解密特斯拉第3代電池系統(tǒng)技術(shù)

自特斯拉電動汽車面世以來，其動力電池系統(tǒng)PACK技術(shù)已經(jīng)經(jīng)歷了三代不斷的更新與提升，這三代電池系統(tǒng)技術(shù)分別對應(yīng)的車型為：

第1代電池系統(tǒng)PACK技術(shù)： Roadester

第2代電池系統(tǒng)PACK技術(shù)： Model S/X

第3代電池系統(tǒng)PACK技術(shù)： Model 3

雖然Model3尚沒有上市，但最近Model S P100D電池包更多信息的披露，為我們逐步揭開了特斯拉的第三代電池技術(shù)神秘。

電芯層面：

從已曝光出的信息和圖片來看，100D仍然采用圓柱電芯18650，這點(diǎn)與第一代和第二代產(chǎn)品相同，而Model3將采用21700型圓柱電芯。

模組與PACK層面：

與Roadster的第1代電池系統(tǒng)不同，Model S與Model3的電池系統(tǒng)均是“滑板式”，但在PACK布置和模組的設(shè)計(jì)會有很大不同。這點(diǎn)可以從Model S P100D的電池系統(tǒng)設(shè)計(jì)窺探一二。P100D(100度電)與P90D(90度電)的電池系統(tǒng)外形、尺寸完全一樣，這就意味著特斯拉要在同樣的尺寸空間內(nèi)要多裝進(jìn)去10度電，同時(shí)還要能保證安全與可靠性。在電芯選定的情況下，此時(shí)，就需要在模組和PACK技術(shù)層面做進(jìn)一步的突破。

總的思路就是每個(gè)模組中裝入更多的電芯，對比P90D/85電池模組(上)與P100D電池模組(下)

P90D共由16個(gè)模組構(gòu)成，每個(gè)模組有444個(gè)電芯，74并，6串，共計(jì)7104個(gè)電芯;而100D同樣由16個(gè)模組構(gòu)成，但每個(gè)模組有516個(gè)電芯，86并，6串，共計(jì)8256個(gè)電芯。P100D保持整個(gè)電池包的電壓不變，每個(gè)模組并入更多的電芯，提高了過流能力。P90D的最大電流為1520A，P100D為1760A。這種模組級別的重新設(shè)計(jì)對特斯拉 Model3至關(guān)重要，P100D的電池系統(tǒng)正是對第三代電池系統(tǒng)技術(shù)最好的前期驗(yàn)證。

Musk曾多次強(qiáng)調(diào)這種模組和系統(tǒng)層面集成技術(shù)的重要性，很多人會將電芯與電池技術(shù)混為一談，二者實(shí)則有很大的不同，尤其是當(dāng)你要處理成千上萬顆電芯時(shí)，模組和PACK級別的技術(shù)復(fù)雜性將變得很有挑戰(zhàn)性。電芯可以視為是單純的化學(xué)問題，而模組和PACK層面則更多的是機(jī)械、電氣和軟硬件問題。

“People often think that a battery and a battery pack is the same thing, but the technical complexity once you get to do a large number of cells in a pack is very much on the module/pack level. You can think of the cell level as being a chemical engineering problem and the module/pack level as being a mechanical, electrical and software engineering problem.”

對于一定外形和體積的電池包，要想提升電量，通常有兩種方案：一是提升單個(gè)電芯的能量密度，這正是Model S P85 到P90 特斯拉所采用的方案(約提升了6%，電芯能量密度大概也是5%-6%/年);二是PACK層面的重新設(shè)計(jì)，這是P90D到P100D升級時(shí)，特斯拉的思路。

根據(jù)已有的信息分析，P85的實(shí)際電量在81.5度左右，可用電量為77.5左右，P90D的實(shí)際電量在85.8度左右，可用為81.8度左右，而P100D的實(shí)際電量在102.4度左右，可用電量為98.4度左右。即通過模組與PACK系統(tǒng)層面的技術(shù)優(yōu)化，同樣體積的電池包，電量提升了20%左右(有報(bào)道表示，PACK的重量僅增加了4%，P90D的電池重量大概為544kg)。

熱管理系統(tǒng)：

目前來看，P100D之所以能夠“擠進(jìn)”更多的電芯，很大一部分是得益于冷卻系統(tǒng)的重新設(shè)計(jì)。冷卻系統(tǒng)的重新設(shè)計(jì)要保證兩個(gè)基本點(diǎn)：(1)騰出更多的空間;(3)保證冷卻效果。P100D的冷卻系統(tǒng)如下圖：

P85與P100D的冷卻系統(tǒng)示意圖對比如下：

P85冷卻系統(tǒng)

P100D冷卻系統(tǒng)方案1：

P100D冷卻系統(tǒng)方案2：

這里推測，通過由兩路冷卻通道替換原來的一路冷卻通道，大幅提高冷卻效果，同時(shí)管道變細(xì)變薄，進(jìn)而釋放出更多的空間。