特斯拉 Model 3 的電池組是怎樣煉成的？

特斯拉團(tuán)隊(duì)基于 2170 電池給 Model 3 設(shè)計了全新電池組規(guī)格，近國內(nèi)外關(guān)于 Model 3 的拆解視頻越來越多，我們對 Model 3 電池組也有了更深的理解。也有很多謎團(tuán)還有待解開，比如 Model 3 標(biāo)準(zhǔn)版電池組的設(shè)計和布局等等，這篇文章是對現(xiàn)有信息的匯總。

特斯拉 Model 3 的電池組到底是多大？

特斯拉原先的車型命名規(guī)則是非常直觀的，我們以 Model S P100D 為例，P 代表 Performance（性能）、100 代表電池組規(guī)格為 100 kWh、D 代表 Dual Motor（雙電機(jī)全輪驅(qū)動）。但 Model 3 只有標(biāo)準(zhǔn)電池（Standard Battery）和長續(xù)航電池（Long Range Battery）兩種模糊的電池組規(guī)格。

我一度以為，Model 3 的長續(xù)航電池組是 75 kWh。但后來美國環(huán)境保護(hù)署（EPA）的文件顯示，長續(xù)航車型的總電壓為 350 V、電池容量為 230 Ah，這么一算電池組規(guī)格達(dá)到了 80.5 kWh。

EPA文件

這個文件在網(wǎng)上曝光后，特斯拉沒有評論 80.5 kWh 的真實(shí)性，只是強(qiáng)調(diào)“可用容量為 78 kWh”。也就是說如果按照之前的命名規(guī)則，截止到現(xiàn)在交付的單電機(jī)長續(xù)航版 Model 3 應(yīng)該叫 Model 3 78。

（看起來怪怪的，看來還是新命名規(guī)則好）

我為什么以為長續(xù)航電池 75 kWh，是下面這個人說的。

忽略上面那個想要 Model 3 P100D 的狂野哥們…

這條 Twitter 發(fā)布于 2017 年 3 月 24 日，而實(shí)際電池規(guī)格達(dá)到 78 kWh 是 8 月初被扒出來的。所以一種可能是 Twitter 發(fā)布后 Elon 繼續(xù)對工程制造團(tuán)隊(duì)施壓，在量產(chǎn)前的后關(guān)頭大力出奇跡，成功多塞了幾度電進(jìn)去；不過我更愿意相信，是 Elon 考慮到 78 kWh 這個規(guī)格已經(jīng)高于 Model S 75D 的電池規(guī)格，避免 Model 3 影響后者的銷售 & 被 Model S 75D 車主眼中的怒火灼傷，特斯拉選擇宣傳上主動減配。

這種事情特斯拉也不是次干，比如說 Model S 100D 的 EPA 續(xù)航里程是 341 英里（約 549 公里），而官網(wǎng)數(shù)據(jù)是 335 英里（約 539 公里）；Model 3 長續(xù)航版的 EPA 續(xù)航里程是 334 英里（約 537 公里），而官網(wǎng)數(shù)據(jù)是 310 英里（約 499 公里）。

特斯拉沒有解釋為什么多次在宣傳上調(diào)低續(xù)航里程，可能是覺得 EPA 工況不夠苛刻，難以模擬真實(shí)行車能耗？

關(guān)于 78 kWh 和 80.5 kWh 是這樣的，汽車制造商會配備一個高于宣傳的電池組規(guī)格，軟件限制一個較小的可用容量，避免過充過放對電池造成損害。比如 Model S P100D 的實(shí)際規(guī)格為 102.4 kWh，可用容量為 98.4 kWh。這個其實(shí)是業(yè)內(nèi)通行的的常規(guī)操作。

特斯拉 2170 電池密度有多高？

關(guān)于 2170 電池，一直有個很籠統(tǒng)的說法是相對 18650 有 30% 的能量密度提升。

確立了 80.5 kWh 的規(guī)格和其他細(xì)節(jié)后，我們可以直接推算。

美國一個狂熱的電動車愛好者 Jack Rickard 拆解 Model 3 電池組顯示，長續(xù)航版一共 4 個模組，其中 2 個有 25 個單元，2 個有 23 個單元，每個單元有 46 個電芯，共計 2 ×（25+23）× 46 = 4416 個電芯。

Jack Rickard 拆解視頻截圖

如果按照電芯的電壓 3.6 V 計算，那么每個 2170 電芯的容量就是 80.5 kWh / 3.6 V ÷ 4416 個 = 5063 mah。

繼續(xù)算能量密度。

博奇數(shù)據(jù)的拆解數(shù)據(jù)顯示，特斯拉 2170 電芯單體重量為 68 g。那么特斯拉 2170 的能量密度就是 80.5 × 1000 / 4416 × 0.068 = 268 Wh/kg。

其實(shí) 2170 也不新鮮，LG 化學(xué)早在 2015 年就量產(chǎn)了 2170 電池，不過單個容量只有 4200 mah，差距過大，不做討論了。

（LG 化學(xué)當(dāng)時預(yù)計 2017 年年中會量產(chǎn) 4800 mah 的版本，但好像到現(xiàn)在都沒什么聲音。）

LG 化學(xué)展示的 2170

三星 SDI 用在電助力自行車上的 2170 電池也量產(chǎn)了，單體容量是 4750 mah，單體重量是 75 g。所以能量密度是 4.75 × 3.6 / 0.075=228 Wh/kg。

