Giải mã công nghệ khung gầm thông minh tích hợp pin Cell to Chassis dự kiến ứng dụng trên VinFast

CTC – đòn bẩy cách mạng xe điện

Cuộc chạy đua đầy khốc liệt của các "ông lớn" xe điện, suy cho cùng là cuộc so găng về công nghệ pin nhằm giảm giá thành sản xuất và tăng quãng đường di chuyển. Trong đó, về thiết kế, pin xe điện hiện đang bước vào thế hệ thứ 3 với những bước tiến đột phá mà CATL, đối tác mới nhất của VinFast, được xem là nhà sản xuất tiên phong.

Ở thế hệ đầu tiên (CMP), các tế bào (Cell) pin được đóng gói trong các Module. Tiếp đến, các Module pin được kết nối tạo nên Pack pin. Pack pin sau đó được lắp vào khung gầm xe (Chassis). Phương pháp truyền thống "4 bước" này đòi hỏi nhiều linh kiện và không gian lắp đặt hơn, do đó vừa làm tăng trọng lượng tổng thể xe vừa làm tăng chi phí sản xuất trong khi công suất pin khó đạt con số kỳ vọng.

Thiết kế pin thế hệ thứ hai CTP (Cell to Pack) lần đầu tiên được "gã khổng lồ" CATL công bố vào năm 2019. Phương pháp mới loại bỏ cấu phần trung gian là các Module và cho phép các nhà sản xuất đưa trực tiếp các Cell pin vào Pack pin, trước khi lắp đặt vào khung gầm. Nhờ đó, cả trọng lượng và giá thành của Pack pin đều giảm đáng kể, trong khi dung lượng pin tăng lên.

Năm 2022, CATL tiếp tục phá vỡ các giới hạn khi giới thiệu thiết kế pin thế hệ thứ 3 có tên gọi CTC (Cell to Chassis). Nhờ công nghệ mang tính cách mạng này, các nhà sản xuất ô tô không cần đến Pack pin độc lập mà tích hợp trực tiếp các Cell pin vào khung gầm.

Theo logic thông thường, để tăng phạm vi di chuyển của xe điện thì phải tăng dung lượng pin, đồng nghĩa phải tăng trọng lượng pin. Hệ quả là tổng trọng lượng xe cũng tăng lên khiến quãng đường di chuyển được mỗi lần sạc giảm xuống. Nghịch lý này buộc các nhà sản xuất phải hy sinh phạm vi hoạt động để tối ưu thiết kế xe. Bởi thế, công nghệ CTC ra đời được coi là lời giải cho bài toán hóc búa nhất của ngành xe điện.

Xe rộng hơn, đi xa hơn, chi phí thấp hơn

Theo các chuyên gia, với thiết kế truyền thống, việc lắp ghép các Module với nhau sẽ tạo ra những khoảng trống lớn bị lãng phí trong Pack pin. Với việc tích hợp trực tiếp Cell pin vào khung gầm, công nghệ CTC giúp giải phóng không gian, giảm số lượng linh kiện và tối đa hóa được số lượng Cell pin trên mỗi chiếc xe, nhờ đó tăng dung lượng pin mà không làm tăng khối lượng xe và mở rộng phạm vi hoạt động của xe.

Euan McTurk, chuyên gia tư vấn về pin và điện hóa tại Plug Life Consulting, đánh giá công nghệ CTC đang đưa chúng ta đến gần hơn với một thiết kế hoàn hảo. "Đó là thiết kế pin mà 100% vật liệu đều hoạt động, mọi bộ phận của bộ pin đều lưu trữ và giải phóng năng lượng", vị chuyên gia phân tích.

CATL ước tính, phương tiện sản xuất theo thiết kế này dự kiến đạt được phạm vi hoạt động 620 dặm (tương đương hơn 1.000 km) mỗi lần sạc - tăng 40% so với công nghệ pin thông thường và gấp đôi cự ly di chuyển kỳ vọng của phần lớn khách hàng Mỹ.

Đến nay, CATL còn tiến xa hơn các đối thủ trên thị trường khi đã phát triển thành công sản phẩm khung gầm thông minh CIIC để tích hợp tốt nhất công nghệ CTC. Đặc biệt, CATL còn tích hợp cả động cơ điện (eDrive), hệ thống lái, phanh, hệ thống treo… tạo nên một hệ khung gầm thông minh đa năng.

Khung gầm "tất cả trong một" CIIC cũng là thiết kế mang tính cách mạng khi thay đổi hoàn toàn cách thức sản xuất ô tô truyền thống với phần thân trên và khung gầm có thể tách rời và phát triển song song, riêng biệt. Theo tính toán dự kiến của CATL, nhờ công nghệ mới này, nhà sản xuất xe điện có thể rút ngắn 50% thời gian, giảm 50% chi phí nghiên cứu - phát triển sản phẩm, giảm 50% chi phí sản xuất cho mỗi chiếc xe.

Không dừng lại ở đó, CATL còn có thể tùy chỉnh giải pháp pin theo nhu cầu của từng khách hàng với các cấp độ khác nhau, từ công nghệ đóng gói pin riêng lẻ (CTP), công nghệ đóng gói pin vào thân xe đến công nghệ tích hợp pin vào khung gầm thông minh CIIC. Theo CATL, CIIC sẽ chính thức được thương mại hóa từ 2024.

Dù chưa phải là "phiên bản hoàn hảo" như mục tiêu của CATL nhưng theo tính toán của Tesla, ở thời điểm hiện tại, thiết kế pin CTC giúp xe giảm được 370 chi tiết, giảm 10% trọng lượng, đồng thời tiết kiệm 7% chi phí pin mỗi kWh và nhờ đó tăng cự ly hoạt động của xe mỗi lần sạc, theo Wired.

Một nghiên cứu độc lập khác cho thấy, so với giải pháp truyền thống, thiết kế CTC giúp nhà sản xuất cắt giảm được 20% số lượng linh kiện pin. Công nghệ vượt trội này cũng giúp tăng chiều cao không gian nội thất xe 10 mm so với xe cùng khích thước, góp phần mang lại khoảng để chân phía sau lớn hơn và không gian cốp rộng hơn so với các mẫu xe cùng phân khúc.

Đặc biệt, nghiên cứu đã tiến hành hàng loạt thử nghiệm khắc nghiệt như va đập gầm, nén, khuếch tán nhiệt... và phát hiện ra rằng công nghệ CTC không chỉ an toàn mà còn làm tăng độ cứng chống xoắn của thân xe 25%, tăng không gian bố trí pin 14,5%, theo CnEVPost, chuyên trang xe điện hàng đầu Trung Quốc.

Tỉ phú Robin Zeng - Chủ tịch CATL cho rằng, công nghệ CTC của hãng sẽ tiếp thêm sức mạnh để các phương tiện năng lượng mới cạnh tranh trực tiếp với các đối thủ động cơ đốt trong về chi phí, với không gian lái lớn hơn và quãng đường di chuyển xa hơn. Công nghệ CTC cũng được coi là "vũ khí" chiến lược quyết định cục diện của cuộc đua xe điện toàn cầu, trong đó những nhà sản xuất sở hữu CTC như VinFast có thể chiếm thế thượng phong.