
近期,有多款新上市的电动重卡匹配了CTB电池。那么,什么是CTB电池,电动重卡与乘用车的CTB电池有何不同?具有哪些优劣势?对此,商车邦将从CTB电池结构、未来技术发展趋势等维度进行详细分析。
600kWh CTP电池,其高度低于平顶驾驶室
CTB电池的结构
传统的电池结构是“电芯—模组—电池包”(CTM),将若干个电芯拼装成一个模组,再将若干个模组安装在一个电池箱里,组装成电池包;CTP(Cell to Pack)电池的技术核心是取消电池包内部的模组环节,直接将电芯集成到电池包中,省去了端板、隔板等结构件。乘用车领域的CTB电池,是CellToBody,即将电芯直接集成在车身里,省掉了电池箱的框架和上盖;电动重卡的CTB,是指CellToBracket,即将电芯直接集成在支架当中,去掉大量的模组、支架冗余零件等,降低了电池箱的高度、减轻了电池箱的重量,并且提升了电池箱整体刚度。
以400kWh的后背式电池为例,内部有4块100kWh电池包,每个电池包都有正负极接线口、电池控制系统、冷却管路等。400kWh CTP电池采用四层的钢制框架(由矩形管材拼焊而成),然后将每块100kWh电池包塞入钢制框架的每一层,层与层之间预留60mm左右的间隙,便于安装和散热。最后4块电池包进行串联或并联,外部盖上一层0.6mm的蒙皮,就组装成400kWh CTP后背式电池。在受力方面,CTP电池的钢制框架承受所有的重力和惯性力,以及车架扭转产生的扭矩,而每块100kWh电池包的受力很小。
电池的电芯
CTP电池,内部安装了多个电芯
400kWh CTB电池取消了钢制框架结构,是将4块100kWh的电池包上下堆砌在一起,取消了每层之间的间隙,则电池箱的总高度可以降低300mm左右。4块电池包不再采用传统的橙色电缆连接,而是采用铜线板连接,降低了连接内阻和电能损耗。
某品牌600kWh CTP电池,其高度与高顶驾驶室平齐
CTB电池的优劣势
目前电动重卡的电池布置主要分为:后背式、侧挂式、底置式。后背式电池的劣势是增大前桥轴荷、提升整车重心高度。400kWh电池箱自重3.4吨,600kWh电池箱自重4.6吨,全部压在前桥上,导致前桥轴荷已经达到了6.5吨左右,在急刹车时可达到9吨左右。在急转弯时,驾驶室的侧倾角度会增加30%左右;在急刹车时,车辆后桥轴荷转移向前桥,司机操控方向盘的转向力提升了40%左右;后背式电池最大的优势是轴距更短,6X4后背式电池的电动重卡轴距为3800+1350mm,而侧挂式、底置式的电动重卡轴距为4400+1350mm左右;另外,后背式电池离地高度达到1米,而侧挂式、底置式电池离地高度在300mm左右,在恶劣道路行驶时很容易发生磕碰。目前电动重卡的使用场景主要是资源类和倒短运输,车辆需要频繁进出狭窄的矿场、砂厂、工地等装卸货物,后背式电动重卡的转弯半径小、电池离地高度更高,更符合使用场景的需求。因此,后背式电池不会完全被侧挂式、底置式所取代。
匹配400kWh CTB电池牵引车,降低了整车重心,有利于行车安全
CTB电池最大的优势是降低了车辆重心高度,在急转弯时降低了驾驶室的侧倾角度,在急刹车时减少了后桥轴荷转移的比例,有利于行驶安全。由于省去了多层钢制框架,电池的重量会降低5%左右,有利于提升能量密度。例如:某品牌600kWh电池的重量为4.6吨,而同电量CTB电池的重量为4.45吨,减重150kg。
600kWh CTP电池,可以匹配平顶驾驶室
在电池散热方面,之前CTP电池将4个电池包进行串联,第一个电池包和最后一个电池包的进出水温度相差很大,在夏天高温时,第一个电池包的出水温度在40摄氏度,最后一个电池包则高达70摄氏度,长时间高温不利于电池的使用寿命。CTB电池则采用了集成热管理,顶底双液冷,支持大功率超充。电池高低温衰减更小,有利于提升电池的使用寿命。
CTB电池的缺点是后期维修工作量增加。之前CTP电池在维修时,首先对每块电池包进行检查,然后将有故障的单个电池包拆下来维修即可。CTB电池维修只能将整个电池全部拆解,维修时间和工时费增加80%左右。由于每个电池包的框架都要承载受力,因此框架的结构必须进行加强,生产要确保一致性,增大了框架焊接的难度。
换电站的电池仓高度和电池进出口高度
对于换电的CTB电池,600kWh CTB电池高度与350kWh CTP电池高度基本相当,有利于换电站的扩容改造。长期以来,换电站、换电电池、换电重卡三者的参数、型号进行了强捆绑,换电站内部电池仓的高度是按照350kWh CTP电池高度设计,500、600 kWh CTP电池高度远高于350kWh CTP电池,因此换电站很难进行扩容改造。CTB电池应用以后,换电站只需要小规模改造(主要为提升天车的承载能力),就可以匹配500、600 kWh CTB电池,大幅提升换电重卡的续航里程和运营半径。
根据以上分析,商车邦判断:在未来5年,电动重卡后背式电池不会被侧挂式、底置式电池所取代。CTB电池凭借其自身优势,将逐渐取代CTP电池。

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