零跑的CTC量産

昨天，汽車圈傳來一個重磅消息。

4 月 25 日，零跑正式發布了 CTC 電池底盤一體化技術，該技術可以提升車輛續航約 10%，而 C01 車型将率先搭載。此外，零跑還宣布将對 CTC 技術免費開放共享。

據介紹，零跑智能動力 CTC 技術應用車身結構作為電池包外部結構，取消了電池包的部分結構設計，而搭載零跑智能動力 CTC 技術的零跑 C01 将成為全球首款無獨立電池包的電動車。

“零跑智能動力 CTC 技術，即 cell -to -chassis，是指将電池、底盤和下車身進行集成設計，簡化産品設計和生産工藝的前沿技術。通過重新設計電池承載托盤，使整個下車體底盤結構與電池托盤結構耦合，創新了安裝工藝，真正做到了 Less is more。

通過減少冗餘的結構設計，能有效減少零部件數量，在提升空間利用率和系統比能的同時，讓車身與電池結構互補，使電池抗沖擊能力及車身扭轉剛度得到大幅度提升。”

什麼是CTC技術？

特斯拉，率先提出了 CTC 技術概念。

CTC (Cell to Chassis) 電池技術是将電芯直接集成到車輛底盤内部的電池技術。CTC 技術省去了從電芯到模組，再到電池包的兩個步驟，直接将電芯安裝在車輛平台上，是 CTP（Cell to Pack）的進一步集成方案。

CTC 的技術思路與飛機将燃料箱融于機翼一體而不是另做燃料箱這一設計相類似，其目的是高度集成化，減少零部件的數量與總裝工藝，起到提高效率，降低成本的作用。

CTC 電池集成方案，省去模組：

CTC 方案靈感源于機翼油箱：

特斯拉 CTC 技術将首次運用于 Model Y 車型上，并将在德國柏林工廠實現量産，預計量産時間為 2022 年。CTC 工藝技術的進步有望顯著降低 Model Y 的 成本，并提升生産效率。

CTC技術的演變

我們大緻介紹一下CTC技術的演變曆程。

動力電池的設計大緻可以分為3個大的階段，分别是：

• 标準化模塊的1.0時代，
• 采用大模組的CTP 2.0時代，
• 和代表目前業界最高水平的CTC 3.0階段。

在1.0時代，動力電池被稱為标準化模塊，結構非常繁瑣，從内到外分别為電芯、模組和電池包。

許多個電芯打包成一個模組，許多個模組再打包成電池包，最後安裝在車上。但隻有電芯是用來供電的，這種“過度打包”不僅需要設計、生産額外的零部件，也要占用額外的空間，這就導緻電芯的空間占比減小了。

2.0時代被稱為“大模組”時代，主要思路就是設計更大的模組，減少模組數量甚至是無模組，來盡可能減少這個層面的零件數量和空間占用，最有代表的就是甯德時代的CTP技術和比亞迪的刀片電池。

3.0時代标志着電池和底盤集成設計的方案開始問世。CTC是“cell-to-chassis”的簡稱，就是“将電池和底盤融合設計”的意思。同時，還要有更智能的BMS（電池管理系統），對電池的使用進行更智能的監控、管理和優化。

頭部電池企業逐鹿CTC

2020 年中國儲能大會上，甯德時代透露公司正在開發 CTC 技術。根據董事長 曾毓群介紹，甯德時代 CTC 技術可以有效降低新能源車的成本，使其可以直接和 燃油車競争，乘坐空間更廣闊，地盤通透性增強，并且在續航方面，由于省去了電 池包與模組，最大程度降低了車身重量，從而可提升電動車續航至 800 公裡。

LG在2021年首次公開了一份CTC專利，專利公開号為KR1020210017172A，這是它在CTC方向發展的一個重要信号，也說明LG也在CTC上面開始發力。

衆所周知：軟包由于自身的結構特性，是無法獨立固定的，所以，LG的這個CTC方案選擇的是模組到車底盤的集成（Module to Chassis）。

LG的考量初衷是進一步去掉冗餘結構件，提高模組的空間利用率和系統比能，同時簡化電池系統和整車的工藝，該方案的總體思路，如下（這裡為了展示，将産品倒過來了）：

CTC技術的難點及設計思路

電池與車身的集成主要的難點在于：

• 需要保證電池本身的密封性能，安全性；
• 需要保證電池與車身集成後，成員艙的密封性能。

為了解決這個問題，主要的解決方案，有以下兩種：

方案一：地闆面闆與電池包上殼體合二為一，集成于電池，相當于電池上殼體替代了中地闆的一部分結構。電池上蓋與門檻及前後橫梁形成的平整密封面通過密封膠密封乘員艙，底部通過安裝點與車身組裝。

