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朱玉龙:解析特斯拉4680电池的成组和结构

发布日期:浏览量:3901

导读:我和几位好友都在密切跟踪4680的整体结构设计,也有不少网上的朋友和我确认几个问题:

(1)上面的顶层水冷板到底如何布置?

(2)Busbar到底是怎么处理的?

(3)电芯排气通道到底如何设计的,往上喷还是往下喷?

通过搜集门罗老爷子和网上参观的一些内容想先做个视频,然后写一下我的看法。

仔细对比德州的4680电池系统和柏林发布的4680系统,这里分成了两种不同的布置形式,也就是横置和竖置的两种模式,对应两种不同的水冷板,在整车的X和Y方向两种不同的模式布置。

▲图1. 柏林和德州展示的两种不同的设计思路

一、电池的展示区

在电池的展示区,特斯拉把各个部分分别吊起来,分为:

  • 4680电芯

  • 4680电池阵列

  • Bandolier:这个不清楚是啥

  • Potting:这个不清楚是啥

  • 高压端子:这个类似整个高压接口部分

  • BMS:这个在视频点亮起来

  • 排气通道

  • 顶部上盖

▲图2. 特斯拉的电池系统展示台架

为了便于理解,我把这个结构重新组织了下,如下所示:

在之前特斯拉自己的视频里面,有一个一组电池阵列的结构,我们看到下面的电池是通过塑料的绝缘支撑。在防治好的视频里面。我们能看到这个基座设计,是有一定的间隙的。在制造的角度来看,这样实现了电芯生产到电池阵列的组装合理性,然后通过机械搬运直接把电芯阵列往电池Pack里面进行堆叠。

下图里面的爆料照片,其实是和柏林出现横置的设计相符合,两种设计的Busbar连接我理解是没有特别大的差异。

▲图3. 电池模组的设计结构

而且从设计思路来看,CTC阶段电芯的泄压得往下走,把水冷板盖在上面,有好处就是能够对着上面进行隔绝。从实际的设计理念来看,这块水冷板更多的是面向360kW超充和当前的电芯内阻所增加的。可能一开始是没这个玩意的,单面冷却能和现在的快充功率兼容,随着电芯内阻的下降,这个水冷板放在上面的方案也更容易拿走。

▲图4. 水冷板的设计是附加的

▲图5. 现场展示的情况

实际上这个包设计了4个泄压阀,因此应该有比之前21700更大的泄压通道,上方的区域由于直接和车身人员交互,一旦热量往上走,对于消费者来说是个很恐慌的事情。

▲图6. 泄压的设计

二、4680电池的结构特点

在电池系统里面,我认为德勤的判断还是很有意思的。但是方壳、刀片和圆柱使用壳体的方式是不一样的,前两者都能实现200-300Ah,后者只有25Ah,对应的100kWh的电芯数量大概是100-120对应900-1000个。因此在结构设计中,巧妙使用泄压设计,把类似于泄压通道把电芯组合成阵列,再通过灌入低密度的胶实现一体化,可以在组装过程中发挥很大的战术价值。

▲图7. 不同类型的发展

小结:

我是理解大圆柱电池在设计中弹性是很大的,对于水冷设计可以加可以减,整个整包的结构成本算算并不高,还有改进的空间。

作者:汽车电子设计 朱玉龙

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