2024年4月25日,北京国际车展盛大开幕,汇集了众多汽车品牌与零部件供应商。其中,宁德时代的CIIC一体化智能底盘,即滑板底盘,引起了广泛关注。滑板底盘技术,旨在缩短电动汽车整车开发周期并降低开发成本。那么,这项技术究竟是未来趋势还是行业幌子?接下来,我们将深入探讨滑板底盘的发展与前景。
滑板底盘技术解析
汽车由发动机、底盘、车身及电气设备四大总成构成。在电动滑板底盘技术中,发动机被三电系统所替代,而车身与底盘结构则进行了设计与功能的重构。这种技术主要应用于智能纯电动车型领域,其系统由传动系、行驶系、转向系、制动系和驱动系(包含三电系统)五部分组成。功能上则涵盖了驱动、供电、配电、制动、转向、驻车、通信、计算以及感知类冗余等。滑板底盘的独特之处在于其车身与底盘的分离设计、高度集成化以及接口标准化。车架、悬挂、电池、电机和电控等关键部件被集成为一个类似于滑板的底盘,只需更换不同的车身和座舱,即可适应不同的车型需求。
电动化推动滑板底盘发展
电池作为滑板底盘技术的关键部分,其集成方式至关重要。目前,电池集成存在两种主流结构:MTP和CTP。MTP即传统的电池包形式,需要经过电芯、模组和电池包的多个集成步骤,虽然强度高但比能较低。相比之下,CTP技术省去了模组环节,电芯直接成组为Pack,分为大模组方案和无模组方案。宁德时代和比亚迪的“刀片电池”就是CTP技术的代表性成果。随着CTP技术在新能源车型中的广泛应用,其空间利用率高、电池电量增加以及零部件成本降低的优势逐渐显现。未来,滑板底盘技术有望在电动化的推动下实现更大的突破与发展。
2)线控技术
采用上下分体式造车理念,滑板底盘需配备全线控系统,通过线控方式将制动、转向等关键功能集成于底盘之上,从而实现车身与底盘的分离,实现上下车体的全面解耦。线控技术,即“电控技术”,依赖于精确的电子传感器和电子执行元件来替代传统的机械系统。该技术源自NASA的飞机控制系统——“线传飞控(Fly-by-Wire)”,后被引入汽车驾驶领域,演变为汽车线控技术。在线控技术中,“X”可替代制动(Brake)为线控制动(Brake-by-Wire),“X”替代转向(Steer)则为线控转向(Steer-by-Wire)。
3)非承载式车身
车身总成被安装在底盘的车架上,其主要功能是供驾驶员、旅客使用或用于装载货物。这种设计可分为非承载式车身和承载式车身两类。在滑板底盘的造车理念中,非承载式车身是一个常用的概念,尽管它并不完全等同于滑板底盘。然而,非承载式车身以及承载式底盘都可以被视为滑板底盘的重要实现方式。
尽管滑板底盘与传统的非承载式车身在某些方面存在相似性,如上下车体解耦的设计、高通用性的底盘以及刚性的车身结构,但两者在许多方面也表现出显著差异。滑板底盘的优势在于其更低的重心设计,从而提供了更强的稳定性。此外,滑板底盘还实现了电池、电机与电控三电系统的集成,以及通信软件的智能解耦开发,这是传统的非承载式车身所无法比拟的。
滑板底盘的玩家们
1)滑板底盘的引领者——Canoo
Canoo公司独创了一种专利滑板底盘,将电动马达、控制器及电池等核心部件高度集成。基于这一设计,该公司已成功推出三款车型:一款是倡导生活方式的Canoo Lifestyle Vehicle,一款是多用途物流车Muti-Purpose Delivery Vehicle,还有一款是Pickup Truck皮卡。未来,Canoo还计划推出一款主打运动的车型,所有这些产品均源自同一滑板底盘平台。Canoo的车型都基于其独特的“滑板式底盘电动汽车平台”进行开发,这一平台为电动车量身打造,具备高度一体化和模块化特点。通过这一设计,Canoo能够灵活应对市场需求,迅速打造出不同车型,并有望将此技术开放给第三方使用。
2)整车厂的新思路
Rivian,这家成立于2009年的加州埃尔文公司,近年来备受瞩目。2019年,亚马逊向其订购了10万台电动送货车并进行了投资,这一举动无疑为Rivian注入了强大的动力。Rivian的滑板底盘设计独具匠心,它将汽车驱动及行走的关键部件,如车架、悬挂、电池、电机和电控等,全部集成在一个类似于滑板的地盘上。通过这种设计,只需更换不同的车身和座舱,即可迅速推出不同车型,实现了标准化与个性化的完美融合。
