前言：通過電芯與Pack之間的關(guān)系，介紹不同結(jié)構(gòu)動力電池/電芯的體積利用率，這將更加有利于諸君對‘利用率達到XX%’的理解。由于文中會涉及到電池包體積的計算，因此在此我們需要先對標準的長方體的長、寬、高進行一下定義，以免有爭議。我們定義長方體的最長邊為長，于長邊處于同一水平面的第二長邊為寬，最短邊為高，于坐標系中如下圖所示：圖1

定義長方體長寬高通過上述的定義，我們可對標準的長方體形的電池包在不同軸向長度發(fā)生變化時，伴隨著其體積的變化進行對比：表1

不同軸向變化引起的體積變化對照表軸向提升長度（mm）提升空間VX△VX=△X*Y*ZYVY=X*△Y*ZZVZ=X*Y*△Z我們對比上述體積可知，當分別在不同軸向上提升△mm時，對于所提升的體積關(guān)系是：VZ＞VY＞VX。因此我們可得出結(jié)論：在長方體形電池包的空間體積中，X、Y、Z三維方向?qū)τ谙到y(tǒng)提升其利用率的意義是不同的，經(jīng)測算，Z向的利用率在電池系統(tǒng)中最為關(guān)鍵。因此為了提升長方體形動力電池的體積利用率，應該在Z軸向的利用率上多下功夫。舉個例子，假如我們有下圖尺寸的電池包，當分別將X、Y、Z三向提升1mm時，通過計算便可得到隨之提升的空間體積：

圖2電池包尺寸表2軸向提升時隨之而來的空間變化軸向提升長度（mm）提升空間（L）X11*1200*150=0.18Y1600*1*150=0.24Z1600*1200*1=1.92我們知道“電池包體積利用率=（電芯體積/Pack體積）*100%”，根據(jù)上述結(jié)論，盡可能的提升電芯在排列時Z軸向的利用率，可以更加有效的將Pack體積利用起來，因此電芯的排列結(jié)構(gòu)便成為了一項可研究的課題。如在以前的文章中我們曾有介紹到有些企業(yè)采用‘躺平式’電芯布置，這便是為了提升Z軸向利用率的典型案例。圖3

躺平式設(shè)計提升Z軸空間利用率而為了進一步提升體積利用率，去除電芯殼體直接將卷芯集成到模組中（‘大電芯’）的技術(shù)路線也被得以研究，所以在之前的文章中我們曾說國軒高科的JTM技術(shù)讓體積利用率再次提高，諸君這會兒應該有更深刻的理解了吧。圖4

電芯中的無效空間除了從結(jié)構(gòu)上出發(fā)將空間利用到極致之外，目前亦有企業(yè)開始通過新技術(shù)手段來提升空間的利用率。諸君應也清楚，在動力電池pack時，除了電芯、殼體之外，線束等電氣件也占據(jù)著重要作用，同時所需空間也不小，若能將線束減少，亦是提升空間利用率的有效手段。目前誕生的wBMS技術(shù)便可減少線束在電池包中的使用。

圖5

新技術(shù)加持提升空間利用率對于動力電池的體積利用率計算，我們分為兩部分：電芯體積利用率以及電池包體積利用率。提升電芯體積利用率亦是提升電池包體積利用率的一種形式。電芯體積利用率：對于長方形電芯或圓柱形電芯在計算其體積利用率時我們對于邊界的取值方式如下：圓柱形電芯：圖6

圓柱形電芯邊界取值通過上圖取值可分別計算Z軸、R向以及體積利用率，計算公式整理如下表：表3

圓柱形電芯不同軸向利用率計算

這里以4680電芯的尺寸為例，其相關(guān)參數(shù)如下圖所示：圖7

4680電芯參數(shù)按照上表公式我們可分別得到不同軸向的利用率：表4

4680電芯不同軸向利用率利用率軸向計算結(jié)果Z軸95.00%R向93.37%體積88.70%長方體形電芯：圖8長方體形電芯邊界取值注：在俯視圖中卷芯并非標準矩形，而是帶有倒角的，因此在計算其面積時需要注意（計算時為了方便可做個等效處理，盡可能的接近實際），同樣的，在取Y軸的卷芯長度時，由于倒角原因，直接取L2為計算值會使得結(jié)果有些許偏差。若只為得到近似值結(jié)果，那么直接取值也無關(guān)緊要。按照上圖取值邊界以及在上圖坐標系下，可分別得到X

、Y、Z軸向以及體積的的利用率，公式整理如下表：表5

長方體形電芯不同軸向利用率計算注：在取電芯體積時，正負極耳也是其一部分，若精確計算時最好將其也作為分母的一部分，本文由于無數(shù)據(jù)，所以暫時不取極耳體積。以VDA的電芯為例，其相關(guān)參數(shù)如下圖：圖9方形電芯參數(shù)在不取等效的前提下，各軸向及體積利用率分別是：表6

長方體形電芯不同軸向利用率利用率軸向計算公式X軸91.14%Y軸97.3%Z軸93.2%體積82.65%在取了等效的前提下，各軸向及體積利用率分別是：表7

長方體形電芯不同軸向利用率利用率軸向計算公式X軸91.14%Y軸95.95%Z軸93.2%體積81.50%通過對比，我們可以得出就電芯而言，4680的體積利用率高于長方體形電芯。以上便是關(guān)于電芯利用率相關(guān)計算方式，雖做不到100%精確，但可快速的對產(chǎn)品進行較準確的預估。電芯體積利用率計算之后，接著便是電池包體積利用率，在計算電池包的體積利用率時，所取用的pack計算邊界對結(jié)果的影響同樣很大。在這里我們需要先規(guī)定運算規(guī)則：對于應用了CTC技術(shù)的電池空間利用率計算方式是，由于電氣件、吊點等所需空間已集成到底盤，因此計算時不取用這些數(shù)據(jù)，僅取用電芯實際在底盤中的占用空間，如下圖：圖

10CTC技術(shù)電池包邊界上述方式中的電池包空間利用率=（電芯體積*電芯數(shù)量）/電芯在底盤的占用空間。根據(jù)不同的設(shè)計方式，電芯數(shù)量也有所不同，若在固定空間中讓利用率最大化，那么電芯數(shù)量便需要最大，但同時所需的散熱空間、線束、隔熱等空間也會增加，需要相互平衡取最優(yōu)值。應用CTP技術(shù)的電池包由于電氣件、吊點等是在電池包殼體上的，屬于電池包的一部分，因此在計算整體的空間利用率時，建議將此部分體積加上計算。圖11

CTP技術(shù)電池包邊界選取按照上述規(guī)定，以采用上述長方體形電芯的寧德時代CTP3.0麒麟電池為例（未取值掉點等體積），如下：圖12

麒麟電池參數(shù)通過上述尺寸，可分別計算不同功率下的電池包體積利用率：表8

不同功率麒麟電池體積利用率功率電池包尺寸

（不含外圍電氣）電芯個數(shù)電芯單個體積體積利用率63kwh1486.5*1013*12196148*79*10363.45%96kwh2105.46*1013*112.514472.27%計算結(jié)果與官方數(shù)據(jù)還是一致的。圖13

CTP3.0官方體積利用率

同樣的，我們還可