各家都在吹的CTP、CTC、CTB都是啥？

自从电动车在市场中崛起之时，关于电池布置的讨论就始终没有停下来过。作为电动车的核心部件之一，电池不仅又重又占空间，还要考虑到散热和安全问题。所以为了让电池与车身之间能够更完美的兼容，工程师们便发明了“CTP、CTC、CTB”等一众技术名词，各家新车发布会上也会花很大的篇幅来宣传。不过，发布会上的宣传话术难免有自卖自夸的情况，作为消费者，大家可能根本分不清他们到底有什么区别，就更别说谁好谁坏了。今天，我们就一起来聊聊各家都在吹的CTP、CTC、CTB到底是什么！

 

 

在说电池布置之前，我们首先要搞清楚电动车的电池结构。从原理上来说，电池其实是一个统称，本质是由非常多的电芯（Cell）组成，电芯的内部则是正负极材料和电解液。由于传闻中的“固态电池”暂时还没办法大规模量产，液态电池依旧是目前的绝对主流。在技术没有突破的情况下，电芯的能量密度无法获得太大提升，各大厂商和供应商便把注意力转移到了电池结构上。

 

在电池设计中，单个电芯的电压只有3-4V左右，而电动车所需的电压最低都要100V以上，现在的新车甚至有7、800V的电压，所以就需要给电池升压。学过初中物理的朋友都知道，电池串联可以增加电压，而电池并联则可以增加电流。为了满足电动车的电流和电压需求，就需要将不同的电芯通过串联、并联组合的方式相连。

 

在电动车上，一个电池包内至少包含了成百上千个电芯，为了方便监测、管理这么多电芯的电压和温度，汽车厂商便把串/并联起来的电芯进行分组，于是就有了电池组（Module）。当各个电池组分别固定、连接，并配上管理模块和冷却系统后，它就成为了能够使用的电池包（Pack）。

 

就像前面提到的，在早期的电动车上，电芯集成在电池组中，所以它也叫CTM结构（Cell to Module）。但随着市场对长续航电动车的呼声增加，各大厂商发现CTM电池结构存在不可克服的缺点，那就是电池空间利用率太低。

 

具体来说，在CTM结构中每个电池组都需要金属面板和螺栓固定，虽然方便后期拆解维修单独更换电芯，但是固定电池组的结构件需要占用一定的空间。与此同时，为了保证散热效果，电池组之间还需保持一定的间距，因此又占用了电池包宝贵的空间。

 

这就好比学校的宿舍，同样一层楼，房间数量越多，实际居住的人数就越少，因为要分配更多的空间给墙壁、走廊等用途。如果全部都是大开间，那么就能住下更多的人（这方法很不人性，只用作比喻）。正因如此，CTM结构的电池空间利用率只有40%，也就是电池包内可用来放电芯的空间只有4成，其余全部是其它附件。

 

为了让电动车拥有更长的续航性能，汽车厂商必须在空间有限的电池包内塞更多的电芯，但传统的CTM结构很难优化，所以工程师们便开始打起了电池包的主意......

 

 

 

Model 3标准续航版电池包

从前面的CTM电池结构可以看到，电池包中的电池组数量越多，那么固定电池组所需的面板、螺栓、以及冷却散热空间就越多。所以在2019年的时候，宁德时代率先推出了CTP结构（Cell to Pack）。简单来说，CTP结构就是减少或省去电池组环节，直接把电芯装进电池包。例如宁德时代为特斯拉Model 3标准续航版提供的CTP磷酸铁锂电池，它的电池包只有4个电池组，而采用CTM电池的车型，电池包一般包含了8-12个电池组。

 

除了电池组数量锐减之外，CTP电池的另一大变化就是电池组或者电芯不再用机械结构固定，而是用结构胶粘在电池包上。虽然这种工艺导致后期几乎无法单独更换维修电芯，但是原来的螺栓、面板等结构件数量减少了40%。得益于结构优化，宁德时代的第1代CTP电池的空间利用率就达到了55%，电池包能量密度达到了180Wh/kg，生产效率也大幅提高了。

 

比亚迪后来推出的“刀片电池”同样是CTP结构，只不过它比宁德时代的CTP电池做得更加彻底。简单来说，刀片电池把原来“砖块”状的电芯，改成了类似“刀片”一样扁平的长方形，并同时采用了无电池组设计，除了散热板、结构胶外，电池包内基本都是刀片电芯，因此刀片电池的空间利用率提升到了60%。大家都知道，磷酸铁锂电池自身能量密度不如三元锂，但是比亚迪凭借着刀片电池在空间利用率上的优势，将磷酸铁锂电池包的能量密度提升至了140Wh/kg，满足了当年的政策补贴标准。

