天天看點

特斯拉學徒,學會搶跑了|技術流

文 | 嗷嗷胡

自從小鵬跟特斯拉鬧起不愉快,零跑就成了最像“特斯拉門徒”的那個。

4月初,特斯拉剛剛在德州超級工廠舉辦了Cyber Rodeo開幕活動,率先改用4680電芯CTC電池包的新版Model Y自然是主角。而僅僅半個月後,大洋彼岸的零跑就釋出了将搭載于新車C01的CTC電池技術,大有截胡“師父”之架勢。

提高,提高,還是xx的提高

所謂CTC即Cell-to-Chassis,在《做電池最難的一關,是起名字》中曾經淺嘗辄止的提及過,由電芯單體(cell)直接“to”底盤/下車體(chassis)。電池包(pack)與車身底盤此時融合為一體,你中有我我中有你,你即是我我即是你。

世界上的道理大多相通,去掉中間備援結構,總是會帶來效率、重量、空間等方面的提升。特斯拉當初的說法是,使用一體壓鑄前/後車身、4680電芯和CTC電池包的新版Model Y,重量減少了10%,而續航提升了14%(注意不單是CTC自己的功勞)。

特斯拉學徒,學會搶跑了|技術流
特斯拉學徒,學會搶跑了|技術流

零跑這邊給出的數字也很漂亮,CTC使得續航提高了10%、整車垂直空間增加10mm、電池布置空間增加14.5%。另外在上述基礎上,零跑的CTC還讓車身扭轉剛性提高了25%、輕量化系數提高20%,這些是特斯拉安利CTC時沒提的,至于是沒提高還是懶得說,咱也不知道。

反正總歸一句話,就是想說牛B呗。

特斯拉學徒,學會搶跑了|技術流

假如沒CTC,世界是怎樣的?

每當某一家企業(不限于車企)提出一項突破性新技術時,在那些閃閃發光的漂亮資料PPT面前,你都有必要先平靜一下自問自答:

在這項新技術出現之前,這個行業内大家都是怎麼做的?為什麼之前沒人想到還可以這麼做?究竟是别人沒想到還是有什麼原因導緻别人不願意做?這麼做之後會不會有什麼代價?如果無需代價和妥協為什麼隻有你一個大聰明?(近期案例是《滑闆底盤一出手,造車焦慮就沒有?》)

完全不是在貶責創新,因為曆史上完全找得出案例,是可以一一給出回答,而看起來依舊合理有前景的。

隻是想強調一下:隻有提出并思考了這幾個問題,捋清了這個領域發展的最基本脈絡,你——很顯然不可能全知全能——才有可能(隻是有可能哦)初步判斷一項炸裂or看似炸裂的新技術,究竟是真正的行業破局革命,還是無情的PE/VC收割機。

後者又稱辍學僞nerd對高學曆海龜的反向收割。

特斯拉學徒,學會搶跑了|技術流

扯遠了,摟回到CTC。

今天最正常的電動車電池系統是這樣的:最小的不可拆分機關叫做電芯/單體/cell,根據它長什麼樣可以分成圓柱、軟包、方殼等大類,我們熟悉的18650/2170/4680等,就是在描述其中圓柱cell的規格。

特斯拉學徒,學會搶跑了|技術流

特斯拉Model S上的一個模組

若幹個電芯/cell密集排布組成一個模組/module,純電動車的電池電量需求較大,是以往往需要若幹個模組。這些電芯模組被安置于金屬外殼内部,再加上冷卻、電路、電池控制等部件,就構成了一個完整的電池包/pack。

電池包/pack是電池系統的最終成品,是以整套流程的最後一步就是把這個“包”裝車。

特斯拉學徒,學會搶跑了|技術流

在電芯規格相同的前提下,如果用更多電芯組成更大的模組,同樣大小的電池包下能放的模組數變少了,但模組與模組間空隙所占用的總體積也變小了,于是電池包可以容納更多電芯,即更大電量——這就是所謂“大模組”電池包。

