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電池、車身、底盤,Model Y密集整“花活兒”,新能源行業(yè)新趨勢(shì)

 一點(diǎn)進(jìn)步 2022-04-30 發(fā)布于山東

對(duì)特斯拉來說,2022年4月10日是一個(gè)值得紀(jì)念的日子。

這一天,首批搭載了4680電池的量產(chǎn) Model Y ( 參數(shù) | 詢價(jià) ) 正式交付。

馬斯克幾年前吹的牛,一步一步都在逐漸成為現(xiàn)實(shí)。

其實(shí)特斯拉的Model Y本身就因?yàn)榇钶d了CTC底盤和一體壓鑄式后車身而被外界廣泛關(guān)注,這次再加上傳聞許久的4680電池上車,Model Y更成為萬眾矚目的焦點(diǎn)。

目前在國(guó)內(nèi),以比亞迪為代表的中國(guó)國(guó)產(chǎn)新能源廠商實(shí)力不斷提升,作為行業(yè)領(lǐng)頭羊,特斯拉的地位稱不上十分穩(wěn)固。

不過這一次,集各種新技術(shù)于一身的新款Model Y量產(chǎn)交付,無疑會(huì)提高特斯拉整體的競(jìng)爭(zhēng)力,但這還只是一個(gè)新的起點(diǎn),Model Y背后的那些“新活兒”,對(duì)整個(gè)行業(yè)的發(fā)展,都會(huì)產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。

橫空出世的“4680電池”

4680電池,顧名思義,指的就是單體電芯直徑為46mm、高度為80mm的圓柱形電池。

在2020年9月份的特斯拉電池日上馬斯克就表示,與特斯拉采用的21700電池相比,4680電池的能量提升5倍,續(xù)航提升16%,動(dòng)力性能則提高了6倍。

那么,它是怎么做到的呢?

最直觀的原因就是:?jiǎn)误w電芯的體積增大了,那么,電池之間的連接材料、控制系統(tǒng)都會(huì)大幅減少。

與常規(guī)電池相比,這相當(dāng)于減少了一些增加重量但是又不能增加能量的零部件,體積利用率當(dāng)然也會(huì)跟著提升,重量也會(huì)減輕。

從這個(gè)環(huán)節(jié)來說,特斯拉的4680電池并沒有改變電池的化學(xué)性質(zhì),這是“治標(biāo)”的辦法。

內(nèi)部零件減少之后,電池生產(chǎn)線的利用效率也會(huì)大幅提升,能夠起到很好的降低成本的作用。

根據(jù)特斯拉方面的估計(jì),同樣的一條生產(chǎn)線,用于生產(chǎn)4680電池時(shí),產(chǎn)能可以達(dá)到以前的7倍左右。

值得一提的是,特斯拉的4680電池是一種典型的高鎳電池,這種電池的優(yōu)勢(shì)在于能量密度高,能夠顯著提升車輛的續(xù)航里程。

當(dāng)然,這種類型的電池也有缺點(diǎn):容易熱失控,在這里,就不得不提一種叫做“極耳”的核心零部件。

簡(jiǎn)單來說,極耳就是電池內(nèi)部與外界電流之間的接觸點(diǎn),正負(fù)極各有一個(gè)。在充放電過程中,電流從正極流向負(fù)極,要穿越整個(gè)電池,這樣內(nèi)阻自然就會(huì)提升,這首先會(huì)損耗電池的能量,其次還會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的發(fā)熱問題。

4680電池的應(yīng)對(duì)辦法是:它在電池的正負(fù)極上分布著均勻的極耳,這樣就大大縮短了極耳間距,顯著降低了電流傳輸過程中的能量損耗和發(fā)熱量。整體的功率自然就會(huì)大幅提升。根據(jù)特斯拉官方的說法,4680電池的內(nèi)阻發(fā)熱只有2170電池的五分之一。

也就是說,4680這樣的大圓柱電池,將高鎳三元電池能量密度高和普通圓柱電池應(yīng)對(duì)熱失控能力強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)結(jié)合了起來,從而做到了真正的揚(yáng)長(zhǎng)避短。

那么,這種電池大規(guī)模的量產(chǎn),對(duì)整個(gè)行業(yè)意味著什么呢?

