2020年02月20日 | 如何把LFP电池装到Model 3电动汽车系统里？

2020-02-20 来源：eefocus

如何把 LFP 电池装到 Model 3 的电池系统里面昨天有不少的报道，Tesla 要在 Model 3 和后续的 Model Y 里面采用磷酸铁锂的电芯，在整个电池包的总体的尺寸和连接界面不动的条件下，如何把大的方壳电芯（如果是 LFP 电芯的化，小电芯就不划算了）装进去是个大的问题。

Model 3 电池系统的替换
如下图所示，想要不动车辆的设计，只能在现有的电池系统尺寸里面加入新的 LFP 电芯，大致的可能性就是在这个 Base Frame 的基础上按照原有的模组来布置，可能在实际的尺寸上做相应的调整，不过主体的空间就是这样来使用。

图 1 Model 3 原有的电池系统

也就是说，需要在原有的两个大模组和两个小模组，1948*323*81 和 1860*323*81。使用磷酸铁锂，可能可以使得原有 Model 3 电池系统在模组上的一些防护取消，节约出一些高度出来。好消息是，由于这个尺寸是按照 78kWh 来做的，这里有相对充分的空间可以给 CATL 的电池来使用。

图 2 Model 3 的模组和排布

电芯的尺寸
CATL 原本的商用车的电芯容量从 50Ah，一路提升到 157Ah 起步，2019 年宁德时代的商用车用的最多的是 202Ah 和 271Ah，而在去年 11 月的北京公交展览上新的电芯规格主要是在厚度上做一些差异化，形成了新的一组优选的电芯容量。

电池尺寸上升：随着电芯容量的上升，能量密度从 140.19Wh/kg，现在最高可以做到 178.1Wh/kg，这个过程中，主要是电芯的高度和厚度提升带来的效果，目前 271Ah 的尺寸为 173*202*72mm，202Ah 的尺寸为 173*202*57mm，主要是厚度的差异
整包的成组率：从电芯的能量密度到整包的能量密度的提升效率，我们可以折算下，总体的结果如下所示，从原有的 72%，过渡到 83%，最高的已经能超过 90%了。这个数据本身是和电池系统的重量有关系的，不过我们可以清晰的看到这个成组率提升带来的成本下降。

这些电池的尺寸是往高度、厚度方向上伸长。为了满足宽度的 323 尺寸和模组高度的 81mm 尺寸，整个电芯的规格可能需要做调整。而 1948 和 1860 的长度是电芯的厚度的整除数，在这个数据下面去匹配额定电压，原有的 96S 到了磷酸铁锂的串数要多一些。

图 3 宁德时代的商用车的单体容量提升路径

所以根据以上的可能使用的电芯尺寸，应该和 iX3 的电芯的宽度差不多 300mm+,高度 85mm 左右，厚度在 50-60mm，然后调整相应的布局。

图 4 CATL 可能使用的电芯尺寸方向（矮电芯、加厚和变宽）

而模组的布局也比较好理解，在这个基础上进行 Apple to Apple 进行替代。我们其实可以这么理解，不用 CATL 用标准模组根本没办法布局，这时候只能根据电芯的尺寸来开发这个规格的模组，然后考虑在这个基础上直接焊接和处理。

图 5 方壳成组的方向

小结：当然这只是一种猜测，想要达到目标的能量密度，特别是往高里程版本塞入这么多的能量，在不提高电池组厚度的条件下能做的选择比较少，往里面用 LFP 装 78kWh 可能有点为难了，如果是 NCM811 可能性更大一些

Model 3 CATL 电池 LFP电芯

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