7920个电芯,开箱Model S Plaid 电池系统设计!

我们之前已经大致了解了S plaid的方案,这里根据网友的拆解,再做一次深入的开箱分析。主要分为以下几个部分:
(1)电气设计,主要是电气原理与主要高压器件的布置;
(2)模组的基本信息与结构探讨;
(3)水冷管布置;
(4)采样与从控CSC布置;
(5)热失控防护设计

1、电气设计

如下:下箱体分隔为5个区域,分别承载5个“大模组”,模组的正负极布置在两个长侧边,通过busbar焊接串联起来,每个模组为22串72并,这样整个电池包共有110串,72并,合计7920个电芯,对比老版本的Plaid(8256个电芯),减少了336个电芯,说明单个电芯的比能提高了约4.2%。

S Plaid在整个Pack的布置上,由于要照顾到原有的箱体结构,同时支撑后轮双电机的设计,因此,它对电连接进行彻底的改变,将主正、主负,以及相关联的继电器等器件,分别设计在电池系统的前、后端,相当于2个BDU区域;再通过两个巨大的长busbar将这两个BDU连接起来。

其中,前端的BDU设计上与3Y的类似,它由两层结构:PCS+BDU,上层的PCS与3Y也基本相同,它的布局如下所示:

下层的BDU布局如下所示:

主要的零部件为:
(1)液冷快插接口
(2)主控BMS
(3)主回路与PCS之间的熔断器
(4)空调压缩机、加热器回路上的熔断器
(5)前轮电机高压接口
(6)空调压缩机、高压加热器的接口
(7)Profuse
(8)主回路电流传感器
(9)主负继电器
(10)前后的负极busbar
(11)前后的正极busbar
(12)维修接口

在这里,与3Y不同的是,它的电流传感器布置在主负极,Profuse更大,高压回路上的熔断器由原来的3个变为2个,减少1个是由于特斯拉将空调压缩机和高压加热器集成到一个接口上即这二者共用一个熔断器,这个变动在方形电芯版的M3上已经体现。

重点提下这里熔断器的变化,非常能体现特斯拉是如何不断地降低成本的,一个是零部件的国产化或是采用中国制造的产品,逐渐替代,没有一步到位,相当于有个评估过程;二是通过功能的集成,去掉冗余的零件。经过这样的迭代后,仅仅这块的成本降低1/3~1/2。同时实现轻量化,精简结构。

另外一个BDU在后端,布置上类似原来SY,如下所示:

在这里有主正继电器和快充继电器(应该是二合一,类似3Y中的),后端还布置有快充接口,这个接口放在了电芯模组上面。

接下来是busbar连接,主要是模组之间的busbar和前后端busbar,细节如下:

模组间busbar设计有过流保护+防焊接撕扯的拱形结构,下有云母+上有绝缘防护警戒板。

前后主正极之间的连接,2个巨型busbar,2米左右,用金云母覆盖,起绝缘和热失控防护。

2、模组信息与结构

模组的尺寸为:1404mm*390mm*76mm,加冷管长约是1458mm,从与冷管固定来看,模组是有壳体的,类似于3Y的模组形式,模组在箱体上的固定也可能是类似于3Y中的固定形式,这只是我们的一个推测,从当前的信息来看,还无法确认。但用18650直接固定在下箱体上面,难度比较大,尤其是18650需要两端焊接。

3、水冷管布置

每个模组有11根蛇形管,由于进出水口是在同一端,所以单个蛇形管在另一端再折回来,这样每两个电芯之间一个冷管。这是老版Model S的思路,在模组的一端布置进、出水口,另一端放置从控CSC。结合之前4680 CTC的图,它的水冷管也可能是放在同一侧,这样CSC放在另一侧。

从这个角度来看,相当于把原来老版本的Model S模组沿着轴向拉长,为了保证冷却能力,变成了多根冷却管并行。

4、采样与从控CSC布置

从控CSC布置在与水冷相对的另一端,通过塑料结构件和胶固定在端板上,采样直接通过电芯间汇流排的busbar引脚连接到PCB板子上。对比之前4680 CTC的设计,二者几乎是采用了同样的方案。

5、热失控防护

同4680 CTC类似,S Plaid也采用了泄爆伞阀+flood port的组合方案,具体的数量与布置如下:

从这里,我们或许可以解释之前4680 两侧泄爆阀不一致的现象。S Plaid也是同样的方案,在每个模组隔间,特斯拉将泄爆伞阀和flood port都布置在液冷管一端,而flood port在前面是每两个模组放一个,最后在第2个BDU区间内放置一个。前面的BDU区间没有看到。

在有CSC的这一端,有两个青绿色的结构件,这是第一次看到,尚不清楚它的作用,泄爆没有放在CSC这一端应该是对CSC的一种保护。

小结:

结合4680与S Plaid的这个系统设计,特斯拉CTC中电芯的集成方案我们基本上可以梳理出来了,极个别还需要再确认,比如它的的泄爆路径设计。4680整体都是胶粘的,而且是直接固定在下箱体,电芯正极向上,如果电芯泄爆炸阀在此,那直接冲击的就箱体的上盖集成体,就是乘员舱的地板,这是非常危险的。如果电芯泄爆是在底部,那就是一个有趣的思路了!


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