首先,受影響的就是磷酸鐵鋰電池。

中國(guó)汽車動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟的數(shù)據(jù)顯示,2021年1-3月份,中國(guó)磷酸鐵鋰電池累計(jì)裝車量為29.8GWh,占總裝車量的58.2%,同比累計(jì)上升217.9%,裝車量和增長(zhǎng)率都大幅超越三元鋰電池。

這種電池的優(yōu)勢(shì)在于成本低、安全性高,劣勢(shì)在于能量密度低,續(xù)航里程短。

而4680電池既能保證三元鋰電池能量密度高的優(yōu)勢(shì),又能彌補(bǔ)其安全性能差的缺點(diǎn),那么情況就會(huì)發(fā)生變化,直白點(diǎn)來說便是:以比亞迪刀片電池為代表的磷酸鐵鋰電池將會(huì)受到嚴(yán)重影響,有可能會(huì)改寫動(dòng)力電池行業(yè)格局。

其次,由于4680電池能夠同時(shí)提升車輛的安全性能與續(xù)航里程,而且還能夠顯著降低生產(chǎn)成本,這勢(shì)必會(huì)帶來特斯拉車型整體的上的成本優(yōu)勢(shì),二者,顯然也是影響行業(yè)發(fā)展的重磅因素。

眾所周知,在當(dāng)下,由于原材料短缺等原因,整個(gè)新能源汽車行業(yè)的生產(chǎn)成本都在上升,4680電池的量產(chǎn),將會(huì)大幅提升特斯拉的領(lǐng)先優(yōu)勢(shì),給國(guó)產(chǎn)新能源廠商帶來更大壓力。

聚光燈下的“一體式壓鑄后車身”

除了電池方面的革命性進(jìn)步,Model Y采用的一體式壓鑄后車身也是外界關(guān)注的焦點(diǎn)。

到目前為止,特斯拉在上海、加州、德州、柏林四座超級(jí)工廠上都引入了超大型壓鑄機(jī),Model Y則是首款采用一體壓鑄式后車身的新能源車型。

顧名思義,一體式壓鑄就是將后車身底板的各種零部件進(jìn)行整合壓鑄。

根據(jù)特斯拉官方的說法,經(jīng)過一體式壓鑄,Model 3后地板所需要的70個(gè)零部件到了Model Y這輛車上就只需要2個(gè)了。

如此一來,就省去了傳統(tǒng)汽車生產(chǎn)過程中的沖壓和焊接環(huán)節(jié),一次壓鑄就能得到成品。

好處是顯而易見的,工序少了,汽車生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的瑕疵被壓到最低,困擾很多傳統(tǒng)車型的車身異響幾乎被消滅,并且,由于省去了絕大多數(shù)的焊接流程,整個(gè)底盤的剛性和車身穩(wěn)定性也大幅提升,同時(shí)由于零件數(shù)量減少,整個(gè)車身也可以更加輕量化。

簡(jiǎn)單來說,經(jīng)過一體式壓鑄,車輛的生產(chǎn)成本大幅下降,特斯拉官方的說法是:節(jié)省了20%的成本。

與此同時(shí),車輛可靠性大幅上升,提升品牌美譽(yù)度的同時(shí),也能大幅減少車輛維護(hù)成本。

并且,工藝流程也可以大大簡(jiǎn)化,一體壓鑄機(jī)一次壓鑄加工的時(shí)間僅為80-90秒,每小時(shí)能完成40-45個(gè)鑄件,大大降低了時(shí)間成本,提高產(chǎn)能利用率,這還能將技術(shù)工人壓縮至原來的十分之一左右,顯著降低人力成本。

也就是說,一體式壓鑄后車身,能夠幫助特斯拉實(shí)現(xiàn)降成本、提質(zhì)量、增效益,擴(kuò)大面對(duì)其它品牌時(shí)的優(yōu)勢(shì)。

好消息是,特斯拉上海工廠所采用的一體式壓鑄機(jī)由中國(guó)品牌企業(yè)提供。

在特斯拉Model Y成功之后,其它國(guó)產(chǎn)廠商預(yù)計(jì)也會(huì)快速跟進(jìn),整個(gè)新能源汽車行業(yè)的生產(chǎn)工藝和生產(chǎn)效率都將大幅提升。

但需要注意的是,目前的一體式壓鑄車身技術(shù)還處于起步階段,尚不成熟。

相對(duì)來說,特斯拉的技術(shù)比較領(lǐng)先,其它廠商則未必,畢竟,把幾種零部件集成于少數(shù)的一兩個(gè)壓鑄件之內(nèi),如果出現(xiàn)了質(zhì)量問題,這有可能會(huì)被后續(xù)的維護(hù)帶來一定麻煩。但從長(zhǎng)遠(yuǎn)來看,這種現(xiàn)象或許也將隨著技術(shù)的逐漸成熟與普及而慢慢消失。

簡(jiǎn)約不簡(jiǎn)單的“CTC底盤技術(shù)”

