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    • Part 1、特斯拉結(jié)構(gòu)化電池和海豹CTB
    • Part 2、特斯拉的殼體設(shè)計(jì)
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CTC和CTB背后的核心訴求

2022/05/24
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周末比亞迪海豹的CTB大火,我覺(jué)得有必要在這個(gè)里面,探尋一些核心邏輯。電池開(kāi)發(fā)的邏輯,在過(guò)去幾年的邏輯,是從幾個(gè)方面來(lái)走的。

● 電芯

壓縮非活性物質(zhì)的比例,我們看到銅箔、鋁箔、隔膜等等在不斷往薄的方向發(fā)展,同一種化學(xué)體系不斷提高壓實(shí)密度來(lái)提升電芯能量密度,這是電芯層面的卷。

● 電池系統(tǒng)

而Pack級(jí)別能量密度的提高也關(guān)注電芯/Pack的轉(zhuǎn)化率,也就是集成效率,幾乎所有的團(tuán)隊(duì)極限探索如何去掉電池包里的冗余結(jié)構(gòu)件。

● 電池和車(chē)身結(jié)構(gòu)化(structure battery ):

這個(gè)以Elon Musk的飛機(jī)油箱的例子,飛機(jī)油箱從機(jī)翼+油箱變?yōu)闄C(jī)翼=油箱,所以在整個(gè)車(chē)身設(shè)計(jì)中考慮更多空間和結(jié)構(gòu)耦合,讓車(chē)身+電池包=車(chē)身電池容器,電芯本身的殼體結(jié)構(gòu)成為整體承重結(jié)構(gòu)的一部分。

因此走到這個(gè)階段,整個(gè)汽車(chē)的前期設(shè)計(jì)、集成和售后都需要進(jìn)入進(jìn)來(lái),和原有的電池部分一起考慮,整個(gè)原有的分工邏輯變化了,而兩家同時(shí)在整車(chē)和電池端能協(xié)同的汽車(chē)企業(yè)成為推出這種設(shè)計(jì)的第一梯隊(duì),是完全合乎情理的。

我找了很多特斯拉的維修信息,來(lái)看看一些發(fā)現(xiàn)。

▲圖1.特斯拉和比亞迪的集成化設(shè)計(jì),從車(chē)到電池

Part 1、特斯拉結(jié)構(gòu)化電池和海豹CTB

下圖是我們?cè)谔厮估轮莨S的開(kāi)放日見(jiàn)到的情況,實(shí)際我們?cè)賮?lái)看車(chē)身和兩者的結(jié)合,在這個(gè)結(jié)構(gòu)來(lái)看,這個(gè)電池殼體的承受力主要包括:

● 前排兩個(gè)座椅

● 前排座椅成員的腳步

● 后排座椅成員的腳步

備注:根據(jù)拆解的情況,后排座椅的固定結(jié)構(gòu)上和電池包無(wú)關(guān)。

▲圖2.結(jié)構(gòu)化電池外部概覽

在海豹的設(shè)計(jì)中,前后排座椅都是通過(guò)中間的橫梁來(lái)承受的,電池包的承受力主要對(duì)上方成員的腳步著力點(diǎn)。

▲圖3.海豹的設(shè)計(jì)

還有一點(diǎn)發(fā)現(xiàn)呢,電池上面主要還有HVAC風(fēng)道和隔層,風(fēng)道主要從中間走,所有電池殼體表面通過(guò)隔層來(lái)進(jìn)行一定緩沖。下圖里面能看到金屬表面的部分,就是電池包的上蓋。

▲圖4.副駕駛的布置

和前排一樣,特斯拉的后排,也是通過(guò)電池地板頂上來(lái)作為支撐面,白色部分為連接HVAC的風(fēng)道,在下面這個(gè)圖,我們能看到特斯拉把支撐部分全部做成了電池殼體的部分。

