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Ultium電池系統設計的一些特點

2021-04-12
來源:與非網
關鍵詞: BMS 電氣設計 Ultium

  周末繼續把網上通用汽車有關Ultium電池系統設計方面的一些內容給梳理一下,其實總結一下,這個電池系統主要有這么一些特點。

  1)由于wBMS無線電池管理系統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

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  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。

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  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。

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  圖3 Bolt的電氣配電設計

  從Ultium的電池來看,它實現了電池系統在內部的部分配電處理,在考慮四驅的需求下,實現了前端盒后端同時出線,在后端配置了快充接口。

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  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。

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  圖5 Ultium驅動系統的高壓接口

  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。

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  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,這個電池系統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的,我們看EQC在電池系統里面錯綜復雜的管路還歷歷在目,從系統的角度來看,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

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  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,這個電池系統設計還是帶著濃濃的美式風格,后續通用和本田都會用,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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