SMM Analysis] Эволюция технологии интеграции аккумуляторных блоков NEV: от CTM к CTP и далее к CTB/CTC

В последние годы рекламируемые показатели запаса хода и плотности энергии аккумуляторов электромобилей (NEV) постоянно обновляются. Однако многие, возможно, не замечают, что такие улучшения не целиком обусловлены прорывами в электрохимических системах — обновление катодных материалов, анодных материалов и электролитов часто занимает годы или даже больше. Более непосредственные изменения произошли на структурном уровне внутри аккумуляторного блока.

CTM, CTP, CTB и CTC представляют несколько технологических направлений с возрастающим уровнем интеграции аккумулятора. Их общая логика проста: сократить промежуточные слои и плотнее упаковать батарею в кузов автомобиля. Однако каждое поколение решений отличается балансом между использованием пространства, себестоимостью производства и удобством ремонта.

I. CTM (Cell to Module): Традиционный подход «матрёшка»

На ранних этапах развития NEV сборка аккумуляторных блоков следовала относительно консервативному подходу. Ячейки сначала собирались в модули, затем модули компоновались в аккумуляторный блок, и, наконец, блок крепился под полом автомобиля. Цепочка «ячейка → модуль → блок → кузов» образовывала четыре независимых уровня.

Преимущества и недостатки этого решения очевидны. Преимущество — удобство ремонта: при выходе из строя одного модуля его можно заменить отдельно, не затрагивая весь аккумуляторный блок. Кроме того, корпус модуля обеспечивает дополнительную защиту ячеек, благодаря чему структурная безопасность относительно отработана. Однако плата за это столь же прямая: корпуса модулей, соединители и трубки охлаждения занимают много места, обычно оставляя коэффициент использования внутреннего пространства блока аккумулятора на уровне лишь около 40 %. Это означало, что при одинаковом объёме решение CTM вмещало наименьшее число ячеек, ограничивая потенциал запаса хода.

Долгое время CTM было стандартным выбором отрасли, поскольку соответствовало логике разделения труда в традиционных автомобильных цепочках поставок: производители аккумуляторов поставляют модули, а автопроизводители отвечают за интеграцию. Однако такое разделение труда создавало и структурный потолок: объёмный коэффициент использования аккумуляторного блока было трудно существенно повысить.

II. CTP (Cell to Pack): Отказ от «посредника»

Основное изменение, внедряемое CTP, заключается в исключении промежуточного модульного слоя, что позволяет элементам напрямую формировать аккумуляторную батарею; коэффициент использования объёма вырос с примерно 40% до более чем 70%. Кроме того, поскольку корпуса модулей, разъёмы и крепёжные элементы были удалены, количество компонентов в батарее сократилось, а производственные затраты соответственно снизились.

В отрасли сформировались два различных технических подхода к реализации CTP.

Один — полностью безмодульное решение, представленное лопастной батареей BYD. Изготавливая элементы в виде удлинённых полос и располагая их прямо в батарейном блоке с поддержкой сотовой структуры, оно не только повышает использование пространства, но и берёт на себя некоторые конструкционные функции. Другой — высокоинтегрированное решение, представленное CTP 3.0 компании CATL (батарея Qilin). Оно объединяет элементы с многофункциональными эластичными прослойками в единый энергоблок и интегрирует такие компоненты, как поперечины, продольные балки, охлаждающие пластины и теплоизоляционные прокладки, дополнительно оптимизируя внутреннюю компоновку и терморегулирование. Батарея Qilin достигла объёмного коэффициента использования 72% и системной плотности энергии 255 Вт·ч/кг.

С точки зрения проникновения на рынок, CTP уже заняла доминирующее положение. В настоящее время ведущие отечественные производители электромобилей запустили серийные модели, оснащённые решениями CTP, охватывающие как независимые, так и совместные бренды, в широком ценовом диапазоне от бюджетных до премиальных продуктов. В то же время рыночная доля традиционного решения CTM продолжает сокращаться, сохраняясь в основном в некоторых микромобилях или отдельных экспортных моделях. В целом, CTP стал наиболее распространённым технологическим путём интеграции батарей на данном этапе.

III. CTB и CTC: Батарея становится частью кузова автомобиля

Идея CTB (Cell to Body) заключается в объединении верхней крышки аккумуляторного блока с полом автомобиля в единую деталь. Элементы батареи устанавливаются непосредственно на пол автомобиля, устраняя отдельную верхнюю крышку блока. Одно из главных преимуществ этого решения — высвобождение вертикального компоновочного пространства, что делает салон более просторным или создаёт условия для снижения посадки автомобиля. При этом, когда аккумуляторный блок участвует в несущей конструкции кузова, жёсткость всего автомобиля на кручение может возрасти более чем на 70%.