 

 

对于电动车来说，CTP电池的性能已经非常好了，而且它和最初的CTM一样，电池包依然是一个独立的部件，通过结构件安装在底盘下方，因此CTP和CTM都支持换电功能。但是在成本、空间以及重量上，CTP并没有做到极致的水平，因此汽车厂商又想到了CTC技术，即Cell to Chassis，电池底盘一体化。

 

简单来说，CTC就是在CTP的基础上进一步简化结构，并将电池与底盘/车身融为一体，因此CTC电池不再作为一个独立的部件存在，而是底盘/车身的一部分。需要说明的是，根据车身结构形式的不同，CTC也分为两种类型，在非承载式车身上，电芯直接布置在底盘大梁中，这种CTC技术被行业称之为滑板底盘；在承载式车身上，电芯布置在车身下方的底盘上，因此被称为电池底盘一体化。

 

2020年，特斯拉率先提出了CTC电池概念，并应用在美国德州生产的Model Y上（国内版暂时没有使用）。虽然Model Y的CTC电池也是从车身下方装上去的，但跟CTP电池不同的是，Model Y的电池上盖板既起到密封电池的作用，又是车身的地板。从上图可以看到，Model Y的电池包仍然是一个完整的组件，而车身地板则是镂空的，这一部分由电池上盖替代。

 

既然用电池上盖充当地板，所以为了保证车辆地板的强度，特斯拉给Model Y的电池上盖设计了横向加强筋，以此取代原来布置在车身下方的横梁，电池组的外框则相当于原来的车身纵梁。得益于CTC技术的应用，Model Y的车内垂直空间可以增加10mm以上，进而带来更低的坐姿以及更宽敞的头部空间。而如果利用这个空间布置电池的话，则可以将容量提升5-10%。

 

不过从Model Y的布置也可以看到，由于车辆没有了传统的地板，所以Model Y的地毯和座椅是直接安装在电池上盖上的，这就对车辆的底盘隔音提出了更高的要求。另外，特斯拉的CTC结构也让电池无法单独拆卸，要想维修更换电池，就必须把座椅、地毯都拆掉，所以维修比CTP还麻烦。

 

除了特斯拉以外，国内的新势力品牌零跑也一直在宣传CTC技术，但零跑的CTC设计思路稍微有一些不同。简单来说，零跑的CTC是保留了的车身地板，取消电池上盖，用地板充当电池上盖，与特斯拉刚好相反。这两种设计的效果差不多，但用车身地板取代电池上盖板的话，对底盘的密封性能则要求更高，因为这种结构的电池包并不是一个完整的组件，而是像托盘一样安装在底盘上的。这意味着一旦底盘涉水，如果密封不到位就有可能导致电池包进水短路。而特斯拉的CTC方案，电池包是完整的组件，即便车身密封不好，最多也只是有水渗到了车内的地毯上，电池并不会受到什么影响。

 

另外，零跑早期在C01上宣传的CTC跟特斯拉不是一个概念，这是因为C01的电芯是装在电池组中的，而不是把电芯装在电池包中。从结构上看，零跑是把电池组集成到了底盘上，因此在业内被称为MTC结构。直到最新车型C10使用了CTC 2.0技术后，零跑才取消了电池组，所以C10其实才是真正的CTC。

 

 

大家都知道，特斯拉推出了CTC技术后，2022年比亚迪又在海豹上推出了CTB技术，也就是Cell to Body，电池车身一体化。虽然两者的名字看起来不一样，但在理念上是相同的。

 

海豹的CTB车身结构

在具体结构上，比亚迪的CTB跟特斯拉的CTC方案基本类似，二者都是用电池上盖取代车身地板。只不过，比亚迪的CTB方案保留了车身底部的横梁，电池上盖板则是一个平板。因此CTB方案拥有更好的车身扭转刚度，而基于这项技术打造的比亚迪海豹，车身扭转刚度就达到了40000Nm/°，在电动车中属于相当出色的水准。

 

另外，比亚迪的刀片电池本身就具有非常高的强度，在发生碰撞时刀片形的电芯可以替代纵梁、横梁成为车身的传力部件。基于刀片电池设计的CTB结构，它的电芯自然就成为了车身的碰撞传力路径。在比亚迪的CTB电池上可以看到，电池不仅为车辆提供能源，而且还是车身底部重要的结构件。

 

 

看到这里大家不难发现，为了提升电动车的电池容量和空间利用率，各家的工程师真的是绞尽了脑汁，从早期的CTM到如今最为普及的CTP，后来又诞生出了更高集成度的CTC和CTB，只有专心钻研技术的车企，才能真正引领行业的发展。