此種方案優點在于：電池包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，風險可控。

方案二：地闆面闆與電池包上殼體合二為一，集成于車身，相當于将電池包的結構分為上殼體和電池本體兩個部分。通過密封膠實現車身與電池本體的密封，底部通過安裝點與車身組裝。

此種方案的風險在于：

拆散了電池包的結構，下車體框架密封電池，由于車身結構較多連接接頭、定位孔、漏液孔等影響，現IP67等級（沉水1m，半小時，無水氣侵入）電池密封困難,IP69更難實現。下車體框架密封電池，嚴重增加電池進水造成電芯短路起火風險，安全隐患嚴重。

電池-車身匹配界面所有零件及總成，均需進行100%氣密性檢測：

• 需在總裝車間開發檢測線和返修線，導緻生産節拍大大降低，增加成本及工時。
• 如出現問題，漏氣點排查困難，無法短時間内返修完成，存在停線風險。
• 無法返修将導緻整台車身報廢。

CTC技術的電池螺栓連接

原有技術電池包車身采用螺栓連接，一般M8、M10、M12等螺栓規格。車身材料焊接螺母（鋼車身），鉚接螺母（鋁車身）的形式。

因為電池包的密封都是在電池包上通過上下箱體之間的密封條，密封圈，密封膠等進行了完整的密封，上下蓋之間采用的螺栓一般為M6的小規格螺栓，密封條也會存在螺栓擰緊扭矩的衰減問題。

當然，因為都是小螺栓，螺栓之間的間距可以設計的比較小，即使有一定的衰減也能保證足夠的密封作用。

當然，有些電池包的上下箱體之間的密封采用O形圈的設計，能夠降低螺栓連接在密封條作用下的扭矩衰減。

CTC技術，如果采用上述設計的方案一，電池包上下箱體仍然存在，也就是電池包的設計，密封結構基本做到不會發生變化。

與傳統的電池包密封方案基本一緻，螺栓連接仍然可以使用，僅僅對車身部分設計結構進行變化，考慮車身乘客艙的密封性即可。

總體來說：對螺栓連接的設計，不會引起很大的變化。

對于零跑車型的這種設計，相當于車身地闆是電池包的上箱體，然後在電池包下箱體與車身安裝時候，需要考慮電池包上下箱體的密封。此時，就需要考慮螺栓連接在軟連接，如密封條等條件下的預緊力衰減問題。

大面積的金屬闆件是通過焊接的方式組合到一起的，考慮到防水性能，傳統的焊接和檢測方式也就不再适用了。

為了解決這個問題，零跑采用了特殊的工藝，提高了焊接質量、精度控制和焊接的一緻性，也提出了新的氣密性檢測方法和返廠維修方案。在底盤和托盤的連接處，采用了“鉚釘 密封膠條”的組合，保證防水性能。

由此可見：零跑為了保證密封，減少螺栓連接引起的預緊力衰減，直接采用了：鉚釘 密封膠條的形式。

這樣設計的優點，不言而喻，就是能夠保證連接的緊密性，密封性。

但是，存在一個缺點就是電池包一次性安裝，如果需要拆卸就需要對鉚釘進行破壞性拆卸。零跑的具體結構設計和連接設計，可以參見零跑申請的專利。

螺絲君的經驗總結

CTC是未來的電池包和汽車車身設計的一個方向，能夠大大降低重量，提高續航裡程，減少零件的種類和數量，同時能夠提高乘客艙的容積。

這個電池電芯，完全靠一個電池包或類似零跑一樣，還有一部分的模組的外殼保護，安全性，電氣控制邏輯等方面提出了更大的挑戰。

相信零跑CTC車型量産以後，會有很多車企，先買回一輛進行研究、對标、測試，逐漸CTC技術，會有更多的車企，電池包企業跟進。

今天的分享就到這裡，如果大家對CTC技術，有更深的了解，特别是：CTC螺栓連接，鉚接等連接技術方面更多的信息，歡迎分享到螺絲君交流。

附：領跑汽車，官宣：全球首發無電池包CTC技術！

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