分析Proterra的圓柱電芯模組，我發(fā)現(xiàn)了中國電池設計的秘密

隨著特斯拉在商用車，純電動皮卡和重卡領域的投入，在歐美重卡市場里面電氣化的準備也開始了。有一個很有意思的現(xiàn)象，由于特斯拉和 LG 兩家企業(yè)在北美市場的努力，美國的方案確實是圍繞圓柱電芯和軟包電芯來做的。今天文章里寫的 Proterra，這家企業(yè)就是提供不同的商用車電池方面，如最新的電池組 H 系列（寬度 620mm、高度 175mm，長度最長為 2808，單個小 Pack 可以擴展到 83kwh） 

圖 1 Proterra 的電池布置也是在底下

01、基于圓柱電芯的可擴展小 Pack

                                
和我們國家目前主要基于方殼大電芯的技術路線不同，我們看到目前北美很多非乘用車的方案，都是基于?電芯的。

如下圖所示，Proterra 做的產(chǎn)品也是一樣，這種設計是基于小電芯的模組的并聯(lián)擴展方案，沿著長度方向擴展： 窄 H 系列的寬度 620mm、高度 175mm 是固定的，長度可以延伸到 2808mm，通常的能量范圍為 25-75 kWh，最高到 寬 S 系列的寬度為 860mm、高度 175mm 長度也是相似的 等于提供兩種寬度有差異的方案進行整車布置，如圖 1 所示。 

圖 2 可擴展的設計方案 

Proterra 是做一個三明治模組，把兩列圓柱電芯給倒著布置，形成一個模組，然后在一個 Pack 里面做了模塊化的配置。單個模組的設計，其實和特斯拉早期的 Roadster 的彈匣設計是非常相似的，也可以通過控制圓柱電芯的間距和導熱材料來實現(xiàn)單個電芯在熱失控過程中熱量釋放問題。 

圖 3 Proterra 的模組設計 

如下圖所示，這個和 Rivian 設計的模組在整個原理上很大一部分是相似的。 

圖 4 Proterra 設計的模組

H 系列和 S 系列差異的，最主要是容量，也就是在寬度方向上面差異的是不同的圓柱電芯數(shù)量，然后在長度方向上面擴展的是串聯(lián)模組的數(shù)量，如下圖所示。 

圖 5 三明治實際的擴展的布置

在端板上配置了 BMS+熔絲的設計，如下圖所示，可以認為這種商用車的模組設計類似于分布式系統(tǒng)的一部分。 

圖 6 兩種 Pack 的電子電氣側邊設計 

02、不同的發(fā)展路徑

我們看從 VDA 模組這個階段往前走，目前有這么幾條路可以走：

1.    CTP：按照之前大電芯直接集成到整包上面，這個路徑大家都在實驗，階段性可以由大模組過渡一下

2.    CTC：形成大模組然后直接和整個底盤集成，這個我們之前也提及，嚴格來說，目前 Proterra 做的就是一種方式，只是在皮卡上和商用車上好做一些 

3.    Module in Pack：就是把模組設計很大，然后把模組的功能進行放大，這個是從特斯拉的長模組最先倡導的，好處是電芯的尺寸可以調整，根據(jù)模組來調節(jié)，這種基于固定小電芯不管是圓柱或者軟包都可以 。

小結：我覺得中國在電芯和模組設計上走的路已經(jīng)很遠，最牛逼的當然是成本+產(chǎn)能，但是這個意味著我們投入了更多的資源在產(chǎn)業(yè)鏈里面，如果穩(wěn)不住需求，整體的設備折舊乃至于設計理念變化，好多家當都要過時的。在這個方向上面，圍繞圓柱設計的方案和圍繞較大的電芯展開的，在熱失控擴展這個環(huán)節(jié)上博弈還是挺激烈的。