淺析2021年動力電池模組設計趨勢

這幾天1000公里續航和快充的事情成為了行業爭論的焦點，但實際上根據目前的狀態，這類100kWh-150kWh的電池系統短期內並不會大規模往市場上推廣。2021年主要的趨勢是從原有的148mm寬度的電芯往220mm寬度的電芯來做，而60-62kWh的LFP電池降作為國內外基於590模組設計Pack的低端配置，這個可以作為PK大眾62kWh的低端解決方案值得我們關注。

62kWh的LFP方案

LFP電芯目前形成幾種規格體系，一個是原有173mm寬度的體系，主要用在電動大巴車上；然後就是基於148mm的電芯，這類電芯和目前148mm的177Ah往下來做形成130Ah左右的規格；而新的基於220mm的157Ah電芯作為新的系統方案確實是很有意思。對應的基於高電壓5系的電芯容量約242Ah。

三元往上做到約95kWh 1C按照1/3C來算大概就是100kWh；而LFP按照1C來算62.7kWh，按照1/3C大概在65kWh，目前就形成了這種用LFP電池主打低端，採用同樣尺寸規格的電芯，來做大模組以滿足不同車企的Pack尺寸的模式。

表1 現有的主要規格：

從Pack的角度，如下圖所示，填充領域最多可以支撐6個雙模組+2個單模組的方案，最高支持120+以上的電芯做集成。

圖1 LFP方案和三元方案的對比

需要注意的是這裏存在兩種變種——590雙模組和590長模組，這兩者的區別主要在於基於模組內電芯的數量有差異：

1）FPC採集，16個電芯採用兩根FPC；而32個電芯做了差異，採用4根FPC；

2）兩種模組都採用鋁排來進行連接，如下圖所示；

3）16個電芯取消了側板，而長模組則保持側板進行連接。

圖2 改進型的590設計（雙拼）

圖3 基於雙排電芯的長模組，數量可以達到32個

在特斯拉Model 3上採用的模組內嵌水冷板以後，在這種設計中也採取了模組集成水冷板的模式，如下圖所示。這種設計是在所有類型的電芯中得到應用了。

圖4 大模組設計的內嵌水冷板設計

平台化低端LFP的滲透

從特斯拉開始大規模導入LFP以後，其實乘用車平台在Entry Level的LFP導入必然是一個趨勢，無非之前給的電池體積有限，限制了LFP最大支持的電芯電池能量。隨着車輛本身提供給電池系統的尺寸足夠，這個能量會進一步拉高往65kWh方向走。所以基於目前的情況來判斷：

1）導入平台化的企業，LFP電池在2021年6月份開始逐步導入，這個低成本方案是應對無補貼電動車的，由於電池的殼體比較大，在目前的方案下很難讓能量密度滿足要求，但是成本的優勢使得這種方案與基於補貼的三元方案差異並不大；

2）基於三元的方案，可以採用16個單排、32個雙排的模式，進一步增加集成度，從目前的集成情況來看，這種設計下，CTP對比並沒有明顯優勢，我相信這種設計的生命力是比較強的。

3）目前大模組方案，基本上把之前模組線和Pack線的自動化打斷了。32S的模組有117V，電量有28.4kWh，這基本就是一個小模組，在這個分支上可以衍生出把這個模組封成一個通用型小Pack的設計。

小結:目前看到的LFP方案，是基於主流尺寸做的。所以比亞迪所提的加入針刺實驗和把熱擴散時間增加到30分鐘，其實對於當下的LFP方案來看沒有差異。對於標準的嚴要求，可能進一步加速LFP的部署。

圖｜網絡及相關截圖

作者簡介：朱玉龍，資深電動汽車三電系統和汽車電子工程師，著有《汽車電子硬件設計》。

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