技术，即cell -to -chassis，是指将电池、底盘和下车身进行集成设计，简化产品设计和生产工艺的前沿技术。通过重新设计电池承载托盘，使整个下车体底盘结构与电池托盘结构耦合，创新了安装工艺，真正做到了Less is more。通过减少冗余的结构设计，能有效减少零部件数量，在提升空间利用率和系统比能的同时，让车身与电池结构互补，使电池抗冲击能力及车身扭转刚度得到大幅度提升。”
值得一提的是，零跑智能动力CTC技术应用车身结构作为电池包外部结构，取消了电池包的部分结构设计，从这个意义来说，搭载零跑智能动力CTC技术的零跑C01，将成为全球首款无独立电池包的电动车。
动力电池的“瘦身史”
动力电池的设计大致可以分为3个大的阶段，分别是标准化模块的1.0时代，采用大模组的CTP 2.0时代，和代表目前业界最高水平的CTC 3.0阶段。
在1.0时代，动力电池被称为标准化模块，结构非常繁琐，从内到外分别为电芯、模组和电池包。许多个电芯打包成一个模组，许多个模组再打包成电池包，最后安装在车上。但只有电芯是用来供电的，这种“过度打包”不仅需要设计、生产额外的零部件，也要占用额外的空间，这就导致电芯的空间占比减小了。
2.0时代被称为“大模组”时代，主要思路就是设计更大的模组，减少模组数量甚至是无模组，来尽可能减少这个层面的零件数量和空间占用，最有代表的就是宁德时代的CTP技术和比亚迪的刀片电池。
3.0时代标志着电池和底盘集成设计的方案开始问世。CTC是“cell-to-chassis”的简称，就是“将电池和底盘融合设计”的意思。同时，还要有更智能的BMS（电池管理系统），对电池的使用进行更智能的监控、管理和优化。
CTC技术到底难在哪里？
说起来容易，但要真实现CTC，技术问题非常多。将电池和底盘做融合，目的就是通过这种集成化的设计减少零件数量，压缩空间体积，提高整车的电量和续航。但到底要怎样融合，如何保证电池的防水性能，减少层层包装后电池安全性如何保证，如何调整生产线、如何测试、量产、维修，这些都是需要考虑的问题。
最早的CTC理念就是零跑提出的，而且国内真正实现了量产CTC技术的，零跑也是第一个。
在2016年，零跑汽车董事长朱江明受到智能手机电池集成式设计的启发，率先在内部提出了将动力电池和底盘集成为一体的想法。经过6年的的不断研发、试验、改进，最终实现了CTC技术的量产化落地，将搭载在他们的新款旗舰车型零跑C01上同步量产。
CTC技术硬件创新上，最基础也是最关键是“怎么把底盘和电池做成一体化”，零跑给出的答案是“一体化托盘结构”。设计思路是把电池安装到一个电池托盘内，然后再把这个托盘安装到底盘下方，像是一个倒扣的餐盘。为了提高电池的牢固程度，电池的上下也和托盘、底盘固定。整个集成化设计既是车身结构，又是电池结构。
就像现在的手机大多数可以做到电池和电路结构的防水，电动车在雨天、涉水路况上也需要做到良好的防水。在1.0的2.0的电池结构中，经过层层包装，动力电池的防水性能其实不难做到，但到了3.0的CTC时代，模组和电池结构都被精简，如何靠底盘和托盘结构实现防水，是一个非常难的问题。
大面积的金属板件是通过焊接的方式组合到一起的，考虑到防水性能，传统的焊接和检测方式也就不再适用了。为了解决这个问题，零跑采用了特殊的工艺，提高了焊接质量、精度控制和焊接的一致性，也提出了新的气密性检测方法和返厂维修方案。在底盘和托盘的连接处，采用了“铆钉+密封胶条”的组合，保证防水性能。
除了防水，行驶过程中磕磕碰碰在所难免，电池要能够在这些外力下依旧“坚挺”，一体化托盘的结构也能很好的实现这一点。比如，托盘并不是平整的一张板，上面有横纵交错的梁作为骨架，可以很好地增强底盘和托盘的强度。在车身侧面，还装有吸能结构，有事儿它真扛：当发生侧向的剧烈碰撞时，冲击力会优先传导至吸能板，吸能板产生形变从而吸收掉冲击力，最大程度降低对支撑结构和电池的影响，保证电池的安全。
零跑CTC实现软硬件双重创新
用户需求是创新的指南。零跑智能动力CTC技术作为零跑智能动力体系下最新重要突破，通过软硬件双重创新，为产品全面赋能。同时，它还兼具高适配和强拓展属性，可实现快速柔性化生产，未来更兼容更高电压平台及各级别、类型的车型，具备不断进化的潜力，成为“可持续进化的能量母体”。
在空间方面，零跑智能动力CTC技术在硬件、结构设计方面进行创新，通过取消电池上部结构，减少冗余的结构设计，整车垂直空间增加10mm，电池布置空间增加14.5%，使得车内空间布置更加灵活实用。
