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如何把LFP電池裝到特斯拉Model3的電池系統(tǒng)里面?

鉅大鋰電  |  點(diǎn)擊量:0  |  2020年03月30日  

【汽車電子設(shè)計(jì)朱玉龍】前兩天有不少的報(bào)道,Tesla要在Model3和后續(xù)的ModelY上采用磷酸鐵鋰電芯,在整個(gè)電池包的總體尺寸和連接界面不變的條件下,如何把大的方殼電芯(假如是LFP電芯的話,小電芯就不劃算了)裝進(jìn)去是個(gè)大的問題。


1)Model3電池系統(tǒng)的替換


如下圖所示,想要不改變車輛的設(shè)計(jì),只能在現(xiàn)有的電池系統(tǒng)尺寸里面加入新的LFP電芯,大致的可能性就是在這個(gè)BaseFrame的基礎(chǔ)上按照原有的模組來布置,同時(shí)可能在實(shí)際的尺寸上做相應(yīng)的調(diào)整,不過主體的空間就是這樣來使用。


圖1Model3原有的電池系統(tǒng)


也就是說,要在原有的兩個(gè)大模組和兩個(gè)小模組1948*323*81和1860*323*81上來做。使用磷酸鐵鋰,或許可以讓原有Model3電池系統(tǒng)在模組上的一些防護(hù)得以取消,從而節(jié)約出一些高度出來。好消息是,由于這個(gè)尺寸是按照78kWh來做的,因此有相對充分的空間可以給CATL的電池來使用。


圖2Model3的模組和排布


2)電芯的尺寸


CATL原本的商用車的電芯容量從50Ah,一路提升到157Ah起步,2019年寧德時(shí)代的商用車用得最多的是202Ah和271Ah,而在去年十一月的北京公交展覽上新的電芯規(guī)格重要是在厚度上做一些差異化,形成了新的一組優(yōu)選的電芯容量。


電池尺寸上升:隨著電芯容量的上升,能量密度從140.19Wh/kg,到現(xiàn)在最高可以做到178.1Wh/kg,這個(gè)過程中,重要是電芯的高度和厚度提升帶來的效果,目前271Ah的尺寸為173*202*72mm,202Ah的尺寸為173*202*57mm,重要是厚度的差異。


整包的成組率:從電芯的能量密度到整包的能量密度的提升效率,我們可以折算下,總體的結(jié)果如下所示:從原有的72%,過渡到83%,最高的已經(jīng)能超過90%了。這個(gè)數(shù)據(jù)本身是和電池系統(tǒng)的重量有關(guān)系的,不過我們可以清晰的看到成組率提升帶來的成本下降。


這些電池的尺寸是往高度、厚度方向上伸長。為了滿足寬度的323尺寸和模組高度的81mm尺寸,整個(gè)電芯的規(guī)格可能要做調(diào)整。而1948和1860的長度是電芯厚度的整除數(shù),在這個(gè)數(shù)據(jù)下面去匹配額定電壓,原有的96S到了磷酸鐵鋰離子電池中的串?dāng)?shù)要多一些。


圖3使用寧德時(shí)代電芯的


商用車的單體容量提升路徑


所以根據(jù)以上的可能使用的電芯尺寸,應(yīng)該與寶馬iX3的電芯寬度差不多寬度300mm+,高度85mm左右,厚度在50-60mm,然后調(diào)整相應(yīng)的布局。


圖4CATL可能使用的電芯尺寸方向


(矮電芯、加厚和變寬)


而模組的布局也比較好理解,在這個(gè)基礎(chǔ)上進(jìn)行AppletoApple的替代。我們其實(shí)可以這么理解,標(biāo)準(zhǔn)模組根本沒辦法布局,這時(shí)候只能根據(jù)電芯的尺寸來開發(fā)這個(gè)規(guī)格的模組,然后考慮在此基礎(chǔ)上直接焊接和處理。


圖5方殼成組的方向


小結(jié):當(dāng)然這只是一種猜測,想要達(dá)到目標(biāo)的能量密度,特別是往高里程版本塞入這么多的能量,在不提高電池組厚度的條件下能做的選擇比較少,往里面用LFP裝78kWh可能有點(diǎn)為難了,假如是NCM811可能性更大一些。


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