特斯拉ModelSPlaid模组设计和电池采样板的改进

特斯拉ModelSPlaid模组设计和电池采样板的改进蒙罗老爷子最近释放了藏在ModelSPlaid里的电池，让我们可以更深入地了解这个电池的设计。在这个视频中，蒙罗老爷子和搭档CORYSTEUBEN讲解了一些有趣的细节。首先是电池模组的设计。这个大模组采用了77颗并联22颗串联77P22S的电芯，每个模组共有1584个电芯。电芯在模组内存在正、反的交替，来实现电芯之间的电连接。这种设计可以最大限度地增加冷却面积。其次是水冷板的设计。ModelSPlaid的蛇形水管端面可以清晰地看到流道和接口设计，从剖面可以看到，液冷管内存在13个流道，6个流道用于进水，6个流道用于出水。通过下面的液冷管的接头可以控制模组的进、出水的流向，而水冷管的布置则可以完全布置在一侧。最后是模组电气连接的设计。这五个模组连接里面等于有四个弱点，总有一个能彻底进行熔断。特斯拉选择在模组间存在一定的导体过流设计，这其实和它只采用单个Pyrofuse有关系，通过Pyrofuse来做精确管控，如果失效，通过这种硬的金属连接的弱点设计来实现应该熔断。除了电池模组的设计，我们还看到了BMS采样板的优化。采样板变成类似端板的设计布置，通过Busbar直接往单端连接省掉了FPC,等于Busbar连接过程，和采样点的结合考虑到一起去，不用专门的采样线贯穿模组了。总体来说，这些优化都是为了提高电池系统的效率和安全性。等ModelY的4680结构化的版本出来后，我们再来仔细探讨一下细节的设计。

蒙罗老爷子把藏的ModelSPlaid的电池释放出来了，由于老爷子和搭档CORYSTEUBEN讲得比较细，我就不额外叙述了。我觉得有一些好玩的地方：

●电池模组采用非常致密的模组设计，里面新型的水冷设计是一个尝试，双向U型水管使得水冷管的水道一分为二，上下两部分实现冷却水路的进出。

●模组间的电气连接尝试，能看到后续趋势，电连接也需要进一步和结构设计一体化考虑。

●在一体化模组里面，我们发现采样板PCB起到的作用本身就有连接的作用，因此里面的线束设计进一步减少，采样板和Busbar的连接设计改变也非常值得我们仔细来看。

▲图1.特斯拉的ModelSPlaid的Pack爆炸图

下图是ModelSPlaid模组的近照，在转向4680的过程中，特斯拉的工程师也做了很多的尝试。

▲图2.特斯拉ModelSPlaid的大模组

Part1

模组设计的细节

●电芯在模组内的布置

这种大模组的设计，采用的是77颗并联22颗串联77P22S，每个模组共有1584个电芯。电芯在模组内存在正、反的交替，来实现电芯之间的电连接。这个模组内电芯正极端和负极端的连接，蒙罗老爷子做了几张图方便大家了解。

▲图3.模组内电池的布置结构

这个图配合下面的电芯焊接点的效果，可能更容易理解一些。目前在努力尝试设计圆柱电池的工程师朋友告诉我，想要做圆柱的模组设计，工艺层面的实现其实要比方壳电池、刀片电池麻烦多了。

▲图4.ModelSPlaid模组电芯的焊接点

●水冷板设计

由于麒麟电池的关系，大家对水冷板的设计高度关心。ModelSPlaid的蛇形水管端面，如下图所示，我们可以清晰的看到流道和接口设计，从剖面可以看到，液冷管内存在13个流道，6个流道用于进水，6个流道用于出水。通过下面的液冷管的接头可以控制模组的进、出水的流向，而水冷管的布置则可以完全布置在一侧。

模组的两头，一侧解决水冷，一侧解决采样板的线束连接。

▲图5.ModelSPlaid的水冷设计

在模组内部，电芯通过发泡的导热胶，可以和液冷管实现结构上的互联，SPlaid的冷管高度把18650电芯的柱面都覆盖了，根据千叶的计算，这种设计的目标是最大限度的增加冷却面积。用于灌封的蓝色的发泡导热胶从效果来看，固定作用很高，蒙罗老爷子通过手感告诉我们很难直接将其剥离，这也是胶水粘接效果的变化。

▲图6.ModelSPlaid的模组设计

●模组电气连接的设计

这里面的5个大模组，横向布置后每个模组的两侧边有多个固定结构，通过与下箱体内横梁螺栓固定。模组设计的模组间busbar连接，相邻两模组汇流排，通过焊接的方式进行连接。模组间巨大的电流走中间的拱形通道(700A以上)，因此特斯拉是选择在模组间存在一定的导体过流设计，这其实和它只采用单个Pyrofuse有关系，通过Pyrofuse来做精确管控，如果失效，通过这种硬的金属连接的弱点设计来实现应该熔断。

这五个模组连接里面等于有四个弱点，总有一个能彻底进行熔断。

▲图7.模组电气连接的设计

Part2

BMS采样板

首先我们来看一下布置理念，目前采样板变成类似端板的设计布置，如下图所示，通过Busbar直接往单端连接省掉了FPC，等于Busbar连接过程，和采样点的结合考虑到一起去，不用专门的采样线贯穿模组了。

备注：我们现在最怕的就是这种设计简化，其实把好多的材料给省掉了。

▲图8.ModelSPlaid的设计

模组的温度采样，是通过把NTC直接做成板载的，数量从最早的5个切换到2个，通过金属点与液冷管的底部进行接触。这么长的模组，一共使用两个NTC，分布在采样板的两端，也是简化了工艺，减少了NTC直接嵌入模组内的空间和采样线线路。

我一直在观察特斯拉的设计，其实很多基础的元器件也在被不断优化数量，所以从目前通过电池包价值量去评估二级公司的前景，有点难。因为工程设计的VAVE不断在降本，这还不算直接的供应商价格直接PK。

▲图9.特斯拉的温度采样点

电池采样板目前设计更简洁了，如下所示，采用单面板的方式来做的。

▲图10.电池采样板

小结：等ModelY的4680结构化的版本出来，我们来仔细探讨一下细节的设计。在友人的帮助下，我在努力每周做一期视频，将会给大家浅显易懂的解释这些设计。

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