火爆新能源行业的CTC技术 或将颠覆光纤激光器行业?

来源:火狐直播app下载安装    发布时间:2024-02-11 10:46:19

  近段时间,CTC技术一词成为新能源汽车行业的顶流热词。在电化学创新相对缓慢的时期,这一结构创新有效帮助新能源行业降本增效,同时也某些特定的程度上提升了新能源车的续航能力。然而在近期笔者获悉,CTC技术的理念已经被引入激光行业,采用这种新理念设计及制造的激光器同样引领了光纤激光器的变革。

  CTC技术的灵感来源于飞机设计领域,将机翼内原本独立的燃料箱结构,改进为燃料箱与机翼融于一体,减少了零部件的数量与总装工艺。这种改进一方面起到提高生产效率、降低生产所带来的成本的作用,另一方面也增加了油量装载,提升了飞机航程。

  这一理念被特斯拉率先引入新能源汽车行业,并率先运用在Model Y车型上。多个方面数据显示,在特斯拉车身一体压铸技术和CTC技术的使用下,Model Y新车减重10%,车身部件减少370个,续航增加14%。

  在此之前,动力电池结构很复杂,从内到外分别为电芯、模组和电池包,由许多个电芯打包成一个模组,许多个模组再打包成电池包,最后安装在车上,这一时期被称为标准化模块时代。但这种电池包结构只有电芯提供电能,“过度打包”的结构不仅要设计、生产额外的零部件,也要占用额外的空间,导致“更少的电源驱动更多的负载”。

  国内的电池厂商也意识到这样的一个问题并做出相关改进,主要思路是设计更大的模组、减少模组数量甚至是无模组设计,以此来尽可能减少模组层面的零件数量和空间占用,其中又以宁德时代的CTP技术和比亚迪的刀片电池为代表。

  而当下大家热议的CTC技术,则是以特斯拉、比亚迪、零跑等为代表的电池底盘一体化设计。这种技术的优势很明显,既能推动车企降本,还能有利于增加续航里程,此外还增加车内空间提升驾乘舒适性。

  本月15日,凯普林召开了一场线上发布会,正式披露了闪电系列激光器取得成功的技术内核——光纤激光器版的CTC技术(Chip to Chassis,芯片一体化技术)。这一技术理念与机翼油箱一体化集成、电池底盘一体化集成一脉相承,是通过把芯片、热沉结构、泵浦模块与激光器进行一体化设计,省去从芯片到泵浦模块以及后续装配环节,有效减轻泵源的体积和重量,实现高度的集成化。

  正是由于对CTC技术的前瞻性布局研究,凯普林得以率先提出适用于光纤激光器领域的CTC技术方案,并在2022年正式推出基于CTC技术内核的闪电系列光纤激光器。闪电激光器不仅自身在市场上取得成功,大受用户欢迎,还直接引领了光纤激光器的小型化、轻量化发展的新趋势,走出了光纤激光在比拼功率、亮度之外的第三条路。

  CTC技术推动激光器实现小型化、轻量化,并由此明显提升了下游设备的便携度和高集成度,直接引发了下游设备和应用场景的革新。其中最明显的当属激光手持焊市场。早期的手持激光焊接机,配备冷水机、老式的1000W单模块激光器,柜箱体积达到1.05m3(相当于一个老式洗衣机的体积)。随着闪电系列激光器的普及,市场上慢慢的出现体积超小(接近风冷手持焊体积)的水冷激光手持焊机,让水冷激光手持焊也进入了后备箱时代。便携性提升大大拓宽了水冷手持激光焊的使用场景,还补上了风冷手持焊机虽便携但高温环境难以长期稳定的短板。

  此外,小型化激光器在应用更普及的激光切割领域也触发了结构升级。过去的光纤激光切割机必须单独给激光器配空调房,既要额外占地,也会增加安装、维护的难度。目前已有一些设备厂把CTC的理念延伸到设备制造领域,取消了独立的空调房,直接将光纤激光器集成进机床的控制柜里,让激光器能够随成套设备一体发货,实际做到了拆机即用,还能节省30%以上设施安装时间、降低运输成本。

  当然,尽管CTC技术优势显著,但并不是特别容易被复制,即便是已经酝酿多年的新能源汽车领域,也只有寥寥数家企业真正掌握了CTC技术。这是因为主机厂虽然熟悉造车流程,但通常不具备电芯设计的能力,而电池厂往往又不熟悉汽车底盘的设计和制造要领,双方均有欠缺。只有既懂电芯也懂造车,还具备三电系统高度集成能力的企业,才能真正将CTC技术的优势发挥出来。

  而激光领域存在同样的问题。纯粹的泵浦源制造厂家和激光器制造厂家,尽管在各自的领域都有丰富的技术积累,但缺乏整体性、串联处理问题的经验,还不能充分解决芯片一体化后的集成性与散热性的问题。

  而凯普林是泵浦源国产化的先驱企业,有着十余年的泵源制造经验,同时还有着名列前茅的光纤激光器整机销量,属于既懂泵源,也懂激光器整机的厂商,因此能够率先破解激光器CTC技术密码,并成功实现量产,最终引领光纤激光器的小型化时代。

  如今,小型化已成为继高功率、高亮度之后,业内共识的第三大激光器发展趋势,而CTC技术则是实现激光器小型化且长期稳定运行的关键。同时,CTC技术也为更高功率激光器的“缩骨”奠定了基础——凭借CTC技术的成熟运用和闪电系列激光器的成功,凯普林开发并研制了高亮度、准单模新一代雷霆光学平台,雷霆12kW光纤激光器整机尺寸比闪电系列缩小70%,成为目前市面上体积最小的12kW光纤激光器。

  除此之外,CTC技术的落地也确保更高功率激光器能够温度运行。据了解,凯普林通过功率合束技术及超高功率输出技术,突破功率上限,实现高光束质量输出,最终实现100kW超高功率稳定输出。

  从新能源汽车行业的发展来看,CTC理念从出现到升级,已经逐步引发新能源汽车行业的技术变革。而光纤激光器领域的CTC技术,虽然还没达到颠覆行业认知的程度,但也明显提升了激光器的性能和稳定能力,有效拓宽了激光的应用场景。我们有理由相信,未来CTC技术的逐步发展和应用,将会为更多潜在的应用领域带来更广阔的发展前景。

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