蒙羅老爺子把藏的Model S Plaid的電池釋放出來了,由于老爺子和搭檔CORY STEUBEN講得比較細,我就不額外敘述了。我覺得有一些好玩的地方:
●電池模組采用非常致密的模組設計,里面新型的水冷設計是一個嘗試,雙向U型水管使得水冷管的水道一分為二,上下兩部分實現冷卻水路的進出。
●模組間的電氣連接嘗試,能看到后續趨勢,電連接也需要進一步和結構設計一體化考慮。
●在一體化模組里面,我們發現采樣板PCB起到的作用本身就有連接的作用,因此里面的線束設計進一步減少,采樣板和Busbar的連接設計改變也非常值得我們仔細來看。
▲圖1.特斯拉的Model S Plaid的Pack爆炸圖
下圖是Model S Plaid模組的近照,在轉向4680的過程中,特斯拉的工程師也做了很多的嘗試。
▲圖2.特斯拉Model S Plaid的大模組
Part 1
模組設計的細節
●電芯在模組內的布置
這種大模組的設計,采用的是77顆并聯22顆串聯77P22S,每個模組共有1584個電芯。電芯在模組內存在正、反的交替,來實現電芯之間的電連接。這個模組內電芯正極端和負極端的連接,蒙羅老爺子做了幾張圖方便大家了解。
▲圖3.模組內電池的布置結構
這個圖配合下面的電芯焊接點的效果,可能更容易理解一些。目前在努力嘗試設計圓柱電池的工程師朋友告訴我,想要做圓柱的模組設計,工藝層面的實現其實要比方殼電池、刀片電池麻煩多了。
▲圖4.Model S Plaid模組電芯的焊接點
●水冷板設計
由于麒麟電池的關系,大家對水冷板的設計高度關心。Model S Plaid的蛇形水管端面,如下圖所示,我們可以清晰的看到流道和接口設計,從剖面可以看到,液冷管內存在13個流道, 6個流道用于進水, 6個流道用于出水。通過下面的液冷管的接頭可以控制模組的進、出水的流向,而水冷管的布置則可以完全布置在一側。
模組的兩頭,一側解決水冷,一側解決采樣板的線束連接。
▲圖5.Model S Plaid的水冷設計
在模組內部,電芯通過發泡的導熱膠,可以和液冷管實現結構上的互聯, S Plaid的冷管高度把18650電芯的柱面都覆蓋了,根據千葉的計算,這種設計的目標是最大限度的增加冷卻面積。用于灌封的藍色的發泡導熱膠從效果來看,固定作用很高,蒙羅老爺子通過手感告訴我們很難直接將其剝離,這也是膠水粘接效果的變化。
▲圖6.Model S Plaid的模組設計
●模組電氣連接的設計
這里面的5個大模組,橫向布置后每個模組的兩側邊有多個固定結構,通過與下箱體內橫梁螺栓固定。模組設計的模組間busbar連接,相鄰兩模組匯流排,通過焊接的方式進行連接。模組間巨大的電流走中間的拱形通道(700A以上),因此特斯拉是選擇在模組間存在一定的導體過流設計,這其實和它只采用單個Pyrofuse有關系,通過Pyrofuse來做精確管控,如果失效,通過這種硬的金屬連接的弱點設計來實現應該熔斷。
這五個模組連接里面等于有四個弱點,總有一個能徹底進行熔斷。
▲圖7.模組電氣連接的設計
Part 2
BMS采樣板
首先我們來看一下布置理念,目前采樣板變成類似端板的設計布置,如下圖所示,通過Busbar直接往單端連接省掉了FPC,等于Busbar連接過程,和采樣點的結合考慮到一起去,不用專門的采樣線貫穿模組了。
備注:我們現在最怕的就是這種設計簡化,其實把好多的材料給省掉了。
▲圖8.Model S Plaid的設計
模組的溫度采樣,是通過把NTC直接做成板載的,數量從最早的5個切換到2個,通過金屬點與液冷管的底部進行接觸。這么長的模組,一共使用兩個NTC,分布在采樣板的兩端,也是簡化了工藝,減少了NTC直接嵌入模組內的空間和采樣線線路。
我一直在觀察特斯拉的設計,其實很多基礎的元器件也在被不斷優化數量,所以從目前通過電池包價值量去評估二級公司的前景,有點難。因為工程設計的VAVE不斷在降本,這還不算直接的供應商價格直接PK。
▲圖9.特斯拉的溫度采樣點
電池采樣板目前設計更簡潔了,如下所示,采用單面板的方式來做的。
▲圖10.電池采樣板
小結:等Model Y的4680結構化的版本出來,我們來仔細探討一下細節的設計。在友人的幫助下,我在努力每周做一期視頻,將會給大家淺顯易懂的解釋這些設計。
審核編輯 :李倩
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原文標題:特斯拉Model S Plaid 模組設計和電池采樣板的改進
文章出處:【微信號:QCDZSJ,微信公眾號:汽車電子設計】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。
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