鉅大LARGE | 點擊量：458次 | 2023年01月12日
如何把LFP電池裝到TSLAModel 3的電池系統里面
前兩天有不少的報道，Tesla要在Model3和后續的ModelY上采用磷酸鐵鋰電芯，在整個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）裝進去是個大的問題。
1）Model3電池系統的替換
如下圖所示，想要不改變車輛的設計，只能在現有的電池系統尺寸里面加入新的LFP電芯，大致的可能性就是在這個BaseFrame的基礎上按照原有的模組來布置，同時可能在實際的尺寸上做相應的調整，不過主體的空間就是這樣來使用。
圖1Model3原有的電池系統
也就是說，要在原有的兩個大模組和兩個小模組1948×323×81和1860×323×81上來做。使用磷酸鐵鋰，或許可以讓原有Model3電池系統在模組上的一些防護得以取消，從而節約出一些高度出來。好消息是，由于這個尺寸是按照78kWh來做的，因此有相對充分的空間可以給CATL的電池來使用。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
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CATL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格重要是在厚度上做一些差異化，形成了新的一組優選的電芯容量。
●電池尺寸上升：隨著電芯容量的上升，能量密度從140.19Wh/kg，到現在最高可以做到178.1Wh/kg，這個過程中，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，總體的結果如下所示：從原有的72%，過渡到83%，最高的已經能超過90%了。這個數據本身是和電池系統的重量有關系的，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，整個電芯的規格可能要做調整。而1948和1860的長度是電芯厚度的整除數，在這個數據下面去匹配額定電壓，原有的96S到了磷酸鐵鋰電池中的串數要多一些。
圖3使用CATL電芯的商用車的單體容量提升路徑
所以根據以上的可能使用的電芯尺寸，應該和寶馬iX3的電芯寬度差不多寬度300mm+，高度85mm左右，厚度在50-60mm，然后調整相應的布局。
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，在這個基礎上進行AppletoApple的替代。我們其實可以這么理解，標準模組根本沒辦法布局，這時候只能根據電芯的尺寸來開發這個規格的模組，然后考慮在此基礎上直接焊接和處理。
圖5方殼成組的方向
小結：
當然這只是一種猜測，想要達到目標的能量密度，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可能有點為難了，假如是NCM811可能性更大一些。
作者簡介：朱玉龍，資深電動汽車三電系統和汽車電子工程師，目前從事新能源汽車電子化工作，10年以上的新能源汽車專業從業相關經驗，在電池系統、充電系統和電子電氣架構方面有較深的認識和實踐，著有《汽車電子硬件設計》，開設《汽車電子設計》公眾號
