Proterra的可擴展商用車電池說明

引言

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象，由于特斯拉和LG兩家企業在北美市場的努力，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

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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做的產品也是一樣，這種設計是基于小電芯的模組的并聯擴展方案，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量，然后在長度方向上面擴展的是串聯模組的數量，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的一部分。

圖6 兩種Pack的電子電氣側邊設計

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不同的發展路徑

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，根據模組來調節，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很遠，最牛逼的當然是成本+產能，但是這個意味著我們投入了更多的資源在產業鏈里面，如果穩不住需求，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節上博弈還是挺激烈的。