通用汽车有关Ultium电池系统设计

摘要

通用汽车Ultium电池系统设计还是带着浓浓的美式风格，后续通用和本田都会用，在大型车上看到多一些，在小型车上可能不太合适。

本文就通用汽车有关Ultium电池系统设计方面的一些内容给梳理一下，其实总结一下，这个电池系统主要有这么一些特点。

1）由于wBMS无线电池管理系统导入带来的低压线束的简化，这个是最为直观的；

2）电池系统里面在模组之间用了很多根的钢的横梁（随着CTP的导入，这种设计可能越来越少），从结构上来看，这方面美国人是把抗打击性深入的写到了这个电池系统里面，虽然Pack能量密度已经不再那么重要，但是客观上带来的重量增加也是不菲；

图1 Ultium几乎是每个模组之间都有一根抵御挤压的梁

第一部分 电气方面的设计

其实通用从BEV2的Bolt到BEV3，有几个重点的变化，再电气方面就是快充能力的要求提升。从之前的50-60kW级别拉高到150kW+甚至往800V的350kW提升，这个里面如何设计配电盒是很有意思的事情。

图2 BEV2切换到BEV3的两个配电设计

在Bolt的设计里面，电池系统高压接口主要分出来OBC车载充电机的部分还有大电流母线的部分，主要的分配功能由这个HPDP（整车高压分配盒）的部件承载。

图3 Bolt的电气配电设计

从Ultium的电池来看，它实现了电池系统在内部的部分配电处理，在考虑四驱的需求下，实现了前端盒后端同时出线，在后端配置了快充接口。

图4 Ultium电池的前端出线和后端出线高压接口

在Ultium的驱动系统里面，应该是把下一部分配电的部分集成进去了，所以在驱动器上面有个大盒子，如下图所示，一个高压母线输入，一方面连接到下面的逆变器和电机，一方面有三路高压接口输出（压缩机、PTC和功率OBC部分）。也就是猜想在Bolt基础上，取消了快充接口到配电盒的间接连接，直接往电池的接口上连，这个从高压线缆来看要缩短一些。

图5 Ultium驱动系统的高压接口

在电池内部的母线连接方面，通用Ultium电池的高压连接排和MEB平台倒是很像的。

图6 Ultium和MEB的高压连接对比

第二部分 其他的内容

正好接着上面的图再写两句，由于模组集成水冷系统，这个电池系统里面就有很多的架起来的水冷管。我们可以对比下MEB壳体集成水冷版和模组集成水冷的差异。最早奔驰是第一个采用模组内集成水冷系统的，我们看EQC在电池系统里面错综复杂的管路还历历在目，从系统的角度来看，这里的取舍，包括模组的水嘴+管路增加的成本和一个集成式水冷板的复杂度的差异。

备注：相对来说线束简单了，管理还是有些复杂，这对于自动化装配来看还是个挑战

图7 壳体集成水冷和模组集成水冷，对于Pack内的管路的多寡有很大的差异

泄压阀的设计，还有整个通道内烟气的排气的设计，GM只是给了一个示意图，不过目前大家做的大同小异。这个电池系统最大的特点还是在无线BMS，目前是只有GM推出来了。

小结：这个电池系统设计还是带着浓浓的美式风格，后续通用和本田都会用，在大型车上看到多一些，在小型车上可能不太合适。

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