電池車身一體化,好是好,但高昂維修也轉嫁到了用戶身上!
汽車的結構大概可以分兩部分,車身和底盤。如果說構成汽車的整體外觀和創造空間是車身的話,那麼安裝動力系統和懸架等汽車行駛所必需的裝置就叫做底盤。將零部件模塊化,使各種零部件和結構可以共享給其他車輛,通常稱爲平臺。我這麼說,大家是不是就很好理解汽車的構成了。
汽車平臺幾十年來以多種方式發展,但是隨着電動汽車時代的到來,在車輛中間地板上裝載了最重的電池組,擁有了與現有內燃機完全不同的結構。因此,開發電動汽車專用平臺的必要性越來越大。
到目前爲止,製造電動汽車的方式是將巨大的電池組安裝在車輛下部的形式。這種方式被稱爲“滑板平臺”,很容易在改造現有內燃機車型的電動汽車上使用相同的電池組。室內空間也完全平整,空間利用率也相當好。由於可以將車身和電池分開,更換電池也很容易。
目前電動汽車電池分爲包式電池、圓柱形電池、方形電池等。雖然電池的包裝方式有差異,但共同點是都與車身分開。如果將電池設計爲零部件的一部分,可以在多種車型上共用一種形式的電池,從而降低開發成本。
一直保持這種方式的原因是售後服務的易用性。電動汽車電池技術日新月異。受氣溫影響較大,而且由易燃、腐蝕性物質組成,有發生火災、爆炸的可能性,是最大限度地防止這種情況發生,提高效率是基礎。
電池組中有很多稀土,價格昂貴,而且廢棄時還會帶來環境污染問題。從結構特點上看,無法像內燃機車輛那樣進行部分維修,如果壽命下降或受到外部衝擊,將不可避免地進行整體更換,維修費用相當高。組成電池組時產生的空隙和連接電池和電池的電線、模塊增加的重量和低密度帶來的低效率被認爲是缺點。
CATL的Cell to Pack(即電芯直接集成到電池包)電池被評價爲目前最先進的電池封裝技術,它擺脫了現有的由Cell-Model-Pack組成的配置,減少了模塊的數量,並最大限度地將單元和單元直接連接到包中。可以縮小各單元之間的距離,減少電線,減輕重量,提高能量密度。
但由於形狀和大小與以往沒有太大區別,因此在提高行駛距離和價格競爭力方面暴露出弱點。因此,包括CATL和比亞迪在內的電池製造商和汽車企業不斷努力整合電池和車身。
這項技術又名電池車身一體化,在2020年特斯拉電池日首次公開亮相。目前在美國市場銷售的部分Model Y(參數丨圖片)中應用了該技術。電池車身一體化的核心是將電池芯放入車身內部。與以往車身和電池相結合的車身不同,車身內部將搭載電池。在這種情況下,可以減輕車輛重量,提高行駛距離,減少零部件種類,從而達到降低生產單價的效果。
底盤本身起到了電池組的作用,從飛機的機翼中包含油箱的作用中獲得了靈感。這種方式也被稱爲CTC(Cell-To-Chassis)、CTV(Cell-To-Vehicle),其核心是可以在車身的底部框架內放入電池芯的蜂蜜形狀。再加上環氧填充劑,可以自行減震。將冷卻板放置在地板上,可以釋放電池芯的熱量。
如果說包括Cellto Pack在內的現有電池是普通的成衣,那麼電池車身一體化 可以比喻爲考慮體型的定製正裝。在將電池芯放入車身的同時,可以卸下包裝和模塊,具備針對車身大小、形態優化的電池形態。
熱管理也變好了,電池本身起到了車身底部的作用,還產生了減少零部件數量和電池大小、提高行駛距離、輕量化的優點。提高車身剛性也很有利。特斯拉最終提出了將電池用作汽車結構的計劃。
據特斯拉稱:“現有的2170電池由於電池體積小而無法實現,但4680電池的出現使電池之間的結合更加牢固,可以提高車身的扭轉剛性。”另外,隨着電池組不是位於地板正下方,而是可以放入車身內,軟管等電池保護和相關配件的保護性更好了。
特斯拉Model Y部分採用的結構化電池(structural battery pack)將電池組替換爲汽車結構的一部分。其特點是最大限度地將車身和電池一體化。不僅是特斯拉,比亞迪也在其中型電動轎車“海豹”上首次採用了這種技術。近期備受關注的小米SU7也是電池車身一體化設計。
雖然這種方式有很多優點,但缺點也很明顯。爲了優化電池設計,電池製造商和現有汽車製造商必須建立更緊密的關係。由於擔心技術泄露,雙方可能相當不願意合作。因此,汽車製造商正在全力生產電池。
另外,還存在電池壽命下降或發生故障時實際上無法維修的問題。與智能手機的案例一樣,汽車的生命週期可能會發生變化,要麼提供翻新產品,要麼購買新產品,而不是部分維修。對於企業來說,雖然可以取得收益率改善的效果,但至少要承擔更貴的車輛更換費用,最終這部分費用將轉嫁在消費者身上。