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技术讨论|4680的模组设计更新

2022/07/29
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蒙罗老爷子拆解4680的电池包的速度,明显比之前慢了很多,刚刚把胶水吹掉一些,让我们看到模组。从目前的拆解信息来看,4680结构电池包的模组电芯的数量为204,34个电芯顺序排列,分6列;因此整个Pack一共有816个电芯。和之前的信息合并起来,我们看到目前电池都是通过一个整体的塑料支撑部件上的。我们就目前的信息来看:

●4680的电池,热失控是往下喷射,上下两层都用了防火的材料进行隔离,下面大概率是云母,上面是复合的材料做成网格。

●4680的电池,目前还是围绕可制造性在努力,这种加工模式还是把4个模组吊装进去。

●在Z向使用率方面,我们也讨论了很多,目前4680是一个和安全进行折衷的方案,体积成组率的考虑远没有中国这么卷。

▲图1.老爷子展开的电池的模组设计

 

Part 1、电池模组设计

特斯拉现有的4680电池设计中,每个4680电芯是布置在黑色的塑料之家上,这个塑料塑料架是一个整体,通过它每个电芯有自己的限位空间,两个电芯保持一定的间隔,然后后期通过注入胶水的方式填充缝隙。

▲图2.特斯拉的4680模组设计

如果我们做一个抽象,4680包在Z方向上的布置是:

●最底部是下箱体,还有部分电池底护板,这里采用的是螺栓机械连接,在林志颖的事故里面,我们看到了底部防护的空间的必要性。

 

●4680的模组,里面很大一部分的固定,都是用聚氨酯的红色导热结构胶粘接,根据了解因为用量很大的,特斯拉全球选了很多家(每个区域两家供应商)。

▲图3.电池的结构设计

通过这样的设计,4680电芯就被类似像蜂窝状结构与下壳体形成了一体化。

▲图4.蜂窝状的系统设计

从结构设计的思路来看,4680的电池包采用灌胶的设计方法,通过导热结构胶以使得电池下壳体、电芯和上壳体,电池系统的所有零部件粘接并且固化为一体。这种设计,其实和最早之前保时捷,让电池系统高强度的壳体的理念是一致的,既然电池被保护很好力学性能非常好,那就不用考虑特别多,把它当作结构件来简化整个车身的设计。

注意这里都是希望把电池里面作为传力的一部分设计来思考的。

▲图5.保时捷Taycan的设计思路

Part 2、4680和麒麟,刀片的设计差异

随着电池系统设计往下一个阶段卷,电池系统里面传力,甚至让电池直接参与变成结构件的方式越来越直接。在5年前,我们的设计思路都是电池是娇嫩的宝宝,都要用坚固的外壳不能让它收到挤压(挤压实验就是设计强外壳来承受100kN)。

而现在,内卷到一定程度,不是靠水冷板(麒麟)就是靠刀片电池壳体本身去直接承受这个力。

▲图6.电池系统的设计理念

也就是说,我们不光能从容量、体积布置效率、机械结构和水冷等多个维度去比较这个设计理念,这种设计本身还得看电芯的迭代速度有多快。

▲图7.水冷设计的差异

小结:

我的理解,以后的电池包都不能维修,就看电芯的PPM是否能往极限制造的方式走,这个完全决定结构CTC要不要做,如果没有可靠的电芯伙伴,连参与这场比赛的资格都没有。要是电芯的缺陷大,整个设计就是挖了大坑让自己跳。

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笔者 朱玉龙,一名汽车行业的工程师,2008年入行,做的是让人看不透的新能源汽车行业。我学的是测试和电路,从汽车电子硬件开始起步,现在在做子系统和产品方面的工作。汽车产业虽然已经被人视为夕阳产业,不过我相信未来衣食住行中的行,汽车仍是实现个人自由的不二工具,愿在汽车电子电气的工程方面耕耘和努力,更愿与同行和感兴趣的朋友分享见解。