汽車動力在數(shù)百年間經(jīng)過了蒸汽機(jī)、電動機(jī)、內(nèi)燃機(jī)三大類解決方案的變遷，如今電動機(jī)重新成為趨勢。目前動力電池的發(fā)展主要從材料技術(shù)和結(jié)構(gòu)技術(shù)兩條路徑推動。材料層面，無論是磷酸鐵鋰電池還是三元鋰電池，在體積能量密度和重量能量密度上的突破幅度均已有所縮小，國內(nèi)多家企業(yè)開始朝著電池結(jié)構(gòu)技術(shù)方向研發(fā)，讓有限的空間裝載更多的電池，同時保證車輛運(yùn)動的性能和耐久。最近熱門的CTB（Cell to Body）技術(shù)把電池包上蓋板部分跟車身地板合二為一，使動力電池系統(tǒng)既作為能量體，也能以車身結(jié)構(gòu)件的角色參與到整車的傳力和受力當(dāng)中，精簡結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了更高程度的集成化。

1. 電池結(jié)構(gòu)技術(shù)發(fā)展歷程

早期將電芯裝到車上的主流步驟是：電芯→模組→電池包→車身，電動汽車的電池包都是由獨(dú)立的電池模組構(gòu)成，電池模組的組成又由柱狀、片狀或者塊狀動力電池構(gòu)成。CTM技術(shù)就是以一定數(shù)量電芯整合為獨(dú)立的小電池模塊，然后通過物理隔斷把數(shù)個模組再打包成電池組的封裝形式。相對來說，固定的電池包形狀內(nèi)部空間是有限的，因此利用率和電池能量密度決定了這塊電池包的容量。后來隨著CTP（Cell to Pack）技術(shù)的快速發(fā)展，取消了電池模組設(shè)計，直接將電芯集成為電池包，同時把電池包作為整車結(jié)構(gòu)的一部分集成到車身地板上，這種由電芯直接組成電池包的封裝模式從一定程度上提高了電池包內(nèi)部空間的利用率，節(jié)省了大量的結(jié)構(gòu)和空間，相對傳統(tǒng)的封裝模式，CTP技術(shù)能夠在同樣的電池包內(nèi)裝入更多的電芯，從而提高電池容量，增加電動汽車的續(xù)航里程。

圖1 電池結(jié)構(gòu)技術(shù)發(fā)展過程

(圖片來自 知乎文章“CTP、CTC 和 CTB 三種電池底盤技術(shù)方案區(qū)別是什么？

哪個更有發(fā)展前景？”）

CTC 方案靈感源于機(jī)翼油箱，技術(shù)核心就是取消電池包設(shè)計，直接將電芯集成到汽車底盤上，取消原有乘員艙地板板，以電池上蓋取代之，座椅直接安裝在電池上蓋上。電池既是能源設(shè)備，也是結(jié)構(gòu)本身。它進(jìn)一步加深了電池系統(tǒng)與電動車動力系統(tǒng)、底盤的集成，減少零部件數(shù)量，節(jié)省空間，提高結(jié)構(gòu)效率，并且大幅度降低車重，增加電池續(xù)航里程。但使用CTC方案的車輛，由于電池組和底盤是一體設(shè)計的，不能適配換電補(bǔ)能，并且從維護(hù)角度來分析，當(dāng)車輛底盤區(qū)域受到碰撞形變后，維修方案將涉及更多的整體結(jié)構(gòu)件，成本亦會有所增加。

圖2 CTC結(jié)構(gòu)示意圖(圖片來自 易車網(wǎng)文章“解讀零跑CTC電池底盤一體化技術(shù)，安全與續(xù)航能否兼得？”）

從結(jié)構(gòu)設(shè)計來看，與CTC技術(shù)不同的是， CTB技術(shù)是把車身地板面板與電池包上殼體合二為一，集成于電池上蓋與門檻及前后橫梁形成的平整密封面通過密封膠密封乘員艙，底部通過安裝點(diǎn)與車身組裝。即在設(shè)計制造電池包的時候，把電池系統(tǒng)作為一個整體與車身集成，電池本身的密封及防水要求可以滿足，電池與成員艙的密封也相對簡單，風(fēng)險可控。CTB技術(shù)實現(xiàn)從車身一體化向電池車身一體化的轉(zhuǎn)變，有助于空間利用率的提高以及電動車性能的進(jìn)一步釋放。

圖3 CTB結(jié)構(gòu)示意圖

(圖片來自 無敵電動網(wǎng)文章“CTB是什么意思？CTB電池車身一體化優(yōu)缺點(diǎn)”）

2. CTB技術(shù)可以給用戶帶來什么？

將電池與車身融合？那么這種CTB技術(shù)的優(yōu)勢到底在哪里？最明顯的就是提高了駕駛舒適性。和燃油轎車相比，大部分純電轎車的地板高度會更高，后排乘客乘坐時會有種腿部被折疊的感覺。相同的結(jié)構(gòu)條件下，使用CTB方案相較于CTP方案垂直方向的乘坐空間能夠增加10毫米，增大車內(nèi)空間。同時車身地板與電池上蓋板結(jié)合在一起，能夠有效抑制車身結(jié)構(gòu)動態(tài)模式下引發(fā)的多余振動，提升車輛的NVH水平。相比CTP方案，CTB使振動速率和振幅降低90%，路噪降低 1.5dB，高速行駛中的風(fēng)噪也會明顯降低，駕駛體驗得到明顯改善。第二點(diǎn)是可以增加續(xù)航。CTB技術(shù)可以提升電池包的體積能量密度和質(zhì)量能量密度，用更小的重量換來更高的電量。搭載CTB技術(shù)的車型能夠在保證實用性和空間的寬敞性基礎(chǔ)上營造出更低趴的造型，并且在設(shè)計師的設(shè)計之下，不管是視覺感受，還是空氣動力學(xué)的設(shè)計都具有優(yōu)勢，通過降低車身的風(fēng)阻系數(shù)，使得能耗降低，從而增加續(xù)航。第三點(diǎn)則是可以提升安全性和操控性。由于CTB技術(shù)將電池上蓋板與車身地板整合在一起，電池包可以參與到力的傳導(dǎo)過程中來，為車身提供結(jié)構(gòu)支撐。同時車身的吸能空間更充足，能量傳遞路徑更順暢，在危險發(fā)生的時候，能夠大幅度保護(hù)我們駕乘者的安全，在CTB技術(shù)的支持下，不僅整車安全性大大提升，車身剛度的顯著提高，也能讓車輛的操控響應(yīng)更靈敏。再考慮整車質(zhì)心的降低，車輛在高速過彎時姿態(tài)更穩(wěn)定，車身形變量小，提供的側(cè)向支撐更足，整體響應(yīng)跟隨性強(qiáng)，操控性能也會隨之提升。

3. 結(jié)語

對于電動車而言，從最初的直接在燃油車上加裝電池，到現(xiàn)在的CTB一體化技術(shù)，可以很明顯的看到，高度集成化與一體化的設(shè)計注必定是純電車型的發(fā)展趨勢。CTB技術(shù)讓電池和車身結(jié)合的更加緊密，不僅電池包的空間利用率得到了進(jìn)一步的提升，而且?guī)砹烁鼜?qiáng)的車身剛度，讓駕駛者能夠體驗到更加純粹的運(yùn)動駕駛體驗感受，同時賦予了整車更強(qiáng)的性能表現(xiàn)。