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通用汽車的CTC結(jié)構(gòu)和矮電池

2022/05/09
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在北美市場,有兩個(gè)方向是通用汽車必須要考慮的,一個(gè)是中大型SUV和皮卡上怎么去競爭,一個(gè)是美式肌肉跑車怎么做電動(dòng)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(jìn)入這個(gè)領(lǐng)域,所謂投入電氣化,至少要在這些領(lǐng)域有好的設(shè)計(jì)。

▲圖1. 通用的電池系列除了常規(guī)的,還有矮電池和高電池

Part 1 通用的結(jié)構(gòu)化電池設(shè)計(jì)

在通用和福特的設(shè)計(jì)理念里面,結(jié)構(gòu)化電池,其實(shí)是從車身結(jié)構(gòu)上考慮的,設(shè)計(jì)核心就是在皮卡和SUV這種承載式車身里面去做一個(gè)設(shè)計(jì)。本質(zhì)這個(gè)和Rivian所提的滑板底盤是一碼事,我得強(qiáng)調(diào)下,現(xiàn)在美國在皮卡/SUV里面做的CTC和特斯拉做的CTC和中國創(chuàng)業(yè)企業(yè)包括寧德時(shí)代做的,幾個(gè)概念其實(shí)是不一致的。

備注:我想單獨(dú)拎出來這個(gè)概念,看看大家是怎么在一個(gè)概念里面,做自己想做的戰(zhàn)略意圖。

下面這個(gè)圖,是通用在設(shè)計(jì)展示的底盤設(shè)計(jì),整個(gè)一體化確實(shí)體現(xiàn)在整車層面的,電池模塊給裝進(jìn)去了,帶來的收益不是Z向的,這個(gè)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(dòng)懸掛升起來,它最大的收益是整體的皮實(shí)

▲圖2. 感受下北美工程設(shè)計(jì)出來的成品

 

在正常的乘用車設(shè)計(jì)里面,使用高強(qiáng)度的“井”字形框架結(jié)構(gòu),超高強(qiáng)度鋼占比37.5%,電池包內(nèi)的橫梁與上蓋總成側(cè)邊防護(hù)梁采用1500MPa超高強(qiáng)度鋼材,托盤總成采用10000MPa底部防護(hù)。

我一直覺得這些對(duì)普通乘用車來說有點(diǎn)過設(shè)計(jì),但是在美式肌肉SUV和皮卡里面,不就是標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)嘛。因此擴(kuò)展到乘用車?yán)锩娴碾姵馗邚?qiáng)度結(jié)構(gòu),在乘用車?yán)锩婵赡苌杂悬c(diǎn)重,但是在美式的皮卡設(shè)計(jì)里面,這玩意就是全球設(shè)計(jì)第一款耐撞的電池。

▲圖3. 通用汽車的結(jié)構(gòu)化電池

 

在通用的考慮里面,這個(gè)類型的電池結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是特殊考慮的,結(jié)合高強(qiáng)度鋼的設(shè)計(jì),打造了非常扎實(shí)的底盤,從結(jié)構(gòu)來看,電池包可不就是要做扎實(shí)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(qiáng),采用高強(qiáng)度鋼的設(shè)計(jì),其實(shí)開始就是從整車結(jié)構(gòu)的考慮。

▲圖5. 在傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)下的電池

 

下圖可不就是雙層鋼梁結(jié)構(gòu),鑄造了一個(gè)強(qiáng)度特別高的電池殼體,來應(yīng)對(duì)整個(gè)車身的需求。

▲圖6. 通用汽車的雙層電池

 

還有一個(gè)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(tǒng)可以通過電壓配置來實(shí)現(xiàn)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(lián)結(jié)構(gòu)去充電。

▲圖7. 800V快充的設(shè)計(jì)

 

我是覺得這是當(dāng)初規(guī)劃的時(shí)候,沒考慮好導(dǎo)致的。通用后期可能對(duì)這個(gè)部分需要進(jìn)行調(diào)整,后面800V的SiC系統(tǒng)對(duì)于160kwh~200kwh有很好的節(jié)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(shè)計(jì)

然后是這個(gè)低頂?shù)碾姵卦O(shè)計(jì),我的理解這個(gè)和i4的想法差不多,所有矮電池設(shè)計(jì),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(gè)包的設(shè)計(jì),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(shè)計(jì)方向

 

小結(jié):

通用這家公司,從戰(zhàn)略上來看是非常優(yōu)秀的,但是確實(shí)在執(zhí)行層面,單純指望處在50-60的工程執(zhí)行層去做開創(chuàng)性的設(shè)計(jì)有點(diǎn)難,只能說是在努力Follow。寫到這里真的感懷,革新這個(gè)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。

通用汽車

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通用汽車公司是全球最大的汽車公司之一,歷史可追溯到1908年。通用汽車公司進(jìn)入中國已超過90年,在中國的發(fā)展愿景是:攜手戰(zhàn)略合作伙伴,致力于成為中國汽車工業(yè)的最佳參與者和支持者。

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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(xué)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(chǎn)品方面的工作。汽車產(chǎn)業(yè)雖然已經(jīng)被人視為夕陽產(chǎn)業(yè),不過我相信未來衣食住行中的行,汽車仍是實(shí)現(xiàn)個(gè)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。