Rivian的愿景是彻底剥离标准化和个性化的界限,通过滑板式底盘的设计,实现上下车体的解耦。下车体追求极致的标准化,而上车体则提供极致的个性化选择,无论是皮卡还是SUV,都能轻松应对。这种创新的模块化设计理念,使得消费者的购车需求从单一的出行工具转变为多样化的出行场景。这正体现了造车新势力与传统车企在产品理解上的本质差异:传统车企着眼于打造出行代步工具,而新势力则致力于创造可移动的出行空间。
3)电池厂的革新
2022年5月5日,宁德时代董事长曾毓群在业绩发布会上透露,麒麟电池预计将在今年第二季度正式亮相。这款电池代表着宁德时代的第三代CTP(高效成组)技术,相较于大圆柱电池,其能量密度提升了13%。展望未来,宁德时代计划在2025年前后推出第四代高度集成化的CTC电池技术,并在2028年进一步升级为第五代智能化的CTC。同时,第二代平台化的CTP电池系统也计划在2022年至2023年间投入市场应用。
CTP技术的进步推动了电池制造商与主机厂在电池配套方面的更深层次合作。例如,浙江新吉奥汽车与苏州时代新安能源(宁德时代持股54%的子公司)已签署战略合作协议,不仅涉及CTC底盘的开发,还探讨了合资生产及未来“三电”围绕新吉奥新能源商用车板块的属地化生产布局。此外,宁德时代与飞枢联合打造的首款滑板底盘产品CIIC也于本次北京车展亮相,旨在推动产业升级,实现共赢。
4)汽车零部件的创新
2020年,博世与本特勒携手合作,共同开发出一款模块化电动车平台。这一创新底盘设计,使得电动车制造商能够灵活地适配不同车身结构,满足多样化的市场需求。该平台不仅涵盖了车身及内外饰等关键部件,更在驱动、刹车、转向以及电子电器等多个领域实现了技术突破。其中,本特勒专注于提供碰撞安全解决方案、底盘系统及电池管理技术,而博世则在驱动杆、刹车系统、转向机构以及电子电器方面拥有深厚的技术积累和领先的市场地位。双方的合作,无疑将推动汽车零部件行业的创新发展,为消费者带来更加安全、智能的驾驶体验。
滑板底盘的优劣势分析
优势:
成本降低:当滑板底盘的产量达到一定规模时,其单车开发成本相较于传统平台可降低15%~20%,这主要归功于研发费用的分摊。随着电动车的普及,市场对性能优异、开发周期短、适应性强的平台需求日益旺盛,而底盘平台化正是降低成本的关键途径。滑板底盘作为平台化0的典范,能够从两个方面摊薄成本。首先,其标准化零件和系统使得大规模量产成为可能,从而降低成本。尽管首款车型的成本会相对较高,但后续车型在模具和验证方面的成本可以得到有效节省。其次,滑板底盘的标准化特性使其能够适配多种车身设计,这进一步降低了成本,因为车身供应商可以在同一底盘基础上为不同场景、用户和任务设计不同的上层车身。
空间利用优化:滑板底盘的设计使得车舱内部空间得到充分利用,轴距较短的A级车便能提供宽敞的腿部空间,媲美甚至超越C级和D级车。
明确的市场需求:智能车领域的新进入者,如华为、小米、亚马逊等,他们拥有大数据、软件和自动驾驶等技术优势,以及对电子类硬件制造的熟悉度。这些企业不受传统汽车制造思维的束缚,更注重底盘的通用性,这为滑板底盘的发展带来了新的市场机遇。
挑战:
- 技术层面的挑战:
电芯一致性难题:随着CTP和CTC技术的兴起,电芯可以通过串联方式组合,但这种方式带来的形变和散热问题需要系统解决。此外,强度和刚度设计也面临新的挑战。如何有效监控并控制每个电芯的充放电状态,对电池管理系统BMS提出了更为严苛的要求。
线控安全性的挑战:线控技术虽能以电子信号替代传统机械结构,但这对电源系统的稳定性提出了极高要求。同时,总线通信系统也必须具备容错能力,以确保在紧急情况下能够迅速、安全地响应。
- 传统车企转型困境:
滑板底盘技术对电气化转型困难的小型传统车企、产品单一的造车新势力以及寻求跨界造车的企业具有显著吸引力。然而,对于主流大车企而言,这一技术的吸引力相对较小。这些规模庞大的主机厂更倾向于保留底盘生产,担心外包会影响自身的研发体系和生产物流。传统主机厂可能会排斥这种削弱自身产业链地位的新模式。
综上所述,滑板底盘技术既带来了技术层面的挑战,也面临着市场和传统车企转型的复杂环境。但无论如何,这一技术都为我们提供了一个新的视角和思路,值得我们深入探讨和交流。
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