汽車的結(jié)構(gòu)大概可以分兩部分,車身和底盤。如果說構(gòu)成汽車的整體外觀和創(chuàng)造空間是車身的話,那么安裝動力系統(tǒng)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(jié)構(gòu)可以共享給其他車輛,通常稱為平臺。我這么說,大家是不是就很好理解汽車的構(gòu)成了。

汽車平臺幾十年來以多種方式發(fā)展,但是隨著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(xiàn)有內(nèi)燃機完全不同的結(jié)構(gòu)。因此,開發(fā)電動汽車專用平臺的必要性越來越大。
到目前為止,制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。這種方式被稱為“滑板平臺”,很容易在改造現(xiàn)有內(nèi)燃機車型的電動汽車上使用相同的電池組。室內(nèi)空間也完全平整,空間利用率也相當好。由于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為包式電池、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(shè)計為零部件的一部分,可以在多種車型上共用一種形式的電池,從而降低開發(fā)成本。
一直保持這種方式的原因是售后服務(wù)的易用性。電動汽車電池技術(shù)日新月異。受氣溫影響較大,而且由易燃、腐蝕性物質(zhì)組成,有發(fā)生火災(zāi)、爆炸的可能性,是最大限度地防止這種情況發(fā)生,提高效率是基礎(chǔ)。

電池組中有很多稀土,價格昂貴,而且廢棄時還會帶來環(huán)境污染問題。從結(jié)構(gòu)特點上看,無法像內(nèi)燃機車輛那樣進行部分維修,如果壽命下降或受到外部沖擊,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(chǎn)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為是缺點。

CATL的Cell to Pack(即電芯直接集成到電池包)電池被評價為目前最先進的電池封裝技術(shù),它擺脫了現(xiàn)有的由Cell-Model-Pack組成的配置,減少了模塊的數(shù)量,并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。
但由于形狀和大小與以往沒有太大區(qū)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(nèi)的電池制造商和汽車企業(yè)不斷努力整合電池和車身。

這項技術(shù)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中應(yīng)用了該技術(shù)。電池車身一體化的核心是將電池芯放入車身內(nèi)部。與以往車身和電池相結(jié)合的車身不同,車身內(nèi)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(chǎn)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。這種方式也被稱為CTC(Cell-To-Chassis)、CTV(Cell-To-Vehicle),其核心是可以在車身的底部框架內(nèi)放入電池芯的蜂蜜形狀。再加上環(huán)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(nèi)的現(xiàn)有電池是普通的成衣,那么電池車身一體化 可以比喻為考慮體型的定制正裝。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(tài)優(yōu)化的電池形態(tài)。
熱管理也變好了,電池本身起到了車身底部的作用,還產(chǎn)生了減少零部件數(shù)量和電池大小、提高行駛距離、輕量化的優(yōu)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(jié)構(gòu)的計劃。

據(jù)特斯拉稱:“現(xiàn)有的2170電池由于電池體積小而無法實現(xiàn),但4680電池的出現(xiàn)使電池之間的結(jié)合更加牢固,可以提高車身的扭轉(zhuǎn)剛性。”另外,隨著電池組不是位于地板正下方,而是可以放入車身內(nèi),軟管等電池保護和相關(guān)配件的保護性更好了。
特斯拉Model Y部分采用的結(jié)構(gòu)化電池(structural battery pack)將電池組替換為汽車結(jié)構(gòu)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”上首次采用了這種技術(shù)。近期備受關(guān)注的小米SU7也是電池車身一體化設(shè)計。

雖然這種方式有很多優(yōu)點,但缺點也很明顯。為了優(yōu)化電池設(shè)計,電池制造商和現(xiàn)有汽車制造商必須建立更緊密的關(guān)系。由于擔心技術(shù)泄露,雙方可能相當不愿意合作。因此,汽車制造商正在全力生產(chǎn)電池。
另外,還存在電池壽命下降或發(fā)生故障時實際上無法維修的問題。與智能手機的案例一樣,汽車的生命周期可能會發(fā)生變化,要么提供翻新產(chǎn)品,要么購買新產(chǎn)品,而不是部分維修。對于企業(yè)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(zhuǎn)嫁在消費者身上。