独家：首批汽车安全沙盒监管试点技术解读⑦——CTC技术

上海燃料电池汽车商业化促进中心副理事长 缪文泉

1. CTC技术概况

传统的电动汽车通常是将电池单体（Cell）组装成模块（Module），模块安装在电池包（Pack）中，形成电池单体-模块-电池包的三级装配模式。CTC（Cell to Chassis) 顾名思义就是将电芯直接集成到车辆底盘内部，没有传统意义的“独立电池包”实体，目前尚无对应的测试标准评价CTC技术安全性，存在一定的标准盲区。

1.1 CTC技术定义

伴随新能源汽车整车结构设计的优化和电池技术的提高，电池和整车企业互动合作，电池企业优化电芯结构，开发更高能量和体积功率密度的电芯；整车企业为了优化整车布局和轻量化，提升整体的安全性，开发了无“电池箱”的底盘结构，逐步推动了电动车电池布局的革命性改进，以CTC为最终代表的无电池箱的技术方案应运而生。在整车轻量化、全面提升安全性的需求推动下，围绕电池布置区域，去掉模组等中间结构、优化附件体系布局，节省空间、装进更多的电芯，进而为提高整车的续航里程提供可能；基于一体化设计底盘结构，通过大量采用高强度钢构建电池的防护结构体系，在降低整个车辆制造成本的同时，提升了电池部分的抗冲击能力。

1.2 CTC技术特点

CTC技术最大的技术特征是电池系统的集成化和电池舱的高强度化。

传统上电动汽车电芯组装在车上的主流步骤是：电池组装成模块、模块安装在电池箱中，匹配管理系统，形成电池-模块-电池包的三级装配模式。随着电池大型化和整车一体化设计，已经逐步迭代到CTP(Cell To PACK）、CTB（Cell to Body）、CTC阶段。在非换电模式的纯电动车中，基于规模成本和安全性优势，CTC技术会有较大的发展。CTC将电池与下托盘集成后再与车身进行一体化设计，车身地板直接充当电池包上部外壳。

表1 电动汽车动力蓄电池组合模式

（1）集成化

采用CTC方式后，电池包不再是一个独立的总成，而是融合为车身的一部分，优化产品设计和生产工艺，减少整车零件数量，特别是减少了电池内部结构件与连接件，具备轻量化的先天优势，最大程度提升空间利用率，为增加电池数量、提升续驶里程提供了空间。在电化学体系本身技术不变的条件下，能够通过提升电池数量增加续驶里程。

（2）电池舱的高强度化

由于采用一体化设计，原先在独立电池箱结构中不可能使用的高强度钢，作为底盘结构件获得广泛使用，鉴于其同时承担电池保护壳体作用，客观上使电池抗冲击和侵入的能力迅速提升，并带来车身扭转刚度等大幅度提升，提升了整车驾驶性能。

2.发展趋势

从技术的发展角度来说，CTC技术是未来电动车电池布置的发展方向。国内外越来越多的企业在研发、布局、应用CTC技术。特斯拉最先布局CTC技术的开发，国内零跑汽车第一家实现CTC技术搭载量产。我国已有不少企业将CTC技术纳入研发规划中。

CTC技术在电芯层面可采用多功能弹性夹层结构、大面积水冷技术，叠加一体化开发带来的电池包底部防撞击空间复用技术，兼顾了成组效率、散热性和安全性，从电芯优化和整车结构防护两个维度，推进CTC技术的应用。在整车一体化开发层面，将电芯直接集成到底盘，省去模组和电池包的环节。实现大三电系统（电机、电控、电池）、小三电系统（DC/DC、OBC、PDU）、底盘系统（传动系统、驾驶系统、转向系统、制动系统）以及自动驾驶相关模块的集成，并通过智能化动力域控制器优化动力分配和降低能耗。这种一体化的开发模式，可使车辆的行驶里程超过1000公里，百公里电耗降至12度以下。匹配该系统的一体化智能底盘技术预计将于2024年底前推出。预计在2028年前后，完成下一代智能化的CTC电动底盘系统技术开发，确立我国电动汽车领域的整体技术全面领先地位。

比亚迪部分车型，如海豹系列采用CTB技术路线，采用了保全电池舱整体性，将车身地板取消的技术路线。比亚迪保留了地板上的一些横梁，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，底部通过安装点与车身组装。这样电池本身的密封及防水要求均可以满足，电池与成员舱的密封也相对简单，风险可控。

2020年9月，特斯拉在电池日发布了CTC技术。将电芯或模组安装在车身，连接前后车身铸件，并在电池上盖取代座舱底板。

零跑汽车量产的C01车型已全部搭载CTC电池底盘一体化技术，融合领先的电池系统热失控管控方案，大数据AI智能电池管理系统，具有高集成度、高安全性、高智能化的特点；后续零跑各新款纯电车型也将全系搭载CTC技术。

目前对行业而言，CTC技术的落地势必会带动电池与车身一体化的产业趋势，电池、底盘集成技术必定会向外延展，推动电池厂与主机厂进行更深入的互动合作，强化整车在设计匹配中的话语权，引导市场良性发展。

3.首批汽车安全沙盒监管试点申报情况

2023年11月10日，市场监管总局质量发展局发布“关于确定首批汽车安全沙盒监管试点名单的通知”，浙江零跑科技股份有限公司申请的无电池包CTC电池底盘车身一体化技术入选。

零跑汽车创新性地应用了CTC双骨架环形梁式结构，将电池骨架结构和车身结构合二为一，既是车身结构又是电池结构，整体结构效率更高。通过车身设计实现电池密封，CTC技术借用现有基本结构，利用车身纵梁、横梁形成完整的密封结构，相对于传统汽车这是一大创新。

图1 CTC双骨架环形梁式结构和一体化底盘结构

零跑C01-CTC方案是典型的电池、整车一体化开发模式，理顺了电池和整车在总布置、安全监控等技术节点，为电池全生命周期安全监控提供了技术基础。与传统电池包方案相比，CTC方案零部件数量减少20%，电池布置空间提升14.5%，结构效率更高；通过大量使用（抗拉强度1500MPa以上）的高强度钢，使得整车结构强度更高，整车扭转刚度提升25%。

以C01-CTC技术为基础，零跑开发了行业领先基于BMS和云平台、线上线下相结合的AI BMS大数据智能电池管理系统。针对动力电池热失控发生的随机性特点，应用智能传感器互联的云端预警技术，以全天候多场景预警为目标，融合特征识别的热失控智能算法和云端智能诊断、云端互联的预警技术，打通用户与整车互联，为实时识别和反馈热失控风险，实现热失控超前预警奠定了基础。

4.小结

由于没有传统意义的电池包，以GB38031《电动汽车用动力蓄电池安全要求》为核心构建的产品认证体系应对CTC技术时出现标准盲区。目前新能源汽车产品认证检验时，需要用完整独立的电池包进行防水防尘测试、振动、挤压、盐雾试验等环境可靠性和结构强度试验，需要进行能量密度等性能评价，导致产品认证规定的测试和评价方法和采用一体化开发的CTC技术实际应用场景有较大差异，这将影响测评的有效性和准确性。汽车安全沙盒监管试点将通过开展电池包热失控试验、恶劣道路工况测试、整车专项综合耐久可靠性测试等一系列试验，深度测试电池系统与车身底盘集成后的绝缘、气密性及综合耐久可靠性等，有利于进一步提升CTC技术的安全性，以及为相关技术标准的制修订提供支撑。