再進一步,直接去掉模組與模組間隙,讓所有電芯緊密排布成為一個巨大的模組,電池包内有且僅有一個模組,也就沒有了模組/module的概念,電池包/pack直接由大量電芯/cell組成——這就是所謂的CTP,Cell-to-Pack。

特斯拉學徒,學會搶跑了|技術流

特斯拉的CTC電池包,CTC同時也是CTP

請注意,當CTP實作時,在電池包pack層級的“去中間化”就已經到頭了:電芯cell是最小的不可分割單體,電池包pack是最終的完整成品。下一步的CTC,本質上已經超越了“電池包pack”這個層級,它是電池系統與車身(電池系統以外)之間的內建化,這隻手從電池包本身向外伸。

非CTC的正常電池包,無論油改電還是純電平台,可以認為是“吊挂”或者“嵌入”了車身底盤/下車體。電池包和車身之間,通常采用螺栓之類的連接配接方式。你肯定聽說過某些電動車因故障或衰減更換電池包的事,自然需要可無損拆卸的連接配接手段。

特斯拉學徒,學會搶跑了|技術流

保時捷Taycan的電池包由28顆螺栓固定于底盤

這種正常的做法用了很多年,也是正常來講電動車發展初期必然:車嘛,以前用油,發動機油箱擰上去;現在用電,那自然把電池(包)擰上去咯。尤其在電動車發展早期,電池系統出問題需要維護是常有的事,哪怕一顆電芯壞了需要修也得把整個電池包打開,“打包然後擰上去”才是正常人的邏輯。

但這種正常方式也造成了明顯的結構備援,車身底部地闆是一大片金屬闆,電池包上殼體也是一整塊闆。二者起到的作用其實有大量重疊,車身地闆對于電池包上方是有保護作用的,設計得當也能保護乘員免受電池燃爆傷害(或者說難道兩層闆就永保無虞了嗎,也沒有)。

特斯拉學徒,學會搶跑了|技術流

雪佛蘭Bolt/别克微藍7的SMC電池包上蓋

其實目前一部分廠商的電池包,上殼體就是用玻璃鋼等更輕的非金屬材質制作。它們處于車身結構的保護下,并不需要承擔主要的抗沖擊作用,而隻是負責密封電池包,以及抑制電池包向上對于乘員艙的威脅。

乘員腳下先是一塊金屬車身地闆,然後是電池包上殼體一塊硬闆,再然後才是真正提供電能的玩意兒(電芯cell)。而CTC,簡單粗暴地講,就是把這兩塊闆子融成了一塊——是的,很多技術解析一通天花亂墜,道破天其實就這麼點事兒。

CTC,零跑沒走特斯拉的路

“把兩塊闆變成一塊闆”,了解起來就這麼簡單,但并不代表CTC就輕而易舉。直接将車身地闆作為電池包上蓋,我們暫且不談這個“地闆兼上蓋”是算車身的還是算電池的,電池系統與車身的連接配接方式不能再僅僅是擰螺栓了。

特斯拉學徒,學會搶跑了|技術流

零跑CTC,注意分解圖中是無電池包上蓋的,車體地闆本身作為上蓋

原因很簡單,螺栓不足以保證高标準密封性能,需要配合其他密封性更好的連接配接方式——結果是無法再實作幾乎無損的拆裝更換。

以前螺栓連接配接的,是兩個各自分别密封的部分:車身底部是焊在一起的,你開車涉水水不會從地闆縫裡滲進來;電池包是經過嚴格密封的,動不動就IP68。至于這兩者之間倒沒有那麼高的要求,螺栓裝也友善拆也友善,電池出問題了甚至可以直接整包更換。

CTC目前主要有兩種實作方式,其一是“先把電池包封死、車身那邊先漏着”,其二是“先把車身地闆鋪好、電池上邊先敞着”。歐陽明高院士将前者稱為CTC,而認為後者應該稱為“CTV(vehicle)”,我們這裡暫不做區分。

