在新能源汽車逐步取代燃油車的大背景下,新能源汽車“革命”的步伐比以往任何時候都來的更迫切。從國家政策到產業轉型,再到市場環境逐漸成熟,多種客觀因素不斷疊加,為新能源車企提供廣闊的空間和豐富的機會施展拳腳。
在這場波瀾壯闊的全球新能源汽車綠色革命浪潮中,自主品牌正帶動我國汽車產業向上突破,承襲百余年來人們對汽車的美好向往,肩負起“接力、蓄力、發力”的歷史使命,引領中國汽車由大到強,加速構建綠色、安全、高效的美好出行藍圖。
當 下,電動汽車產業已進入快速成長階段。通過電動汽車提供更多元化的出行體驗——高安全、長續駛、大空間、操控性、智能化,已成為消費者們的共同期待。與此 同時,全球汽車安全法規不斷升級,中國安全法規C-NCAP及中保研等標準更已趨于全球最嚴,不僅為整車企業提出更高要求,也清晰預示著整車安全性能的優 劣,將愈發成為整車產品提升市場競爭力的核心要素。
但不同于歷經了百年“打磨”、已具備成熟架構的燃油車,電動汽車的整車集成理念以電池為中心,整車架構研發需應對多重開發難點與設計矛盾:電池安全、車身安全與長續駛需求的矛盾、舒適駕乘與靈活操控能力的矛盾、低風阻造型與內部乘坐空間的矛盾。
所以,電動汽車想要在市場中走得更遠,下沉更深,勢必要鏟平擺在電動汽車整車架構設計面前的三大矛盾,實現整車性能的全面兼顧。比亞迪基于刀片電池自主研發的CTB技術在此契機下應運而生,它在安全、操控、空間三個不同維度上找到了一個絕佳的平衡點。
CTB技術:汽車架構的創新變革
目 前,國內大部分純電動汽車制造商采用的仍然是傳統模組(Cell-Module-Pack,即電芯到模組再到整包)技術和CTP(Cell to Pack,即直接將電芯集成為電池包,省去中間的模組環節)技術。這些技術基本上是基于燃油車安全架構的優化,電池布置空間有限。為了保護電池安全,整車 的重量、成本都會上升,自身能耗更大,操控性能反而下降了。
比亞迪的CTB(Cell to Body)技術實現了電池整車深度融合,其將電池上蓋與車身地板合二為一,從原有電池包“三明治”結構,進化成整車“三明治”結構。之所以能夠打造出如此獨特的整車架構,得益于比亞迪自主研發的刀片電池。
三 年前,比亞迪發布了全球首創的刀片電池,采用磷酸鐵鋰體系的刀片電池從電芯本征安全上解決了動力電池安全問題。同時,超大長寬比的刀片電池具備更好的結構 剛性。傳統電動汽車設計思路仍有燃油車的影子,往往依賴于在電池系統和車身上增加各種橫梁、縱梁、加強件。這讓電動車車身重量加重,進而影響續駛里程,不 能滿足電動汽車的安全設計要求。
比亞迪研發的CTB技術充分利用刀片電池結構剛性優勢,長條形的刀片電池與托盤和上蓋直接粘連。電池分布其中組成類蜂窩高剛性體結構,讓電池不再是電動車整車架構中需“悉心保護”的對象,而是可以參與到各個碰撞工況的傳力中,成為整車安全結構的一部分。
刀片電池在CTB架構中既是能量體又是結構件。電池身兼儲能和傳力兩職,與車身完美融合。刀片電池的先手優勢和比亞迪常年積累的垂直整合研發實力,讓CTB技術只能率先在比亞迪得以實現。
CTB技術:化解電動汽車三大矛盾
電動汽車性能指標往往相互耦合制約,類似“蹺蹺板”關系的性能指標考驗的是車企平衡的藝術。面對電動汽車性能矛盾的“A與B”,比亞迪跳出傳統電動汽車架構設計框架,最大程度地發揮了電池在整車架構中的作用,創新性開創了能夠讓各個性能指標最大化的答案“C”。
CTB 技術在提升電池與整車結構安全性能的基礎上,擁有高續駛性能,提升了純電動汽車的整體操控表現,也兼顧了美學與空間的平衡。CTB技術架構中,電池系統通 過參與整車碰撞工況的傳力,來強化整車結構安全。在碰撞后果較為嚴重的側柱碰撞工況中,傳統車型門檻吸能不足、座椅橫梁失穩都會加劇車身侵入和乘員傷害。 側柱結構設計中,可以將橫向空間分為吸能區和抵抗區。在吸能區,CTB架構通過車身門檻與刀片電池包體集成,讓碰撞力更加均勻分散以提高吸能量;在抵抗 區,車身改用閉口座椅橫梁提高抗彎彎矩,同時橫梁結構與電池集成連接,顯著提高碰撞過程中座椅橫梁穩定性。這種設計讓整車側碰結構安全提升45%,有效降 低侵入量和人員傷害。
CTB技術在確保電池與車身結構安全的同時,實現了長續駛里程。搭載CTB技術的海豹車型最大可容納82.5kWh的 電池組,可實現700km的超長續駛里程。高剛性的刀片電池與車身更為緊密的結合助力了整車扭轉剛度提升。扭轉剛度越高,代表著車身穩定性越強。海豹車型 整車扭轉剛度超過了40000+N·m/°,可媲美百萬元級高端汽車。
高扭轉剛度抑制了車輛行駛過程中的車身變形,能夠提升車輛的操控性。 比亞迪海豹麋鹿測試通過車速達到83.5km/h,單移線測試通過車速133km/h,最大橫向穩定加速度為1.05g,達到了跑車級水平。海豹雖然是一 輛售價僅20多萬元的純電動汽車,其操控性卻足以媲美百萬元級的性能車。
此外,CTB技術最直觀的優勢在于汽車垂向空間的擴展。車身地板與 電池上蓋的巧妙集成,釋放了原來多層結構占用的空間,讓乘員坐姿更加舒展,提升乘員舒適性,同時對美學造型需求提供了空間。CTB技術是比亞迪集成創新的 最新實踐,跳脫出傳統的電動車架構設計思路框架,把車身設計、電池設計與動力系統的設計結合起來,實現了電動汽車整車架構設計的全面創新,將電動車的性能 優勢帶到全新的高度。來源:中國汽車報 作者:張海天
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