浅谈CTB电池车身一体化技术

汽车动力在数百年间经过了蒸汽机、电动机、内燃机三大类解决方案的变迁，如今电动机重新成为趋势。目前动力电池的发展主要从材料技术和结构技术两条路径推动。材料层面，无论是磷酸铁锂电池还是三元锂电池，在体积能量密度和重量能量密度上的突破幅度均已有所缩小，国内多家企业开始朝着电池结构技术方向研发，让有限的空间装载更多的电池，同时保证车辆运动的性能和耐久。最近热门的CTB（Cell to Body）技术把电池包上盖板部分跟车身地板合二为一，使动力电池系统既作为能量体，也能以车身结构件的角色参与到整车的传力和受力当中，精简结构，实现了更高程度的集成化。

1. 电池结构技术发展历程

早期将电芯装到车上的主流步骤是：电芯→模组→电池包→车身，电动汽车的电池包都是由独立的电池模组构成，电池模组的组成又由柱状、片状或者块状动力电池构成。CTM技术就是以一定数量电芯整合为独立的小电池模块，然后通过物理隔断把数个模组再打包成电池组的封装形式。相对来说，固定的电池包形状内部空间是有限的，因此利用率和电池能量密度决定了这块电池包的容量。后来随着CTP（Cell to Pack）技术的快速发展，取消了电池模组设计，直接将电芯集成为电池包，同时把电池包作为整车结构的一部分集成到车身地板上，这种由电芯直接组成电池包的封装模式从一定程度上提高了电池包内部空间的利用率，节省了大量的结构和空间，相对传统的封装模式，CTP技术能够在同样的电池包内装入更多的电芯，从而提高电池容量，增加电动汽车的续航里程。

图1 电池结构技术发展过程

(图片来自 知乎文章“CTP、CTC 和 CTB 三种电池底盘技术方案区别是什么？

哪个更有发展前景？”）

CTC 方案灵感源于机翼油箱，技术核心就是取消电池包设计，直接将电芯集成到汽车底盘上，取消原有乘员舱地板板，以电池上盖取代之，座椅直接安装在电池上盖上。电池既是能源设备，也是结构本身。它进一步加深了电池系统与电动车动力系统、底盘的集成，减少零部件数量，节省空间，提高结构效率，并且大幅度降低车重，增加电池续航里程。但使用CTC方案的车辆，由于电池组和底盘是一体设计的，不能适配换电补能，并且从维护角度来分析，当车辆底盘区域受到碰撞形变后，维修方案将涉及更多的整体结构件，成本亦会有所增加。

图2 CTC结构示意图(图片来自 易车网文章“解读零跑CTC电池底盘一体化技术，安全与续航能否兼得？”）

从结构设计来看，与CTC技术不同的是， CTB技术是把车身地板面板与电池包上壳体合二为一，集成于电池上盖与门槛及前后横梁形成的平整密封面通过密封胶密封乘员舱，底部通过安装点与车身组装。即在设计制造电池包的时候，把电池系统作为一个整体与车身集成，电池本身的密封及防水要求可以满足，电池与成员舱的密封也相对简单，风险可控。CTB技术实现从车身一体化向电池车身一体化的转变，有助于空间利用率的提高以及电动车性能的进一步释放。

图3 CTB结构示意图

(图片来自 无敌电动网文章“CTB是什么意思？CTB电池车身一体化优缺点”）

2. CTB技术可以给用户带来什么？

将电池与车身融合？那么这种CTB技术的优势到底在哪里？最明显的就是提高了驾驶舒适性。和燃油轿车相比，大部分纯电轿车的地板高度会更高，后排乘客乘坐时会有种腿部被折叠的感觉。相同的结构条件下，使用CTB方案相较于CTP方案垂直方向的乘坐空间能够增加10毫米，增大车内空间。同时车身地板与电池上盖板结合在一起，能够有效抑制车身结构动态模式下引发的多余振动，提升车辆的NVH水平。相比CTP方案，CTB使振动速率和振幅降低90%，路噪降低 1.5dB，高速行驶中的风噪也会明显降低，驾驶体验得到明显改善。第二点是可以增加续航。CTB技术可以提升电池包的体积能量密度和质量能量密度，用更小的重量换来更高的电量。搭载CTB技术的车型能够在保证实用性和空间的宽敞性基础上营造出更低趴的造型，并且在设计师的设计之下，不管是视觉感受，还是空气动力学的设计都具有优势，通过降低车身的风阻系数，使得能耗降低，从而增加续航。第三点则是可以提升安全性和操控性。由于CTB技术将电池上盖板与车身地板整合在一起，电池包可以参与到力的传导过程中来，为车身提供结构支撑。同时车身的吸能空间更充足，能量传递路径更顺畅，在危险发生的时候，能够大幅度保护我们驾乘者的安全，在CTB技术的支持下，不仅整车安全性大大提升，车身刚度的显著提高，也能让车辆的操控响应更灵敏。再考虑整车质心的降低，车辆在高速过弯时姿态更稳定，车身形变量小，提供的侧向支撑更足，整体响应跟随性强，操控性能也会随之提升。

3. 结语

对于电动车而言，从最初的直接在燃油车上加装电池，到现在的CTB一体化技术，可以很明显的看到，高度集成化与一体化的设计注必定是纯电车型的发展趋势。CTB技术让电池和车身结合的更加紧密，不仅电池包的空间利用率得到了进一步的提升，而且带来了更强的车身刚度，让驾驶者能够体验到更加纯粹的运动驾驶体验感受，同时赋予了整车更强的性能表现。