關(guān)于特斯拉4680電池體積成組率解讀

摘要

4680方向上，可以通過各種工具來進(jìn)行計(jì)算，來迭代直徑和高度的最優(yōu)解。

在電池設(shè)計(jì)中，由于圓柱也是Z向高度敏感型，所以如果考慮電池包的厚度、內(nèi)部間距和排煙通道等設(shè)計(jì)考慮，圓柱的體積成組率大約在下圖1的范圍。

隨著7月4680的穩(wěn)定發(fā)展，對于材料段需求也在逐步往上拉，預(yù)估從Q3開始4680相關(guān)的產(chǎn)業(yè)鏈的拉動效果開始了。

▲圖1. 4680的體積使用率的計(jì)算

Part 1 專利中的一些說明

排煙通道和底部的考慮

正常的底部設(shè)計(jì)，是一定要考慮底部的球擊考慮的，也就是說下箱體結(jié)構(gòu)（我們觀察到目前4680的底板很平），所以這里在模組層面可能會用蜂窩狀結(jié)構(gòu)，盡可能吸收并分散來自車輛底部的撞擊能量，以減緩給電芯帶來的損壞。

▲圖2. 底部球擊的考慮

因此假設(shè)在整個過程中，主要考慮兩個維度：一個是電芯在XY方向上的投影面積，主要是看圓柱電池在多個電芯之間的浪費(fèi)的間隙有多少；一個是在Z方向上的利用率，就是考慮電氣連接、組合板、排氣通道和緩沖區(qū)域需要多少距離。

▲圖3. 在兩個方向上的考慮

在設(shè)計(jì)中裝載電芯的支架可以起到結(jié)構(gòu)支撐電芯的功能，可以在熱失控的時(shí)候起到熱阻隔的功能，讓電芯噴出來的熔渣掉下去。

▲圖4. 結(jié)構(gòu)支架的作用

結(jié)構(gòu)膠和散熱

在Model S Plaid里面，我們看到包裹在電芯四周的結(jié)構(gòu)膠用于定位電芯和約束電芯，以應(yīng)對外界的慣性沖擊和震動載荷，其實(shí)這里還是有很多的作用的，結(jié)構(gòu)膠還能起到散熱功能，并能提供與主動冷卻系統(tǒng)（蛇形冷卻管）并行的散熱通道。在圓柱電池里面，蛇形冷卻管其實(shí)作用很大，一方面提供了交叉流通提供了水冷通道，一方面能起到對電芯的限位作用。

▲圖5. 對應(yīng)的專利結(jié)構(gòu)圖

其他有趣的地方是，由于設(shè)計(jì)方面的改變，4680電芯的鋼殼是不帶電的，因此不需要再額外增加絕緣材料，可以讓電池系統(tǒng)體積利用率盡可能的提高。

Part 2 計(jì)算過程

在遞進(jìn)的計(jì)算過程中，由于圓柱本身的面積是可以計(jì)算的，所以在一定的邊界框架下進(jìn)行計(jì)算：

是否考慮X和Y方向的壁厚

兩個方向上邊沿和圓柱電池的間距

根據(jù)這里就可以計(jì)算出X和Y方向上有效的間距，然后把X和Y方面最大的可布置的電芯數(shù)量放進(jìn)去。

▲圖6. 電池包的XY值

根據(jù)這個數(shù)據(jù)，可以估算出在XY方向的有效使用率：

▲圖7. 分解為XY方向和Z方向的過程利用率

小結(jié)：4680方向上，可以通過各種工具來進(jìn)行計(jì)算，來迭代直徑和高度的最優(yōu)解，這個過程其實(shí)比想象的要簡單一些，根據(jù)尺寸鏈的約束去排布，其實(shí)很容易能得到結(jié)果的。這種利用率類的都是物理上可以檢驗(yàn)的，動動手算算。

審核編輯 ：李倩