朱玉龙

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2021-04-12

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Ultium 电池系统设计的一些特点

  1. 动力电池
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周末继续把网上通用汽车有关 Ultium 电池系统设计方面的一些内容给梳理一下,其实总结一下,这个电池系统主要有这么一些特点。

1) 由于 wBMS 无线电池管理系统导入带来的低压线束的简化,这个是最为直观的

2) 电池系统里面在模组之间用了很多根的钢的横梁(随着 CTP 的导入,这种设计可能越来越少),从结构上来看,这方面美国人是把抗打击性深入的写到了这个电池系统里面,虽然 Pack 能量密度已经不再那么重要,但是客观上带来的重量增加也是不菲

Ultium 几乎是每个模组之间都有一根抵御挤压的梁

电气方面的设计

我现在看啥都先看电气的设计,我们知道其实通用从 BEV2 的 Bolt 到 BEV3,有几个重点的变化,再电气方面就是快充能力的要求提升。从之前的 50-60 kW 级别拉高到 150 kW + 甚至往 800 V 的 350 kW 提升,这个里面如何设计配电盒是很有意思的事情。

BEV2 切换到 BEV3 的两个配电设计

在 Bolt 的设计里面,电池系统高压接口主要分出来 OBC 车载充电机的部分还有大电流母线的部分,主要的分配功能由这个 HPDP(整车高压分配盒)的部件承载。

Bolt 的电气配电设计

从 Ultium 的电池来看,它实现了电池系统在内部的部分配电处理,在考虑四驱的需求下,实现了前端盒后端同时出线,在后端配置了快充接口。

Ultium 电池的前端出线和后端出线高压接口

在 Ultium 的驱动系统里面,应该是把下一部分配电的部分集成进去了,所以在驱动器上面有个大盒子,如下图所示,一个高压母线输入,一方面连接到下面的逆变器和电机,一方面有三路高压接口输出(压缩机、PTC 和功率 OBC 部分)。也就是猜想在 Bolt 基础上,取消了快充接口到配电盒的间接连接,直接往电池的接口上连,这个从高压线缆来看要缩短一些。

Ultium 驱动系统的高压接口

在电池内部的母线连接方面,通用 Ultium 电池的高压连接排和 MEB 平台倒是很像的。

Ultium 和 MEB 的高压连接对比

其他的内容

正好接着上面的图再写两句,由于模组集成水冷系统,这个电池系统里面就有很多的架起来的水冷管。我们可以对比下 MEB 壳体集成水冷版和模组集成水冷的差异。最早奔驰是第一个采用模组内集成水冷系统的,我们看 EQC 在电池系统里面错综复杂的管路还历历在目,从系统的角度来看,这里的取舍,包括模组的水嘴 + 管路增加的成本和一个集成式水冷板的复杂度的差异。

备注:相对来说线束简单了,管理还是有些复杂,这对于自动化装配来看还是个挑战

壳体集成水冷和模组集成水冷,对于 Pack 内的管路的多寡有很大的差异

泄压阀的设计,还有整个通道内烟气的排气的设计,GM 只是给了一个示意图,不过目前大家做的大同小异。这个电池系统最大的特点还是在无线 BMS,目前是只有 GM 推出来了。

小结

怎么说呢,这个电池系统设计还是带着浓浓的美式风格,后续通用和本田都会用,在大型车上看到多一些,在小型车上可能不太合适

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