特斯拉學徒,學會搶跑了|技術流

來自2022年電動百人會歐陽明高,注意此處“換電”并非指蔚來那種

方案一就是特斯拉使用的方式,先滿足電池系統的密封需求。僅看電池這邊,生産制造包括密封都與以往非CTC電池包沒有太大不同,是以被認為風險較為可控。但因為需要先制造一個完整的電池包,電池包尤其是上殼體的形狀會受到一定限制,對于整車/車身結構效率的提升空間有可能不及方案二(當然眼下談這個或許為時尚早)。

特斯拉學徒,學會搶跑了|技術流

注意9A中,車身部分是不含地闆的,差別于上面的Taycan

特斯拉學徒,學會搶跑了|技術流

特斯拉展示的CTC電池包分解,座椅直接裝在電池包上殼體上

方案二則是今天零跑的選擇,車身是一個完整的車身送過來,而電池包此時是一個無上蓋的“敞口”狀态。在将電池部分安裝到車身的同時,電池包下殼體與車身地闆暨上殼體合體密封。這種做法優先保證了乘員艙密封性,但很顯然電池密封此時遠比乘員艙重要。安裝并密封電池部分時,車身結構已經基本完成,要考慮到車身這麼大一個“累贅”,安裝工序相對會更加複雜繁瑣。

是以相對于特斯拉使用的方案一,零跑這個CTC帶有更多的未知風險。

當然方案二也有自己的優勢,因為地闆部分是焊接于車身成為一體的,可以友善地設計各種橫縱梁結構,也無需像方案一那樣要考慮電池包連接配接車身時避讓四周結構,相比方案一的車身“借用”電池上蓋會有結構效率上的優勢。換言之,在綜合了重量、材質工藝(成本)、剛度目标等方面,可以在整體層面上獲得更好的車身綜合性能(一樣成本更輕、一樣重量更剛等等)。

特斯拉學徒,學會搶跑了|技術流

零跑CTC,車身是完整的,電池是敞蓋的

黑科技了,但又沒那麼黑

CTC确實可以顯著提高電動車的綜合性能。

首先,對于電池系統,去掉了一層備援結構,電池系統可以擁有更多空間,或者/以及可以把高度方向的空間讓渡給乘員艙,或者/以及降低車身高度和增大離地間隙。總之空間更緊湊了,想怎麼用看老闆心情。

其次,僅僅一層闆的備援在垂直空間上并不明顯,但重量減少是實打實的。CTC“減掉一層闆”的輕量化優勢,對于純電動車而言頗有誘惑力。而CTC對于車身結構的補強作用增加,又會讓同等剛度目标下所需的車身材料更少,間接也是促進了輕量化。

最後,CTC使得(或者說迫使)電池包殼體以更牢固的方式連接配接于車身——畢竟殼體本身就要成為車身的一部分,這會增加電池包對車身剛度的貢獻。其實正常電池包已經可以帶來動辄50%的剛度提升,改善了車輛NVH等相關性能,CTC之後電池包對于車身剛度的貢獻可能更大。

特斯拉學徒,學會搶跑了|技術流

MEB純電平台的電池包連接配接方式

既然CTC技術如此誘人,那麼回到開頭的問題,為什麼直到今天才有零星車企開始應用呢?

我們已經解釋過密封方式的不同,零跑CTC是更為冒險的方式,即便特斯拉CTC電池包密封難度更低,也多少有一定的乘員艙密封性風險,尤其是長期使用後的耐久性能。這些風險當然完全有可能已經被解決掉了,但在時間足夠長之前,無人能斷定其不存在。

特斯拉學徒,學會搶跑了|技術流

售後維修的問題也不難了解。正常電池包如果電池出現故障,更換電池包就是擰螺栓的事,甚至還有蔚來那樣靠換電補能的。而CTC之後一旦電池包内部有狀況,更換或打開電池包就一定意味着拆換車身主體。随之還會伴有二次密封的隐患,CTC電池包拆換是否會對車身結構造成影響,現在沒人能給出确鑿回答,問題出現之前沒人知道有沒有問題。

