在北美市場,有兩個方向是通用汽車必須要考慮的,一個是中大型SUV和皮卡上怎么去競爭,一個是美式肌肉跑車怎么做電動化。這都是通用汽車的賺錢的車型,隨著特斯拉和福特、斯特蘭蒂斯(克萊斯勒品牌)紛紛進入這個領域,所謂投入電氣化,至少要在這些領域有好的設計。
▲圖1. 通用的電池系列除了常規的,還有矮電池和高電池
Part 1 通用的結構化電池設計
在通用和福特的設計理念里面,結構化電池,其實是從車身結構上考慮的,設計核心就是在皮卡和SUV這種承載式車身里面去做一個設計。本質這個和Rivian所提的滑板底盤是一碼事,我得強調下,現在美國在皮卡/SUV里面做的CTC和特斯拉做的CTC和中國創業企業包括寧德時代做的,幾個概念其實是不一致的。
備注:我想單獨拎出來這個概念,看看大家是怎么在一個概念里面,做自己想做的戰略意圖。
下面這個圖,是通用在設計展示的底盤設計,整個一體化確實體現在整車層面的,電池模塊給裝進去了,帶來的收益不是Z向的,這個電池的高度足夠厚了,大輪胎的SUV和皮卡根本不在意,加上悍馬EV還能通過主動懸掛升起來,它最大的收益是整體的皮實
▲圖2. 感受下北美工程設計出來的成品
在正常的乘用車設計里面,使用高強度的“井”字形框架結構,超高強度鋼占比37.5%,電池包內的橫梁與上蓋總成側邊防護梁采用1500MPa超高強度鋼材,托盤總成采用10000MPa底部防護。
我一直覺得這些對普通乘用車來說有點過設計,但是在美式肌肉SUV和皮卡里面,不就是標準設計嘛。因此擴展到乘用車里面的電池高強度結構,在乘用車里面可能稍有點重,但是在美式的皮卡設計里面,這玩意就是全球設計第一款耐撞的電池。
▲圖3. 通用汽車的結構化電池
在通用的考慮里面,這個類型的電池結構設計是特殊考慮的,結合高強度鋼的設計,打造了非常扎實的底盤,從結構來看,電池包可不就是要做扎實一些。
▲圖4. 通用汽車的電池和車身匹配
所以電池里面就造的很強,采用高強度鋼的設計,其實開始就是從整車結構的考慮。
▲圖5. 在傳導結構下的電池
下圖可不就是雙層鋼梁結構,鑄造了一個強度特別高的電池殼體,來應對整個車身的需求。
▲圖6. 通用汽車的雙層電池
還有一個很有意思的地方,就是由于有了800V的充電需求,如前面所說的800V系統可以通過電壓配置來實現800V快充。
▲表1. 通用的皮卡配置都是400V
這里核心問題,還是400V充電的電流太大,所以采用800V串聯結構去充電。
▲圖7. 800V快充的設計
我是覺得這是當初規劃的時候,沒考慮好導致的。通用后期可能對這個部分需要進行調整,后面800V的SiC系統對于160kwh~200kwh有很好的節能效果,這么折騰還不如直接做高電壓的電池,這要這么為800V充電而去做高壓繼電器的配置。
Part 2 低頂矮電池設計
然后是這個低頂的電池設計,我的理解這個和i4的想法差不多,所有矮電池設計,必然要考慮怎么兼顧能量。目前來看,矮電池的選擇要么類似這種軟包疊著放,要么用圓柱,或者用刀片來做CTC。
▲圖8. 軟包電池的豎放和疊放布置
下面這個包的設計,大概率是跑車的最終歸宿,反正量也不大,這么造沒問題。
▲圖9. 軟包電池的設計方向
小結:通用這家公司,從戰略上來看是非常優秀的,但是確實在執行層面,單純指望處在50-60的工程執行層去做開創性的設計有點難,只能說是在努力Follow。寫到這里真的感懷,革新這個事情還是得要年輕人來做,老人家來幫忙,而不是老人家拿主意讓年輕人去填。
審核編輯 :李倩
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原文標題:通用汽車的CTC結構和矮電池
文章出處:【微信號:QCDZSJ,微信公眾號:汽車電子設計】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。
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