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Ultium電池系統(tǒng)設計的一些特點

2021/04/12
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周末繼續(xù)把網(wǎng)上通用汽車有關Ultium電池系統(tǒng)設計方面的一些內容給梳理一下,其實總結一下,這個電池系統(tǒng)主要有這么一些特點。

1)由于wBMS無線電池管理系統(tǒng)導入帶來的低壓線束的簡化,這個是最為直觀的

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的導入,這種設計可能越來越少),從結構上來看,這方面美國人是把抗打擊性深入的寫到了這個電池系統(tǒng)里面,雖然Pack能量密度已經不再那么重要,但是客觀上帶來的重量增加也是不菲

圖1 Ultium幾乎是每個模組之間都有一根抵御擠壓的梁

第一部分 電氣方面的設計

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

圖2 BEV2切換到BEV3的兩個配電設計

在Bolt的設計里面,電池系統(tǒng)高壓接口主要分出來OBC車載充電機的部分還有大電流母線的部分,主要的分配功能由這個HPDP(整車高壓分配盒)的部件承載。

圖3 Bolt的電氣配電設計

從Ultium的電池來看,它實現(xiàn)了電池系統(tǒng)在內部的部分配電處理,在考慮四驅的需求下,實現(xiàn)了前端盒后端同時出線,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的驅動系統(tǒng)里面,應該是把下一部分配電的部分集成進去了,所以在驅動器上面有個大盒子,如下圖所示,一個高壓母線輸入,一方面連接到下面的逆變器和電機,一方面有三路高壓接口輸出(壓縮機、PTC和功率OBC部分)。也就是猜想在Bolt基礎上,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,這個從高壓線纜來看要縮短一些。

圖5 Ultium驅動系統(tǒng)的高壓接口

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

圖6 Ultium和MEB的高壓連接對比

第二部分 其他的內容

正好接著上面的圖再寫兩句,由于模組集成水冷系統(tǒng),這個電池系統(tǒng)里面就有很多的架起來的水冷管。我們可以對比下MEB殼體集成水冷版和模組集成水冷的差異。最早奔馳是第一個采用模組內集成水冷系統(tǒng)的,我們看EQC在電池系統(tǒng)里面錯綜復雜的管路還歷歷在目,從系統(tǒng)的角度來看,這里的取舍,包括模組的水嘴+管路增加的成本和一個集成式水冷板的復雜度的差異。

備注:相對來說線束簡單了,管理還是有些復雜,這對于自動化裝配來看還是個挑戰(zhàn)

圖7 殼體集成水冷和模組集成水冷,對于Pack內的管路的多寡有很大的差異

泄壓閥的設計,還有整個通道內煙氣的排氣的設計,GM只是給了一個示意圖,不過目前大家做的大同小異。這個電池系統(tǒng)最大的特點還是在無線BMS,目前是只有GM推出來了。

小結:怎么說呢,這個電池系統(tǒng)設計還是帶著濃濃的美式風格,后續(xù)通用和本田都會用,在大型車上看到多一些,在小型車上可能不太合適

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筆者 朱玉龍,一名汽車行業(yè)的工程師,2008年入行,做的是讓人看不透的新能源汽車行業(yè)。我學的是測試和電路,從汽車電子硬件開始起步,現(xiàn)在在做子系統(tǒng)和產品方面的工作。汽車產業(yè)雖然已經被人視為夕陽產業(yè),不過我相信未來衣食住行中的行,汽車仍是實現(xiàn)個人自由的不二工具,愿在汽車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解。