除了4680電池、一體壓鑄式后車身之外,Model Y還采用了CTC底盤技術(shù),簡(jiǎn)單來說就是電池車身一體化技術(shù)。

與4680電池、一體壓鑄式車身不同的是,CTC技術(shù)在業(yè)內(nèi)應(yīng)用已經(jīng)十分廣泛,國(guó)內(nèi)的零跑汽車、比亞迪,國(guó)外的沃爾沃、大眾等車企都在該領(lǐng)域有所布局。

CTC底盤技術(shù)的原理其實(shí)很簡(jiǎn)單。

目前的動(dòng)力電池一般分為電芯、模組、整包三級(jí)結(jié)構(gòu),這就出現(xiàn)了動(dòng)力電池體積過大的問題,浪費(fèi)了寶貴的底盤空間。

而CTC技術(shù)則省略了模組和電池包機(jī)構(gòu),直接將電芯集成在汽車底盤中,底盤的上下板就是電池的殼體和蓋板,電芯本身則變成了底盤內(nèi)部的一個(gè)結(jié)構(gòu)件。

其實(shí)這種技術(shù)在飛機(jī)制造行業(yè)早有應(yīng)用,目前大型客機(jī)都直接用機(jī)翼來儲(chǔ)存燃料,省去了原來的燃料箱。

CTC技術(shù)也是一樣,它節(jié)省了底盤空間,軸距不變的情況下可以容納更多電池,還有效提高了底盤的離地間隙,提升車輛的通過性能,電池結(jié)構(gòu)也被簡(jiǎn)化,車身也可以得到進(jìn)一步的輕量化。

總體來看,CTC底盤技術(shù)的好處就是降低重量,提高續(xù)航,這勢(shì)必會(huì)成為未來各大新能源汽車廠商的重點(diǎn)發(fā)展方向。

那么,哪些車企會(huì)受到?jīng)_擊呢?

最直接的例子就是以蔚來汽車為代表的換電模式的推行者。

目前,蔚來汽車正在力推換電模式,并且投入巨資,那么這種把電池融合進(jìn)底盤的車型,該怎么換電呢?換句話說,CTC底盤技術(shù)可能會(huì)對(duì)當(dāng)下的換電模式產(chǎn)生革命性的影響。

與一體壓鑄式后車身相比,CTC底盤技術(shù)相對(duì)來說比較成熟,應(yīng)用也比較多,不過它同樣會(huì)遇到維修、更換方面的麻煩。

比如,把電芯當(dāng)作底盤結(jié)構(gòu)件是否可靠?這尚需要時(shí)間的驗(yàn)證。

而萬一電池受到撞擊,或者起火之類的,這種與電池融為一體的底盤,拆卸和維修成本都會(huì)更高。

如此種種問題,短期內(nèi)來看都是需要仔細(xì)考量的,或許要等到技術(shù)成熟之后才能慢慢解決。

結(jié)束語:在當(dāng)下,電動(dòng)汽車正在飛速發(fā)展,在技術(shù)上也需要不斷升級(jí)換代,Model Y的三大技術(shù)都具有一定的前瞻性,在特斯拉帶動(dòng)下,未來新能源廠商之間的競(jìng)爭(zhēng)將從產(chǎn)品參數(shù)、性能領(lǐng)域擴(kuò)張到制造工藝、成本控制、智能工廠等領(lǐng)域。

從目前的情況看,新能源汽車行業(yè)面臨著生產(chǎn)成本高、產(chǎn)品性能無法滿足需要等問題,電池的物理和化學(xué)性能短期內(nèi)取得突破性進(jìn)展的可能性不大,那么剩下的工作,就是在生產(chǎn)工藝、車身工程等方面下功夫,盡可能地提高生產(chǎn)效率,降低生產(chǎn)成本,同時(shí)在現(xiàn)有電池核心技術(shù)的基礎(chǔ)上,提升車輛在續(xù)航、安全方面的表現(xiàn)。4680電池屬于電池生產(chǎn)工藝方面的突破,一體式壓鑄后車身則代表著車身生產(chǎn)線和生產(chǎn)工具的革新,CTC底盤技術(shù)考驗(yàn)的是汽車廠商對(duì)電池和底盤的整合能力,這都將形成新的競(jìng)爭(zhēng)賽道。顯然,能夠掌握先進(jìn)生產(chǎn)制造工藝、能夠通過技術(shù)升級(jí)來不斷降低生產(chǎn)成本的廠商,才能贏在未來。從這個(gè)角度來看,特斯拉已然領(lǐng)先一步了,接下來,就看其它眾車企們將采取何種策略了!

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