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    • 第一部分 電氣方面的設(shè)計(jì)
    • 第二部分 其他的內(nèi)容
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Ultium電池系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一些特點(diǎn)

2021/04/12
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周末繼續(xù)把網(wǎng)上通用汽車(chē)有關(guān)Ultium電池系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面的一些內(nèi)容給梳理一下,其實(shí)總結(jié)一下,這個(gè)電池系統(tǒng)主要有這么一些特點(diǎn)。

1)由于wBMS無(wú)線電池管理系統(tǒng)導(dǎo)入帶來(lái)的低壓線束的簡(jiǎn)化,這個(gè)是最為直觀的

2)電池系統(tǒng)里面在模組之間用了很多根的鋼的橫梁(隨著CTP的導(dǎo)入,這種設(shè)計(jì)可能越來(lái)越少),從結(jié)構(gòu)上來(lái)看,這方面美國(guó)人是把抗打擊性深入的寫(xiě)到了這個(gè)電池系統(tǒng)里面,雖然Pack能量密度已經(jīng)不再那么重要,但是客觀上帶來(lái)的重量增加也是不菲

圖1 Ultium幾乎是每個(gè)模組之間都有一根抵御擠壓的梁

第一部分 電氣方面的設(shè)計(jì)

我現(xiàn)在看啥都先看電氣的設(shè)計(jì),我們知道其實(shí)通用從BEV2的Bolt到BEV3,有幾個(gè)重點(diǎn)的變化,再電氣方面就是快充能力的要求提升。從之前的50-60kW級(jí)別拉高到150kW+甚至往800V的350kW提升,這個(gè)里面如何設(shè)計(jì)配電盒是很有意思的事情。

圖2 BEV2切換到BEV3的兩個(gè)配電設(shè)計(jì)

在Bolt的設(shè)計(jì)里面,電池系統(tǒng)高壓接口主要分出來(lái)OBC車(chē)載充電機(jī)的部分還有大電流母線的部分,主要的分配功能由這個(gè)HPDP(整車(chē)高壓分配盒)的部件承載。

圖3 Bolt的電氣配電設(shè)計(jì)

從Ultium的電池來(lái)看,它實(shí)現(xiàn)了電池系統(tǒng)在內(nèi)部的部分配電處理,在考慮四驅(qū)的需求下,實(shí)現(xiàn)了前端盒后端同時(shí)出線,在后端配置了快充接口。

  

圖4 Ultium電池的前端出線和后端出線高壓接口

在Ultium的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)里面,應(yīng)該是把下一部分配電的部分集成進(jìn)去了,所以在驅(qū)動(dòng)器上面有個(gè)大盒子,如下圖所示,一個(gè)高壓母線輸入,一方面連接到下面的逆變器和電機(jī),一方面有三路高壓接口輸出(壓縮機(jī)、PTC和功率OBC部分)。也就是猜想在Bolt基礎(chǔ)上,取消了快充接口到配電盒的間接連接,直接往電池的接口上連,這個(gè)從高壓線纜來(lái)看要縮短一些。

圖5 Ultium驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的高壓接口

在電池內(nèi)部的母線連接方面,通用Ultium電池的高壓連接排和MEB平臺(tái)倒是很像的。

圖6 Ultium和MEB的高壓連接對(duì)比

第二部分 其他的內(nèi)容

正好接著上面的圖再寫(xiě)兩句,由于模組集成水冷系統(tǒng),這個(gè)電池系統(tǒng)里面就有很多的架起來(lái)的水冷管。我們可以對(duì)比下MEB殼體集成水冷版和模組集成水冷的差異。最早奔馳是第一個(gè)采用模組內(nèi)集成水冷系統(tǒng)的,我們看EQC在電池系統(tǒng)里面錯(cuò)綜復(fù)雜的管路還歷歷在目,從系統(tǒng)的角度來(lái)看,這里的取舍,包括模組的水嘴+管路增加的成本和一個(gè)集成式水冷板的復(fù)雜度的差異。

備注:相對(duì)來(lái)說(shuō)線束簡(jiǎn)單了,管理還是有些復(fù)雜,這對(duì)于自動(dòng)化裝配來(lái)看還是個(gè)挑戰(zhàn)

圖7 殼體集成水冷和模組集成水冷,對(duì)于Pack內(nèi)的管路的多寡有很大的差異

泄壓閥的設(shè)計(jì),還有整個(gè)通道內(nèi)煙氣的排氣的設(shè)計(jì),GM只是給了一個(gè)示意圖,不過(guò)目前大家做的大同小異。這個(gè)電池系統(tǒng)最大的特點(diǎn)還是在無(wú)線BMS,目前是只有GM推出來(lái)了。

小結(jié):怎么說(shuō)呢,這個(gè)電池系統(tǒng)設(shè)計(jì)還是帶著濃濃的美式風(fēng)格,后續(xù)通用和本田都會(huì)用,在大型車(chē)上看到多一些,在小型車(chē)上可能不太合適

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電子產(chǎn)業(yè)圖譜

筆者 朱玉龍,一名汽車(chē)行業(yè)的工程師,2008年入行,做的是讓人看不透的新能源汽車(chē)行業(yè)。我學(xué)的是測(cè)試和電路,從汽車(chē)電子硬件開(kāi)始起步,現(xiàn)在在做子系統(tǒng)和產(chǎn)品方面的工作。汽車(chē)產(chǎn)業(yè)雖然已經(jīng)被人視為夕陽(yáng)產(chǎn)業(yè),不過(guò)我相信未來(lái)衣食住行中的行,汽車(chē)仍是實(shí)現(xiàn)個(gè)人自由的不二工具,愿在汽車(chē)電子電氣的工程方面耕耘和努力,更愿與同行和感興趣的朋友分享見(jiàn)解。