滑板底盘、底部散热，Lucid CEO亲自下场揭秘电池技术

车东西（公众号：chedongxi）作者 ｜Alice编辑 ｜Juice

日前，Lucid在其官方油管频道发布了CEO兼CTO Peter Rawlinson解读动力电池技术的一段视频。

值得注意的是，Lucid一度被视为可以真正将特斯拉拉下马的新造车公司，其首款电动轿车Lucid Air直接对标特斯拉Model S(参数|询价)，Lucid Air顶配车型梦想版（Dream Edition）的EPA续航达到了520英里（约合837公里），比Model S Plaid 637公里的续航还要多出200公里。

作为一家造车新势力，这一成绩可以说是非常亮眼。

而Lucid的CEO Rawlinson曾经也是Model S的总工程师，这次他亲自上场为观众上了一堂工程课，通过其生动及简洁的讲解，展示了Lucid动力电池的技术内核。

一、生动举例 阐明电芯与续航的关系

首先，Rawlinson从最基础的科学知识开始讲起，并提出了一个术语：能量。能量是汽车行驶最关键的部分之一。

后面他举了一个例子，能量是指一个人爬上一座山所消耗的精力。但年轻人会比老年人更快爬到山顶，因为前者更强大，所以他能在更短的时间内消耗这些能量。

随后Rawlinson又介绍了几个能量单位之间的换算关系，即1000W=1kW；换算成汽车的马力（hp），1hp=764W；换算一下1hp=3/4kW。

时间与能量的关系单位为kWh（千瓦时），这也是动力电池中的能量单位。

同时J（焦耳）又是能量和做功的国际单位，1J=1W；那么1kWh=1000J*3600s。

▲Peter Rawlinson电池技术讲解视频截图

那么如何来理解这些公式呢？Rawlinson又举了一个例子，他拿起桌上的一只苹果，这只苹果约重100克，如果将其从地上拿起来放在1米高的桌子上，所需时间大概为1秒，这个过程所消耗的能量就是1J，也可以说是1W。

而Lucid Air Grand Touring车型的电池容量为112kWh，按照上面的规则换算一下，1W=1J，那么112kWh就约等于400MJ（兆焦）的能量。

▲Peter Rawlinson电池技术讲解视频截图

也就是说，把苹果从地板拿到桌子上，这一过程要重复4亿次，才是Lucid Air Grand Touring车型的电池能量。

那么汽车的能量从哪里来呢？电芯可以为车提供能量。10年前，一辆合格的电动汽车，每英里大概需要330Wh的电量，但随着技术的发展，通过Lucid内部的技术，现在这一数字可以降至每英里250Wh，Rawlinson表示。

在这种情况下，一辆续航为400英里（约为644公里）的电动汽车，电池包的容量要达到100kWh。

目前，Lucid采用的是21700圆柱形磷酸铁锂电芯，通常情况下，每根电芯的能量约为17～18Wh，所以需要大约6000个电芯才能提供400英里（约为644公里）的续航。

由于汽车不能仅靠一根电芯行驶，这里先假设单个电芯的电量能使汽车行驶约140码（14cm），如果再增加第二根电芯，行驶范围就是280码（28cm），增加第三根范围就变成了420码（42cm）。从这一点就能看出，汽车行驶里程与电芯数量的关系密切相关。

而Lucid通过超高压超高效率的技术，用最少数量的电芯实现了400英里（约为644公里）的续航。

二、滑板架构 内部更加宽敞

先进的动力电池技术，也离不开打造汽车的平台。Lucid的LEAP平台（Lucid Electric高级平台）是一种铝密集型滑板平台，在该平台上，电芯的布局方式也更符合汽车内部的人体工程学与结构。

目前多家造车企业都声称自己拥有滑板平台，但LEAP平台的独特之处在于其真正体现了空间的概念。

基于此平台打造的汽车，外部更加紧凑，座舱内部更加宽敞舒适。Lucid通过其传动系统技术、电机逆变器和变速器前后方超紧凑布局和其他技术，实现了以上两点优势。

▲Lucid的车辆架构

电池模组围绕客舱布局，使坐舱尽可能宽敞，前排座椅中间的通道内也放置了电池模组，同时后排座椅下方也双层堆叠了电池模组。

据介绍，Lucid Air电池组共有两种布局方式，容量较小的布局拿掉了一些模组，但汽车的续航仍然能超过400英里（约为643公里）。在该种布局中，后排脚部的电池模组被拿掉了，后排座椅更加符合人体工程学，更加舒适。

▲Lucid的电池模组布局方式

此外，电池的外壳不仅可以保护电池还有助于车辆的整个结构。当电池组与车辆的车身外壳结合，就组成了汽车的安全单元。这一安全单元不仅可以增加汽车的结构刚度，使汽车更便于操作，稳定了汽车尾部碰撞缓冲区的中央结构，吸收能量，保护乘客不受碰撞，同时也能保护电池。

