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动力电池集成关键技术研究现状与展望

摘要：随着电动汽车快速普及和消费群体增多，电动汽车续驶里程短、成本

高等问题日益突出，动力电池作为电动汽车动力系统的关键部件备受关注，国内

新能源汽车主机厂及动力电池供应商均在寻求高集成动力电池系统的解决方案，

以满足用户需求。近年来，行业不断通过技术创新突破，逐步实现动力电池能量

密度、集成效率等方面显著提升，助力整车实现更高续驶里程、缓解用户里程焦

虑和降低整车成本的目标。基于此，对动力电池集成关键技术研究现状与展望进

行研究，以供参考。

关键词：动力电池;集成关键技术；集成分析

引言

在新能源产业蓬勃发展的初期,原始设备制造商纷纷发布了大量的旧瓶子和

新葡萄酒的新能源车型,因为他们的产品延续了传统的汽油设计的空间布局和形

状,电池系统局限于汽车的位置,性能低下,用户体验差。随着特斯拉推出与下一

代电池技术兼容的新型智能电动汽车平台,一场新的绿色工业革命在全球范围内

迅速展开。在这种原始电动汽车的基础上,电池组可以更高效、更有序地安装在

理想的空间位置上,三电系统可以更合理的布局,汽车的电气和电子架构以及热控

制设计实现更有效的集成,使车辆的能效、使用寿命、智能化等方面产品大大增

强。据中国汽车工业协会统计,到2021年,中国新能源汽车年产销量将居高不下,

已完成352.1万辆,同比增长1.6倍,连续7年位居世界第一,整个新能源汽车产

业正处于技术变革、生态转型的关键阶段。我国传统上高度重视新能源产业的布

局和发展,在这一转型中出现了一批优秀的自主研发设计企业,许多创新技术引领

着行业的发展方向,其中以动力电池作为电动汽车的主要组成部分,其性能直接决

定了汽车的成本、使用寿命、安全可靠性、使用寿命等各项指标。

1推广新能源汽车的必要性

在工业快速发展的条件下,我国汽车工业也发展得相当快。生活水平的不断

提高导致私家车的数量增加。然而,随着汽车工业的发展,汽车的燃料资源消耗量

不断增加。从中国汽车工业目前的发展来看,大部分燃料仍依靠进口来保证供应,

自有燃料资源处于供不应求的状态。同时,人均汽车数量的增加使汽车尾气成为

城市环境污染的主要因素之一。这些问题在燃料汽车的运行是新能源汽车的出现

和促进新能源汽车的普及的主要原因。新能源汽车是一种主要依靠电能来实现汽

车运动的新型汽车。使用新能源汽车代替燃料汽车,不仅可以减少燃料资源的过

度消耗,而且可以在减少城市环境污染方面发挥重要作用。新能源汽车充电站的

建设也比汽车加油站更安全,电价低于燃油价格,因此新能源汽车在城市发展过程

中推广也对改善城市居住环境、促进城市经济发展起到了重要作用。

2动力电池集成关键技术概述

早期动力电池通常采用典型的“电芯-模组-电池系统”集成方式，其显著的

特点是结构件数量多、集成效率低、能量密度低。为适应车辆和用户的需求，提

高动力电池系统集成效率和能量密度，行业陆续推出无模组式集成技术，如电池

无模组技术（CellToPack，CTP）；一体化式集成技术，如电池车身一体化技术

（CellToBody，CTB）和电池底盘一体化技术（CellToChassis，CTC），实现动

力电池系统集成技术创新。目前典型式集成电池、无模组式集成电池应用较为广

泛，一体化式集成电池应用较少

2.1CTP技术

CTP技术于2016年由第一代商用车推出,而乘用车则于2019年下半年推出,

这是指直接集成到电池组中的内核通道模块,在技术层面上实现了两个维度的更

新。首先,提高结构元件集成效率,取消模块结构元件,采用电池梁结构;其次,增

强功能集成,水冷面板和底部平台,具有自身保温功能的电池盖。这样可以提高系

统体积利用率,提高系统能量密度,减少零件和部件的数量,从而降低成本。CTP技

术经历了几代人的发展,现在可以高度集成到外壳设计,加热,冷却,高压保护装置

等。栋该封装的能量密度可达到230W/kg,比传统的140W/kg封装高出60%以上。

CTC(CelltoChassis)电池底盘

CTC技术将电气元件直接集成到汽车底盘中,核心也被仿真,以实现更高程度

的车身和底盘集成。该技术的应用代表是特斯拉,它消除了底盘上的横梁,将它们

集成到电池顶盖中,电池外框直接充当底盘的骨架,形成与底盘的集成设计。该技

术进一步深化了电池系统与动力系统、底盘等的集成。它减少了零件数量,提高

了空间利用率,也提高了结构效率,大大降低了车辆的质量,增加了飞行距离。通

过CTC技术,汽