三星 SDI 的 18650 和 2170

需要指出一點(diǎn)：維基百科上的 2170 規(guī)格，單體典型容量在 4200 mah-4800 mah 之間。也就是說 LG 化學(xué)和三星 SDI 的產(chǎn)品都是符合規(guī)格定義的，只有特斯拉 2170 的產(chǎn)品性能超出了規(guī)格，也沒人去改改…

特斯拉如何在 Model 3 車體內(nèi)塞進(jìn)了 80.5 kWh電池？

Model 3 比 Model S 的軸距短了 85 mm，車身寬度窄了 99 mm，但終居然塞下了 80.5 kWh 電池組。能完成這個工程挑戰(zhàn)，2170 電池更高的能量密度功勞排，此外，特斯拉工程團(tuán)隊(duì)也做了非常多的努力。

去年的時候，Elon 在 Twitter 裝模做樣的說，「我注意到很多人以為Model 3 是特斯拉的下一代車型，就像 iPhone 2 和 3 一樣，不是這樣的」。

為什么很多人都認(rèn)為 Model 3 是特斯拉的下一代車型？是誰泄密了？Elon，泄密的罪魁禍?zhǔn)孜規(guī)湍阏业搅?，就是特斯?CTO JB Straubel。2015 年 10 月，Straubel 在內(nèi)華達(dá)州大學(xué)的一場演講中曝了很多關(guān)于 Model 3 的猛料。

正在泄密的?Straubel?

Straubel 介紹說，自 2015 年 9 月 Model X 實(shí)現(xiàn)產(chǎn)能爬坡、批量交付后，特斯拉工程和研發(fā)團(tuán)隊(duì)中大多數(shù)成員都不再為 ModelS/X 項(xiàng)目工作，轉(zhuǎn)而投入到設(shè)計和發(fā)明 Model 3 中應(yīng)用的所有新技術(shù)中。

重點(diǎn)來了，Straubel 親口說，Model 3 基于一個全新的平臺，特斯拉內(nèi)部叫做第三代平臺（Third generation）。Roadster 基于代平臺，Model S/X 同屬第二代平臺。

無論（實(shí)際表現(xiàn)）更好還是更差，Model 3 上的大多數(shù)技術(shù)都是應(yīng)用的。Model X 與 Model S 共用了很多通用的組件，但 Model 3 不行。我們會開發(fā)全新的平臺、全新的電池架構(gòu)、全新的動力總成、全新的車身架構(gòu)…有大量的工作要做，其中一些我們在幾年前就開始推進(jìn)了。Model 3 是公司內(nèi)部研發(fā)和工程投資的核心焦點(diǎn)。

鋪墊完畢，可以說回電池部分了。2016 年 8 月 23 日，特斯拉宣布 Model S P100D 正式投產(chǎn)，這款車型對 Model 3 的電池組工藝驗(yàn)證有重要的意義。

Model S P100D 推出后，Elon 專門召開了媒體電話會，對這款車的電池組技術(shù)評價是「非常接近理論的極限」。并告訴媒體所有 P100D 車主都為 Model 3 的研發(fā)提供了支持，因?yàn)?P100D 幫助特斯拉對新電池組架構(gòu)的理解更深刻。

人們通常會混淆電池和電池 Pack，以為它們是一回事，但實(shí)際上一旦你需要在一個電池 Pack 中布置很多電池，技術(shù)的復(fù)雜性將很大程度上取決于電池單元/模組的設(shè)計水平。你可以簡單把電池問題視為化學(xué)問題和工程問題，但模組/Pack 問題更多是機(jī)械、電氣和軟件工程問題。

相對于 90D，P100D 電池組的重要改進(jìn)都在模組/Pack 層面，Elon 說兩款車上 18650 電芯的能量密度是一致的，但模組和電池 Pack 架構(gòu)做了巨大改進(jìn)。從數(shù)據(jù)上看，相對 90D，P100D 電池容量增加了 11%，重量僅增 4%，而體積完全沒有變化。

（插個彩蛋：因?yàn)轶w積規(guī)格沒變，所以特斯拉還面向 90D 車主推出了更換電池組升級續(xù)航的服務(wù)，不過價格高達(dá) 20000 美元（回收舊電池組），不知道有多少車主進(jìn)行了升級。）

Straubel 說，P100D 的模組和封裝技術(shù)有非常大的改進(jìn)，還有完全重新設(shè)計的冷卻系統(tǒng)。特斯拉這些年一直致力于改進(jìn)電池組設(shè)計，P100D 電池組屬于下一代的版本。新電池組的一些關(guān)鍵技術(shù)會應(yīng)用在 Model 3 的電池組中。

按照業(yè)內(nèi)人士朱玉龍的觀點(diǎn)，Model 3 電池組的一個特征便是集成度極高，DC-DC 轉(zhuǎn)換器、充電機(jī)、配電繼電器全部集成在一起。Jack Rickard 也在拆解后表示，高集成度讓電池組的總布線長度大幅減少。Elon 之前說 Model S 線束總長 3 公里，Model 3 只有 1.5 公里，現(xiàn)在知道省在哪里了吧？

不要小瞧線束減重的影響，一款車的線束有幾十公斤，砍掉一半對汽車輕量化、電池組能量密度提升還是很有意義的。

Jack Rickard 的計算結(jié)果顯示，平均到每 kWh 上，Model 3 的電池組比 Model S 85D 輕了 15%，比P100D輕了 6%。這個結(jié)論一方面佐證了 Model 3 電池組的改進(jìn)，另一方面，也坐實(shí)了 P100D 和 3 應(yīng)用了同代電池組技術(shù)。

后，Elon 說 Model Y 線束只有 100 米，那 Model Y 的電池組會有哪些驚喜呢……