作者I小董同学

编辑IChris

▎2021年的7月27日，特斯拉CEOElonMusk在2021年特斯拉Q2财报会议上宣布了一个重要的消息：「我很可能不再参与财报电话会议，除非有一些非常重要的事情要我说。」

过了6个月，也就是中间休息了仅仅1个季度后，Elon重返特斯拉财报，「提供更新的产品路线图」。


然而——没有新车。

Elon宣布了一个产品更新：第一批搭载4680结构电池的ModelY将在特斯拉GigaTexas工厂量产下线，并于本季度交付。

结构电池，与业内更主流的CTC（CellToChassis，即电芯直接集成到底盘）是同一个技术概念。顾名思义，通过将电芯直接集成到底盘，「没有中间商赚差价」，会带来许多显而易见的好处。

首先是电量的提升。

我们来做一个简单对比。目前搭载2170电芯的特斯拉ModelY长续航电池组共计4416颗电芯，根据特斯拉电池日上公布的设计，4680结构电池的电池组共计960颗电芯，考虑到1颗4680电芯的能量是1颗2170电芯的5倍，960颗4680电芯等效为4800颗2170电芯，增幅在8.7%。


而目前ModelY长续航版的电量为82kWh，如果换成搭载960颗4680电芯的ModelY长续航版电量预计会成82×1.087≈89kWh。如果具体到续航，目前ModelY全驱版的CLTC续航为660km，660×1.087≈717km。

但GigaTexas工厂下线的ModelY续航会比这更长，这是因为特斯拉同时上马了前后车身一体压铸技术，将车身前后370个零部件简化为2个超大型的一体压铸件，车身重量由此降低10%。


同样大小的电池，车越轻跑得越远。因此，新款ModelY的能耗会更低，结构电池和轻车身两相叠加，综合续航增幅为14%。

一句话总结：新的ModelY会基于89kWh的电池跑出CLTC752km（660×1.14）的续航。

但这有个Bug，ModelY的底盘空间是一定的，能量增幅8.7%的前提是，960颗4680电芯等效4800颗2170电芯，相比老款多放了384颗2170电芯，从而实现能量提升。也就是说在相同的空间内，放入了更多的电芯，这是什么「空间魔法」？

这就要聊聊结构电池了。

下图中两个电池组结构的对比，可以看出如下几个特点：

下方的结构电池布局更加密集。

上方现款电池组中红色的支撑结构在下方的结构电池中被完全移除，电芯直接集成在了底盘上。

从左右两侧可以看出，结构电池的防撞空腔余量更大，通过碰撞侵入电芯的几率更低。

结构底部采用了集成蜂窝格栅用于吸能或是发生热失控时气体散出，尽量降低电芯短路热失控风险。


那么结构电池的支撑性怎么解决呢，特斯拉来了个一石二鸟。

通过现款ModelY及ModelSPlaid的电池组，我们有理由相信，结构电池的电芯之间将延续填充树脂材料的策略。除了有效阻燃，树脂材料使得电芯与箱体黏为一体，这起到一个强大的支撑性作用。

这种类似于「奥利奥」的结构设计理念，你可以从F1赛车和非常多的高性能跑车上的车身结构设计上来见到。如下图所示，F1赛车硬壳体由两层碳纤维板中间加入树脂和铝蜂窝板组成。结构电池与之类似，电芯的钢外壳可以传递剪切力。

用Elon的话说，这种结构会为ModelY带来一个超高性能的、非常棒的转动惯量（asuperstiff,realgreatmomentofinertia）。


如果你有留意的话，超跑制造商柯尼塞格也采用了类似的结构来增强硬度。柯尼赛格AgeraR的抗扭刚度高达65000Nm/deg——别忘了AgeraR是一辆敞篷车，普通的敞篷车扭转强度一般不会超过20000Nm/deg。

从过去的产品来看，特斯拉产品线的抗扭刚度并不出色。据YouWheel的数据显示，特斯拉ModelY含电池情况下抗扭刚度为21700Nm/deg。而同级别的纯电SUV蔚来ES6高达44930Nm/deg。


Elon对搭载结构电池的ModelY抗扭性能寄予厚望：

除了天然的结构优势，结构电池对整车操控的增益，还体现在更加靠近整车中心的重心分布。回顾一下，燃油车中置发动机的布局形式，让重量集中在车辆重心附近，会让汽车在高速过弯时更加灵活并且易于操控。不过中置发动机受限于燃油车的车辆空间和舒适性无法大规模普及，只有极少数超跑采用中置发动机布局。

但在电动车车时代，电池重量大且结构电池更加靠近底盘重心的布置可以大幅拉低这一方向的门槛。

其原理和近期冬奥会运动类似。在北京冬奥会样滑冰男单自由滑比赛中，羽生结弦完成了历史上首次阿克塞尔四周跳（4A），如果仔细看羽生结弦手臂姿态，会发现他在旋转中手臂向内，以保持快速旋转。


Elon在1999年购入过一台迈凯伦F1是，后来被撞报废。在这之前，Elon还买过两台车，BMW320i和一台1967年的捷豹E-Type，如果你了解过E-Type就会知道其在上世纪60年代对于E-Type的评价有多么高，其基于捷豹D-Type赛车打造而来，外观、动力、操控均是当年天花板级别的存在。


如果仔细想想这三款车，从个人用车的角度看，Elon对于汽车的外观、动力和操控性的需求无疑排在前列。回到特斯拉的产品线上，早期的ModelS/X似乎只做到了前两点，足够好看和足够快。就操控性来说并不出色，直到Model3的出现，局势开始起变化。

Elon对于操控性的追求，在Model3上体现得淋漓尽致。这在如今这个年代有些难能可贵，曾经以操控闻名的宝马3系新款如今也转向了舒适性调校，而特斯拉Model3呢？更硬的底盘、更快的加速、更重的转向、更强的操控性，特斯拉看起来并没有迎合主流消费者。

当然，所有的工程路线本质上都是不同性能指标间的牵制与权衡，结构电池也不例外。在安全、能效、性能和操控之外的代价是，结构电池的维修便利度进一步下降。如果我们回顾ModelS的小模组、Model3的大模组再到今天的结构电池，会发现在三电和车身方面，特斯拉的长期思路是持续的深度耦合集成。


这对三电的考验是，电芯的一致性必须持续改善。早在2020年，特斯拉的电池供应商之一，全球最大的动力电池供应商宁德时代就曾提出，要真正把控电池的安全性能，传统的六西格玛是不够的。

如果这样的电芯能够量产，会更加契合结构电池高维修成本的使用场景。


各大车企和供应商都在跟进结构电池，也就是CTC路线。包括宁德时代、LG、沃尔沃、大众、比亚迪等等都在向CTC方案过渡。显然CTC将是未来电动汽车电池结构的发展方向，就像汽车平台化的大规模普及。

2月13日，ElonMusk在Twitter上再次提到，新ModelY的结构电池包会是另一个级别的产品。从ElonMusk回归财报会议也能看出，4680和CTC在他心中的重要性不亚于发布一款新车。


结构电池可以提升续航、成本更低、生产效率更高、结构更强甚至提升操控性等等好处，但也会带来维修难度大等问题。综合行业来看，结构电池正在成为大势所趋，特斯拉ModelY无非是又一次做了燎原的那一把火。