Yulong · 4 天前

特斯拉在柏林工厂举办Giga Fest ——CTC和4680的设计

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。

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图1 特斯拉举办个工厂参观活动都能整成嘉年华

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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。

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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。

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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。

备注:这是蒙罗采访Elon Musk的回答——

The cells today in every car are carried like a sack of potatoes. They actually have a negative structural value. They don’t serve to aiding the structure of the car, and they have to be isolated from the rest of the car, so it’s isolated from vibration and shock loads and that kind of thing. You’ve got to put mass into isolating the cells. Because otherwise, they will bang against the side of the battery casing, and that’s not good. But by essentially bonding the cells in there and where the bonding foam serves as both an adhesive and fire retardant. Basically, you get two bows with one stone.

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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。

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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。

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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。

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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了。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。

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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。

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图10 特斯拉的椅子直接坐在了电池上

小结:感觉还有很多好玩的东西可以去破译,先写到这里吧。

END

作者:朱玉龙
来源:https://mp.weixin.qq.com/s/4v4EpFd-Usqv8IyzrtEvsQ
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