Представительными моделями с решением CTB являются серия Seal от BYD и серия Pengcheng от Xiaomi. Официально заявленная BYD жёсткость кузова Seal на кручение достигает 40 500 Н·м/°; объявленная Xiaomi объёмная эффективность батареи CTB составляет 77,8%.

CTC (Cell to Chassis) идёт на шаг дальше, интегрируя аккумуляторную систему глубже с шасси или нижней частью кузова и ещё больше размывая структурную границу аккумуляторного блока как независимого узла. В некоторых решениях аккумуляторная система также интегрируется с модулями терморегулирования, электропривода и управления высоким/низким напряжением. Представительные примеры такого подхода — Tesla Model Y (производства завода в Техасе) и решение CTC2.0 Plus, установленное на Leap Motor C10.

Технические цели CTB и CTC едины — за счёт структурной интеграции достичь большей эффективности использования пространства и жёсткости кузова. Различие между двумя направлениями в основном проявляется в инженерной реализации: CTB упрощает существующую архитектуру кузова, сохраняя относительно независимый каркас шасси; CTC, напротив, с самого начала проектирования рассматривает шасси и аккумулятор как единое целое, предъявляя более высокие требования к предварительному определению автомобильной платформы.

Судя по рыночным данным, хотя CTB и CTC всё ещё находятся на относительно раннем этапе проникновения из высокого ценового сегмента в массовый рынок, эта технологическая линия уже начинает распространяться на более низкие ценовые категории. MG4 2026 года применяет технологию CTB в диапазоне 60 000–100 000 юаней, что указывает на то, что решения со структурной интеграцией перестали быть эксклюзивной конфигурацией дорогих моделей.

Проблемы решений со структурной интеграцией

Самый прямой вызов, с которым сталкиваются решения структурной интеграции CTB и CTC, — это экономическая целесообразность ремонта.

При традиционном подходе CTM некоторые неисправности можно было устранить заменой модуля. После того как CTP отказался от модулей, аккумуляторный блок обычно всё ещё можно снять как независимый узел, но минимальный ремонтопригодный элемент на месте и сложность ремонта зависят от конкретной конструкции. CTB и CTC ещё больше увеличивают степень интеграции аккумулятора и кузова, что может повысить сложность разборки, диагностики и оценки повреждений.

По оценкам отраслевых организаций, стоимость разового ремонта при использовании решений CTB/CTC в 3–5 раз выше, чем у решений CTP при сопоставимых повреждениях. Это создаёт новые вызовы для страховых компаний, систем ремонта и управления остаточной стоимостью подержанных автомобилей. В настоящее время некоторые автопроизводители, продвигая решения CTB, одновременно внедряют такие сопутствующие услуги, как «комплексная гарантия на аккумулятор и кузов» или «защита шасси», чтобы развеять опасения потребителей, однако стандартизированное решение на отраслевом уровне пока не сформировано.

Кроме того, решения CTB и CTC предъявляют значительно более высокие требования к точности производства автомобилей и оборудованию для послепродажной диагностики. После интеграции аккумулятора с кузовом демонтаж затрагивает снятие и установку элементов конструкции кузова. Оборудование и технические возможности традиционных 4S-центров, вероятно, потребуют соответствующей модернизации, что влечёт за собой затраты на перестройку всей системы послепродажного обслуживания.

Направление эволюции

От CTM к CTP, а затем к CTB и CTC, направление эволюции технологии интеграции аккумуляторных блоков очевидно — чем меньше слоёв, тем выше эффективность использования пространства и жёсткость кузова. Это путь совершенствования, обусловленный эффективностью использования пространства и производственными затратами.

Однако этот тренд не означает линейного ускорения. Для широкого распространения CTB и CTC, помимо прорывов в инженерных технологиях, необходимо синхронное развитие поддерживающих систем, таких как стандарты ремонта, страховое ценообразование и оценка подержанных автомобилей. Исходя из текущих отраслевых данных, CTP сохранит доминирующее положение, а уровень проникновения CTB/CTC будет зависеть от двух факторов: степени стандартизации решений по конструктивной интеграции и скорости адаптации стоимости ремонта и страховой системы.

Исследования SMM в области новой энергетики Аналитик по литий-ионным аккумуляторам для конечных потребителей Фу Линци

18122430020