如何把LFP电池装到TSLAModel 3的电池系统里面

前两天有不少的报道，Tesla要在Model3和后续的ModelY上采用磷酸铁锂电芯，在整个电池包的总体尺寸和连接界面不变的条件下，如何把大的方壳电芯（假如是LFP电芯的话，小电芯就不划算了）装进去是个大的问题。

1）Model3电池系统的替换

如下图所示，想要不改变车辆的设计，只能在现有的电池系统尺寸里面加入新的LFP电芯，大致的可能性就是在这个BaseFrame的基础上按照原有的模组来布置，同时可能在实际的尺寸上做相应的调整，不过主体的空间就是这样来使用。

图1Model3原有的电池系统

也就是说，要在原有的两个大模组和两个小模组1948×323×81和1860×323×81上来做。使用磷酸铁锂，或许可以让原有Model3电池系统在模组上的一些防护得以取消，从而节约出一些高度出来。好消息是，由于这个尺寸是按照78kWh来做的，因此有相对充分的空间可以给CATL的电池来使用。

图2Model3的模组和排布

2）电芯的尺寸

CATL原本的商用车的电芯容量从50Ah，一路提升到157Ah起步，2019年CATL的商用车用得最多的是202Ah和271Ah，而在去年十一月的北京公交展览上新的电芯规格重要是在厚度上做一些差异化，形成了新的一组优选的电芯容量。

●电池尺寸上升：随着电芯容量的上升，能量密度从140.19Wh/kg，到现在最高可以做到178.1Wh/kg，这个过程中，重要是电芯的高度和厚度提升带来的效果，目前271Ah的尺寸为173×202×72mm，202Ah的尺寸为173×202×57mm，重要是厚度的差异。

●整包的成组率：从电芯的能量密度到整包的能量密度的提升效率，我们可以折算下，总体的结果如下所示：从原有的72%，过渡到83%，最高的已经能超过90%了。这个数据本身是和电池系统的重量有关系的，不过我们可以清晰的看到成组率提升带来的成本下降。

这些电池的尺寸是往高度、厚度方向上伸长。为了满足宽度的323尺寸和模组高度的81mm尺寸，整个电芯的规格可能要做调整。而1948和1860的长度是电芯厚度的整除数，在这个数据下面去匹配额定电压，原有的96S到了磷酸铁锂电池中的串数要多一些。

图3使用CATL电芯的商用车的单体容量提升路径

所以根据以上的可能使用的电芯尺寸，应该和宝马iX3的电芯宽度差不多宽度300mm+，高度85mm左右，厚度在50-60mm，然后调整相应的布局。

图4CATL可能使用的电芯尺寸方向（矮电芯、加厚和变宽）

而模组的布局也比较好理解，在这个基础上进行AppletoApple的替代。我们其实可以这么理解，标准模组根本没办法布局，这时候只能根据电芯的尺寸来开发这个规格的模组，然后考虑在此基础上直接焊接和处理。

图5方壳成组的方向

小结：

当然这只是一种猜测，想要达到目标的能量密度，特别是往高里程版本塞入这么多的能量，在不提高电池组厚度的条件下能做的选择比较少，往里面用LFP装78kWh可能有点为难了，假如是NCM811可能性更大一些。

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，目前从事新能源汽车电子化工作，10年以上的新能源汽车专业从业相关经验，在电池系统、充电系统和电子电气架构方面有较深的认识和实践，著有《汽车电子硬件设计》，开设《汽车电子设计》公众号