▲圖5.第二排座椅和風(fēng)道的情況

而當(dāng)整個(gè)電池拆下來(lái)之后,從頂視圖來(lái)看,整個(gè)中間是完全空的,拆解下來(lái)這個(gè)電池包,需要把中控扶手、兩個(gè)座椅,中間的風(fēng)道所有的組件全部拆下來(lái),確實(shí)能修,但是非常非常費(fèi)勁。

▲圖6.電池維修下來(lái)以后,整車(chē)車(chē)身內(nèi)部是空的

海豹車(chē)身的結(jié)構(gòu)我們沒(méi)看到太多,但是基本的邏輯也是相似的,就是拆解電池的時(shí)候,前排座椅不用卸下來(lái),這個(gè)會(huì)相對(duì)好一些,整體的結(jié)構(gòu)是完全一致的。

▲圖7.特斯拉和比亞迪兩者的對(duì)比

Part 2、特斯拉的殼體設(shè)計(jì)

因?yàn)楹茈y拆,所以這次特斯拉的維修策略主要分成三種考慮:

● Pyrofuse的維修,這個(gè)在電池包上方有一個(gè)塑料蓋,如果這個(gè)出了問(wèn)題,只需要拆解后排座椅的部分組件,就可以直接進(jìn)行替換。

● 電氣部件的維修,這個(gè)比較費(fèi)勁,但是也是從二排座椅拿下來(lái),然后在整個(gè)維修窗口下對(duì)電氣部件進(jìn)行維修。

● 整體維修,這個(gè)就是電芯整個(gè)出問(wèn)題以后,電池進(jìn)行更換。

▲圖8.電池的維修策略

下圖所示,是最近上海出現(xiàn)的零星問(wèn)題,換就OK了,最近有上海工廠的LFP和北美的NCA,都有零星的質(zhì)量控制問(wèn)題進(jìn)行后期更換。

▲圖9.在偶發(fā)的情況下,這種設(shè)計(jì)就換電池

這個(gè)電池包的螺栓連接點(diǎn)確實(shí)比較多,如下所示,其實(shí)主要包括38個(gè)螺栓。

● 左右各14個(gè)螺栓,一邊7個(gè)

● 頂端包括6+6,有一塊額外的保護(hù)板

● 電池包電氣部件有4個(gè)吊掛點(diǎn)

● 在電池末端有8個(gè)吊掛點(diǎn)

▲圖10.電池系統(tǒng)的螺栓情況

在CTB狀態(tài)下,電池的殼體可能從現(xiàn)有的拼焊殼體退回到鈑金托盤(pán),根據(jù)不同的信息渠道,后面圍繞兩個(gè)托盤(pán)有兩種路線,一種基于成本考慮做鈑金,還有就是用高壓鑄鋁來(lái)做(鋁強(qiáng)度是否足夠,配合內(nèi)部的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),是個(gè)挑戰(zhàn))。

▲圖11.電池系統(tǒng)的殼體

小結(jié):

我們從整個(gè)結(jié)構(gòu)來(lái)看,需要考慮整體空間考慮,核心競(jìng)爭(zhēng)力已經(jīng)從電池把空間給電池演變成了車(chē)輛空間給電池了,這個(gè)是目前大家的核心利益訴求。在整體布置空間維度或者Z方向維度,都是利益點(diǎn)。

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電子產(chǎn)業(yè)圖譜

筆者 朱玉龍,一名汽車(chē)行業(yè)的工程師,2008年入行,做的是讓人看不透的新能源汽車(chē)行業(yè)。我學(xué)的是測(cè)試和電路,從汽車(chē)電子硬件開(kāi)始起步,現(xiàn)在在做子系統(tǒng)和產(chǎn)品方面的工作。汽車(chē)產(chǎn)業(yè)雖然已經(jīng)被人視為夕陽(yáng)產(chǎn)業(yè),不過(guò)我相信未來(lái)衣食住行中的行,汽車(chē)仍是實(shí)現(xiàn)個(gè)人自由的不二工具,愿在汽車(chē)電子電氣的工程方面耕耘和努力,更愿與同行和感興趣的朋友分享見(jiàn)解。