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  • 特斯拉CTC和4680的设计

    发布日期:2020-11-05阅读数:990

    摘 要   斯拉柏林工厂举办了Giga Fest活动,本文分享一些4680电池设计细节。

    【文/朱玉龙】今年特斯拉在欧洲销售的车大部分都是从中国运过去的。目前特斯拉在全球有两家工厂(加州和上海),是竞争关系。下一波工厂建成后,竞争格局将会变成在加州、德州(总部)、上海和柏林之间。
    这次柏林工厂举办Giga Fest活动,也是告诉大家:看,Model Y结构化电池和CTC已经准备好了。内容比较多,我们还是从4680 结构化Structure battery(CTC)电池开始。


    图1 特斯拉举办个工厂参观活动都能整成嘉年华

    图2 柏林工厂是Model Y 结构化电池的基地,也是4680电池的主力

    备注:前段时间听到一个说法,从投资角度来看,如果一个企业家给你一个宏大的愿望,其实每个人的第一看法都是觉得星辰大海太遥远,你怎么可能去;但如果他不断在Roadmap上给你印证,那大家都需要认真考虑下Elon Musk 2030年2000万台车的计划,会给这个世界带来什么影响。

    先分享一些4680的电池设计细节。这次主要确认的信息,是和之前的信息统一起来,确认了泄露照片的准确性。



    图3 特斯拉的4680 Model Y的结构设计和21700的差异

    在设计中,我们看到有这么些有趣的地方:

    1.特斯拉继续采用电芯侧面冷却的方式,从设计角度来看,4680等于从车身横向布置,2170的模组是车身纵向布置。底部来看是要做加强防护的。


    图4 冷却和热隔离的结构

    这里的胶,基本把电芯上下和电芯之间的距离都填充了,在边上其实包含了CMU的部分,由于侧碰的要求,估计这里也一并用胶封起来了。在这里胶起到了结构连接、对导热也起到一定阻隔的效果。

    图5 特斯拉的胶用到了登峰造极

    BMS的采样板放哪里比较好?在刀片电池中,也采用把所有的采样板放在一侧作为连接的方式。其实从结构化电池来看,类似集成化电池的这种设计思路,可能都要把电池和电池块直接相连,如下图所示,为了不影响电芯排布,基本上都放在电池的侧面尾端。


    图6 特斯拉的CMU布置

    2.特斯拉把原来的Bonding铝丝焊接工艺进行了优化,也和我们认知的镍片电连接方式一致。核心的问题还是和这个熔丝的熔断能力有关系,从2170转化到4680,容量增大了5倍,对于单个电芯所承受额定电流和熔断电流有直接影响。在这里,特斯拉利用了母排的引脚,直接把电连接和电池管理系统的采集板连接在一起。


    图7 特斯拉的电连接工艺

    3.由于电芯容量增加,如何在单个电芯热失控的情况下尽快把气体排出去,是个很大的设计挑战。在之前的2个泄压阀的方案基础上,这次特斯拉在电池包的一侧配置了多个泄压阀(数了一数有8个)。除了数量,这次设计不同的地方还在于,开口的方向也不同——往车身侧边的位置,之前采取的是后向的位置。


    图8 电池的泄压结构

    4.目前来看,在CTC的设计中,特斯拉已经取消原有的电池上盖的定义。如下图所示,这个电池的上盖,是涵盖了密封电池和车身地板的两个功能。这个新结构由多个部分所组成,包含了前中后三部分,把多个结构加强结合在一起。


    图9 特斯拉的电池整体概览

    如下图所示,前排座椅是直接往这个电池上盖上装的,所以中间有四个拱起来的承载结构,前端也有一个结构连接点。


    图10 特斯拉的椅子直接坐在了电池上
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