在续航方面，零跑智能动力CTC技术相比传统方案具备更好气密性，可以提升电池保温性能、电池可布置空间等，同时基于创新性软件应用AI BMS大数据电池管理系统带来的能耗经济性管理，综合提升整车续航里程10%。随着零跑智能动力CTC技术的不断进化，未来可以实现“加油式”充电——充电5分钟，续航超过200km。
在性能方面，零跑智能动力CTC技术可以为整车带来扭转刚度提升25%，轻量化系数达到2.4，提升20%。车身扭转刚度越高，抵御共振能力就越强，意味着整车能够拥有更加出色的驾控性能，更好的底盘响应效率，对NVH性能也能有所助益。
在安全方面，零跑在开发过程中针对于智能动力CTC技术，进行了多轮严苛试验，如底部球击、挤压、热扩散等将近30项试验，确保电池安全，其中有8项安全测试结果远超国家标准；同时，基于零跑AI BMS大数据智能电池管理系统，零跑可以为用户提供触达电芯级别的实时云端安全保护，在电池安全、电池寿命、电池性能层面得到全方位的提升。
特斯拉CTC将推动汽车产业新一轮生产制造革命
特斯拉在 2021 年 6 月公开了一份电池系统的专利，专利名为 INTEGRATEDENERGY STORAGE SYSTEM，专利号为 US 2021/0159567 A1，专利中详细阐述了 4680 Structural Battery（CTC）电池系统集成技术。特斯拉于 2021 年 10 月在德国柏林工厂举办参观活动，并首次对外展示了 4680 Structure Battery（CTC），整体设计思路方案与专利披露信息基本一致。
根据专利中公开披露的内容，可以对特斯拉 CTC 有整体的方向性认知：
①在特斯拉 CTC 方案的整体结构上，电池包上盖与车辆结构如座椅直接连接在一起，成为乘员座舱地板的结构；②电芯之间填充树脂材料，特斯拉认为这一方面可以提供热保护，另一方面可以为电芯提供结构性支撑：③在与“大模组”方案的对比中，CTC 方案具有减少支撑件、减轻整车质量、提升整体电池容量等优势。
总结特斯拉《INTEGRATED ENERGY STORAGE SYSTEM（专利号 US 2021/0159567 A1）》专利及今年 10 月在柏林超级工厂公开展示的相关信息，特斯拉 4680 StructuralBattery（CTC）方案主要有以下几个特点：①电池包上盖与电芯粘接在一起，并与座椅等车辆结构件集成，成为乘员舱地板的结构；②电芯上下和电芯之间填充树脂材料，起到热保护和结构性支撑的作用；③由于单个电芯所承受的电流增大，方案中将以前的铝丝连接改为 Busbar 连接，利用母排引脚将电连接和电池管理系统的采集板直接连接在一起；④在热失控管理的方面，相比于之前位于后方位置的 2 个泄压阀，CTC 方案在电池包一侧配置了 8 个泄压阀；⑤电芯间的蛇形管布置与车桥方向平行，通过减少蛇形管长度而减少流阻，增加冷却均匀性。
特斯拉动力电池系统的进化伴随着其电芯技术的迭代。Model S/X 上市时，电池包为搭载 18650 电芯的传统方案布局，共 14/16 个模组；Model 3 上市时，电池包为搭载 2170 电芯的大模组方案布局，共 4 个模组；目前，应用搭载 4680电芯的 CTC 方案的 Model Y 样车已经对外展示，模组结构被彻底取消。电芯的迭代为动力电池系统的进化奠定了基础，一方面是因为单体电芯体积越大，电池容量越大，电池包中所需的电芯数量越少，从安全性等角度才能够跳出“电芯-模组-PACK”分级架构，实现对电芯的直接管理；另一方面是因为电芯体积越大，其外壳的结构性能越强，在车辆实际运行时能够抵抗更强的外力，因此靠灌胶以蜂窝状粘接在一起的 4680 电芯本身就起到了对车体的结构支撑作用。
特斯拉 CTC 方案的应用将为车辆降低 10%车重，增加 14%续航里程，减少 370个零件，单位成本下降 7%，单位投资下降 8%，大幅提升汽车生产制造的效率。
甩掉电池包的“包袱”可以让汽车更轻、跑得更快，前有特斯拉，后有零跑，特别有作为风向标的特斯拉的引领，你觉得CTC技术会很快在新能源汽车界掀起一阵风口吗？
文章来源：钛媒体APP，果壳，未来智库
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