當然你可以說自己買電動車隻是開兩年就換,但整個價值鍊條是通着的,電動車隻要一直開下去就早晚會遇到電池故障,如果尾端的維保工作難度大成本高,整個周期縮短或者周期内成本有所增加,必然會傳導至前端的新車保值率,不存在什麼完全不受影響的購置用車方式。

特斯拉學徒,學會搶跑了|技術流

然而話又說回來,指出并承認這些代價和風險,并不等于否認CTC技術是大勢所趨。這個世界的各種技術進步,從來就鮮有全方位無犧牲無妥協的。如果一切以穩妥為宗旨、以低成本為信條,今天滿大街應該都是全鋼車身、自然吸氣、化油器噴油、手動變速器的原始車,技術進步和社會發展會緩慢地令人發指。

技術進步對于社會發展的推動,一定是有舍有得的,隻有當有人為了“甜頭”而甘願“冒險”,才能創造出螺旋上升全面完善的機會。反過來,也不能單純為了盡快讓新技術變成熟,而向人們掩蓋其暫時的不成熟和未知。這個世界不存在一種單向的正确,隻有在沖突之中尋找平衡,在進退之間權衡取舍。

特斯拉學徒,學會搶跑了|技術流

CTC屬于“效用後置”的底層基礎性技術,它并不是一眼可見的直覺。或者說,CTC對整車性能造成的影響,是要經過“好幾手”傳遞的。CTC會減輕重量、增加空間、提升續航、提高剛度改善NVH,但你永遠都不會知道到底哪些方面的多大部分優勢,是僅因CTC而改變的。并沒有一個除了無CTC之外完全一樣的平行宇宙去給你作比較。

你隻能說CTC牛B,卻無法量化CTC帶來了多少牛B值。CTC可以減重,但你也可以把減掉的重量塞更多電池、鋪更多隔音材料、裝更大馬力電機;CTC可以提高剛度,但你也可以提前省下材料降低車身主體剛度,再用CTC補回來;CTC對輕量化和剛度的貢獻,車企可以用來提高性能,也完全可以用來省成本,又或者二者兼得,孰多孰少看選擇。

最終消費者買單的是車輛的實際性能和表現,而CTC等隻是為了實作之的技術手段。甚至能不能實作還得另說,用盡先進技術、主觀也很努力、下本也很舍得卻做出一坨翔的例子也不罕見。是以CTC其實很難成為站在聚光燈下的主角——除非強行渲染為某種改變一切規則的黑科技。

特斯拉學徒,學會搶跑了|技術流

大衆可能在下代平台SSP上才會嘗試CTP和CTC

CTC本身也不是多麼高深的尖端技術,三兩句話說下來小朋友都能了解個大概,絕大部分大型車企都有上馬CTC的技術實力,隻是各自的動力、資源和境況不同,節奏和做法也不同。

特斯拉在Model Y上采用CTC電池包,背景是Model 3/Y大殺四方賺到手軟,此時選擇突破一下進一步增加優勢不無不可。德州與柏林新工廠沒有舊裝置的沉沒成本,也給了産品疊代一個好機會。至于激進風險和維保成本什麼的,特斯拉什麼時候在乎過這些?特斯拉什麼時候需要在乎這些?

特斯拉學徒,學會搶跑了|技術流

零跑的情況有相同也有不同。相同的是也沒什麼沉沒成本,因為零跑此前的車型銷量不算多,除C11以外的車型後續創收能力也較有限。此時搶先換道,零跑決定起來反而比那些頭部車企更輕松,後發也是有後發優勢在的。

不同的是零跑需要冒更多風險、打破更多疑慮,尤其是選擇了比特斯拉更冒險的CTC方式,而零跑并沒有積累足夠的口碑和市場信任(盡管特斯拉在制造方面口碑也不咋地,但畢竟量足)。如果說特斯拉搞CTC,是缺乏像樣競争環境下的“試試就試試”,那麼零跑用上CTC,多少混雜着一點點為了破局而以風險換産品競争力的搶跑心态。

沒什麼好與不好,承認搶跑者更可能身姿不穩,也祝願這一次搶跑最終值得。