通用Ultimu平台:电芯,模组与PACK
通用在昨天EV day中发布了新一代的电动汽车平台技术,重点在于名为Ultium的全新BEV电池系统平台。按照GM的规划,这个平台将兼容400V和800V平台(Hammer EV),支持旗下所有品牌50kWh到200kWh之间的要求。
Ultium电池平台的思路和VW MEB平台的类似:模块化(即模组标准化),可拓展化(以满足不同电量的PACK需求)。这里来详细地阐述下这个平台的方案思路。
电芯:
尽管可以兼容不同的电芯,GM率先投入使用的还是LG的软包电芯,其材料类型为NMCA,这个材料进一步降低了对钴的需求,在性能和安全上介于NCM811和NCA之间。

电芯的尺寸和大小没有明确的公布,不过,发布会上GM的电池系统专家Andy Oury表示,尺寸大小上,Ultium电芯会比Bolt EV 的电芯大60%,而Bolt EV所使用的是LG E59 型电芯,尺寸大概为W 305mm x H 100mm x T 13.5mm;容量上,为100Ah(没听很清楚,不是十分确定,按照BOLT EV的推算 59*1.6=94.4Ah;Andy Oury展示一个Ultium电芯的容量相当于20多个21700?圆柱电芯,那么大于20*4.8=96Ah;所以,100Ah也差不多),这样,每个电芯的电量为100*3.7=370Wh。
GM对电芯未来的规划是3个0路线:0钴元素,0镍元素,0添加剂(类型记不得)。前两个是目前电芯成本最大的贵金属,同时也是全球资源有限的,因此,摆脱对于贵金属的限制成为整个EV产业的共同追求;至于为什么要0添加剂(additive),不太了解(是有助于延长寿命的)。
模组:
在国内热炒CTP之际,GM重新确定了以模组为核心技术和元素的PACK策略,反而进一步强化了模组的地位。这其中除了标准化,降低成本的考虑外,还有一个现实的因素:维修性和回收利用。

从LG软包的模组来看,共有3种类型的模组,分为包含:12个电芯,18个电芯,24个电芯(如上图)。充分利用了软包布置的优势,其中,12电芯/18电芯的模组为电芯水平放置,24电芯模组为电芯垂直放置。3种电芯分别对应不同的高度,以适应不同车型底盘不同高度,以及留给车内空间的不同需求。


可以看出,这种模组的思路延续了BOLT EV上的一些思路(一个PACK不同模组,以充分利用空间),同时也借鉴了MEB的做法,这个模组和大众MEB 590模组应该很类似。电量上来看,3类模组的电量分别为:4.4kWh(370*12电芯),6.7kWh(370*18模组),8.8kWh(370*24电芯),MEB每个模组的电量约为6.9kWh。

一定程度上,LG是技术的传递者。
GM的这个模组最大的不同或亮点在于,它将BMS植入到了模组中(不是单纯的采样),每个模组都是一个独立的单元,掌控该模组的电芯特性。这个设计的好处在于,方便进行模组的更换,即在未来电芯升级时,你可以用新电芯的模组替换老PACK中的一个模组。我的理解是消除了模组间电芯一致性等的影响,这就有点意思了。但目前没有见到量产产品,不知是否如此。
PACK:
根据发布会上Ultium的形态,将有3种PACK,如下:

根据模组数量的不同,又可以分为6模组,8模组,10模组,12模组,以及24模组的PACK,据此,你可以推算下如何来匹配不同的模组(按50kWh起)。

这个PACK结构的设计和BMW GEN5代平台,VW PPE平台有些共同之处,都只有横梁,没有纵梁,也即与TESLA M3相反;Ultium最大有7个横梁。这里可以清晰的看出模组是如何固定,在模组的侧板分别有上、下向外伸出来的脚结构,搭在横梁上,再通过螺栓紧固。这个结构的设计很讨巧,它综合了Model S模组,Model 3模组的安装技巧。

另一个PACK的设计亮点在于,整个PACK内的连接比BOLT EV少了55%,这有利于轻量化和降成本。200kWh电的PACK即24个模组,是两层12模组,如下所示。


从一定程度上来说,通用这个Ultium平台已经抛弃了Bolt EV中的大部分的设计元素,是一个重新的redesign,你也可以把这个平台的电池技术归入到VW代表的徳系技术中,在我看来,这里面都有很大的LG身影,590模组的衍生。
从2016年Model 3的设计开始,整个电池技术都在追求一个设计理念:大。
但,又岂止于大?