值得注意的是，电池模组的放置方式也不同，Lucid的电芯基本上是倒置安装的，电池向下散热，同时还有一层额外的冷却剂，安全性得到提升。

除了提高安全性，电池外壳还有助于汽车的性能。电池外壳材料由环氧树脂复合材料制成，厚度达到8毫米，电池外壳形成了汽车底板并朝后部升高，提高了空气动力学效率。

三、提高电压 减少热损失

在视频中，Rawlinson表示Lucid已经在与Electrify America合作，建立了千伏高压（特高压）的充电网络。Lucid正在使用这些高压网络测试924V高压充电。

在最近的充电测试中Lucid实现了超过300kW的功率，通过Electrify America的充电桩，Lucid的汽车可以在21分钟补能超过300英里（约为482公里）。

在其他车型大多使用400V的高压的情况下，Lucid却选择了924V的高压。那么Lucid提高电压的原因是什么呢？

首先Rawlinson给出了几个公式：

1、V=I*R，电压=电流*电阻。

2、P=V*I，功率=电压*电流 。

3、P=I*R*V，功率=电流*电阻*电流。

如果功率不变，那么可以将电压加倍，将电流减半，减半电流可以将热损失减半少1/4。要减少热阻，必须提高电压，除此之外没有其他选择。

这一点对Lucid达到高压至关重要。

单个电芯在满电的情况下电压为4.2V，但单个电芯不能决定整个汽车的电压，它所接收的只是单独的充电电压。无论是400V的电压，还是900V电压，电芯的充电电压都不能超过4.2V，因此就需要增压。

为了便于理解，Rawlinson拿来了三根长短不一的手电筒。其中，标准长度的手电筒有三块电池，每块电池电压只有1.5V，把三个电池连在一起，电压就升至4.5V；第二根长一点的手电筒有4块电池，电压为6V；最长的手电筒有五块电池，电压为9V。

▲增压示意图

这样看来，如果一根手电筒的电压要达到924V，那么靠这种堆电池的方式，最后手电筒的长度将达到50英尺（约合15米）。

手电筒的电池只是单纯地连在了一起，并不是最有效的连接，其电阻太大。所以，单纯靠堆电池并不是提高电压最好的解决办法。

为了提高电压，Lucid将电芯聚在一起，然后通过并联及串联的方式提高电压。

Lucid排列电芯的具体方式是：单个电芯的电压是4.2V，30个电芯为一组，每个电池模组共有10组电芯组，每10个电芯中间存在一层绝缘膜。

30个电芯并联，10组电芯组串联就得到了42V的电压。然后电池包内22个模组串联，就达到了924V的高压，总共需要6600个电芯，这就是Lucid AIR长续航电池包的布局。

▲Lucid的电芯数量

四、底部冷却方式 具备量产优势

Lucid采用了电池底部冷却策略，用冷却板来冷却电池。Rawlinson认为这种方式不仅在热管理上存在很大优势，而且还在制造和成本上有优势。

Lucid选择底部冷却而不是侧面冷却的原因在于电池的形状，电芯是圆柱形的，其热导率存在显著的各向异性，这也意味着电池能够以不同的速率向不同方向传导热量。

一般情况下，电池更倾向于轴向导热，横向导热效果较差。

电池散热时，两端的温度不平衡，Lucid通过在电池末端采用热粘合剂等方式，设计了与电芯底部形状相同的冷却板。这种冷却板是可批量生产的，并且具有成本优势。

如果采用侧面冷却，需要在电芯中间放置冷却剂管道，会使电池包尺寸变大。同时，在电池侧面实现完美地贴合非常具有挑战性，实现大规模量产也更加困难。

▲侧面冷却示意图

再说回Lucid底部冷却的结构，电芯上方的冷却板是一个两件式铝冲压件，上面有很多凹坑，凹坑将两片铝的层压结合在一起以抵抗冷却板内流动的流体压力。

▲电芯冷却板

除此之外，凹坑还有其他功能，它们对流体产生湍流效应，流体从入口流入，流过整条管道，然后从出口流出。而流体流动的湍流边界层，增强了冷却板表面的导电性。

▲冷却板内流体流动示意图

结语：Lucid将是特斯拉主要对手之一

虽然是造车新势力，但实力却不容小觑，Lucid被认为是“特斯拉头号对手”。

Lucid的CEOPeter Rawlinson操刀设计了Lucid Air，同时他还有另一重身份——Model S的总设计师。作为地球上最了解特斯拉的人之一，其研发的产品想必也不会与特斯拉相差多少。

此次Lucid发布电池技术视频，一方面为消费者展示了Lucid先进的技术，另一方面也在一定程度上吸引了消费者的注意力。相信Lucid Air一旦开始大规模交付，可能会冲击特斯拉的纯电霸主地位。