浅析2021年动力电池模组设计趋势

这几天1000公里续航和快充的事情成为了行业争论的焦点，但实际上根据目前的状态，这类100kWh-150kWh的电池系统短期内并不会大规模往市场上推广。2021年主要的趋势是从原有的148mm宽度的电芯往220mm宽度的电芯来做，而60-62kWh的LFP电池降作为国内外基于590模组设计Pack的低端配置，这个可以作为PK大众62kWh的低端解决方案值得我们关注。

62kWh的LFP方案

LFP电芯目前形成几种规格体系，一个是原有173mm宽度的体系，主要用在电动大巴车上；然后就是基于148mm的电芯，这类电芯和目前148mm的177Ah往下来做形成130Ah左右的规格；而新的基于220mm的157Ah电芯作为新的系统方案确实是很有意思。对应的基于高电压5系的电芯容量约242Ah。

三元往上做到约95kWh 1C按照1/3C来算大概就是100kWh；而LFP按照1C来算62.7kWh，按照1/3C大概在65kWh，目前就形成了这种用LFP电池主打低端，采用同样尺寸规格的电芯，来做大模组以满足不同车企的Pack尺寸的模式。

表1 现有的主要规格：

从Pack的角度，如下图所示，填充领域最多可以支撑6个双模组+2个单模组的方案，最高支持120+以上的电芯做集成。

图1 LFP方案和三元方案的对比

需要注意的是这里存在两种变种——590双模组和590长模组，这两者的区别主要在于基于模组内电芯的数量有差异：

1）FPC采集，16个电芯采用两根FPC；而32个电芯做了差异，采用4根FPC；

2）两种模组都采用铝排来进行连接，如下图所示；

3）16个电芯取消了侧板，而长模组则保持侧板进行连接。

图2 改进型的590设计（双拼）

图3 基于双排电芯的长模组，数量可以达到32个

在特斯拉Model 3上采用的模组内嵌水冷板以后，在这种设计中也采取了模组集成水冷板的模式，如下图所示。这种设计是在所有类型的电芯中得到应用了。

图4 大模组设计的内嵌水冷板设计

平台化低端LFP的渗透

从特斯拉开始大规模导入LFP以后，其实乘用车平台在Entry Level的LFP导入必然是一个趋势，无非之前给的电池体积有限，限制了LFP最大支持的电芯电池能量。随着车辆本身提供给电池系统的尺寸足够，这个能量会进一步拉高往65kWh方向走。所以基于目前的情况来判断：

1）导入平台化的企业，LFP电池在2021年6月份开始逐步导入，这个低成本方案是应对无补贴电动车的，由于电池的壳体比较大，在目前的方案下很难让能量密度满足要求，但是成本的优势使得这种方案与基于补贴的三元方案差异并不大；

2）基于三元的方案，可以采用16个单排、32个双排的模式，进一步增加集成度，从目前的集成情况来看，这种设计下，CTP对比并没有明显优势，我相信这种设计的生命力是比较强的。

3）目前大模组方案，基本上把之前模组线和Pack线的自动化打断了。32S的模组有117V，电量有28.4kWh，这基本就是一个小模组，在这个分支上可以衍生出把这个模组封成一个通用型小Pack的设计。

小结:目前看到的LFP方案，是基于主流尺寸做的。所以比亚迪所提的加入针刺实验和把热扩散时间增加到30分钟，其实对于当下的LFP方案来看没有差异。对于标准的严要求，可能进一步加速LFP的部署。

图｜网络及相关截图

作者简介：朱玉龙，资深电动汽车三电系统和汽车电子工程师，著有《汽车电子硬件设计》。

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