特斯拉 Model 3 电池组揭秘:低成本、易生产、高能量密度

极客汽车 白书记

在我上一篇文章中(Elon Musk 下一个“十年计划”的最后一步:共享),我们详解了 Elon Musk 的汽车共享计划,即 Model 3 是特斯拉未来共享计划的重要一部分。至此,Model 3 的设计理念、各项性能和未来地位,我们都已剖析得足够清楚了。不过,还差一点:电池组。

特斯拉在今年 CES 上发布了 2170 电池,已经量产的 Model 3 正是搭载的 2170 电池,由 Gigafactory 超级电池工厂生产,而 Model S、Model X 则继续沿用 18650 电池。

所以 Model 3 的电池组,一定程度上也反映出特斯拉新的设计理念:在成本、能量密度和安全性三者之间找到平衡点。

标准版 Model 3 的续航里程是 350 公里(EPA),电池组容量为 50kWh,使用了 2976 节 2170 电池,每 31 节电池构成一个「电池砖 (brick)」。这些电池砖又被分为 4 个模块,其中 2 组包含 23 个电池砖的模块,2 组包含 25 个电池砖的模块。

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不过按照计划,上面介绍的标准版 Model 3 得等到今年下半年才会量产。目前,特斯拉工厂正在生产的是「长续航」版本的 Model 3,即首批交付的那批车。

长续航版 Model 3 配备了 74kWh 电池组,使用了 4416 节 2170 电池,每 46 节电池构成一个电池砖。和标准版 Model 3 一样,这些电池砖被分为 4 个模块。

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从每个电池模块包含的电池数量来看,Model 3 和 Model S/X 有很大不同,即电池组内「电池模块」数量更少。

(参考:特斯拉最大容量的 100kWh 电池组,使用了 8256 节 18650 电池,每 516 节电池单体构成一个电池模块,共计 16 个电池模块)

电池组布局请看下图,右边是车头位置:

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说简单点,Model 3 的电池组是这样的:2170 电池单体→电池砖→电池模块→电池组;Model S/X 的电池组是这样的:18650 电池单体→电池模块→电池组。

以上就是 Model 3 电池组和 Model S/X 电池组的主要区别,也代表了特斯拉两代电池技术。当然,还有一些细节差异:

1.Model 3 并未考虑电池组的「快拆」

众所周知,Model S 是有换电能力的,依靠一套全自动设备,就能将电池组在几分钟时间内更换完毕,所以电池组上有很多换电所需的螺栓。在 2016 年 5 月,特斯拉新建了一个换电站,但鲜有人去。

所以 Model 3 电池组的结构更简单,螺栓更少。

2.Model 3 并未考虑「自动充电」

今年 5 月,特斯拉一份充电专利被曝光:特斯拉在电池组下方设计了一个充电口,车停在车位上之后,下方的自动充电装置会把充电插头自动插入充电口。这套自动充电装置自带冷却系统,加强散热可以满足更高的充电功率。

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在 Model 3 上,只能通过车尾的充电口充电。

3.Model 3 的电池保温系统更节能,间接减轻了车重

电池组和我们人类一样,不能太冷也不能过热。电动车的电机运转时会产生大量的热量,Model 3 抛弃了以往专门的电池组加热装置,通过电机产生的热量即可加热电池组。

即使在停车的时候,Model 3 也能通过一个「热量控制器」,给电机通过电流以产生热量,进而加热电池组。能够在停车的时候加热电池组,才能保证在冬天使用超充时保证充电效率。

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1. 充电口连接器 2. 快充电流接触器总成 3. 通往 PCS 的冷却管 4. 功率转化器(PCS)5. 高压控制器 6. 低压连接器 7.PCS 的 12V 输出口 8. 正极高压电开关 9. 通往 PCS 的冷却管 10. 通往乘客舱取暖器、空调压缩机的高压电连接器 11. 乘客舱取暖器、空调压缩机和 PCS 直流输出保险 12. 后轴电机高压电连接器 13. 高压电热熔断器 14. 未知 15. 前轴电机高压电连接器 16. 负极高压电开关 17. 三相交流电连接器

和之前的 Model S/X 相比,不难看出 Model 3 的电池组设计「简洁」多了,向易生产、低成本的目标在靠拢。

同样,在积累了多年的数千节柱状电池管理经验后,特斯拉的技术路线轻易不会改动,更何况已经斥巨资和松下新建了 Gigafactory 专门生产 2170 电池。

从特斯拉成立的 2003 年,再到 2012 年向美国本土客户交付 Model S,特斯拉最新的电池技术积累得以在 Model 3 这辆车上体现。

想必,在 Model 3 交付的同时,下一代电池技术已经在秘密研究之中。

来源:极客汽车

作者:白书记

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