通用汽车的 CTC 结构和矮电池
文章2022-05-09

在北美市场,有两个方向是通用汽车必须要考虑的,一个是中大型 SUV 和皮卡上怎么去竞争,一个是美式肌肉跑车怎么做电动化。

这都是通用汽车的赚钱的车型,随着特斯拉和福特、斯特兰蒂斯 (克莱斯勒品牌) 纷纷进入这个领域,所谓投入电气化,至少要在这些领域有好的设计。

▲图1. 通用的电池系列除了常规的,还有矮电池和高电池

Part 1

通用的结构化电池设计

在通用和福特的设计理念里面,结构化电池,其实是从车身结构上考虑的,设计核心就是在皮卡和 SUV 这种承载式车身里面去做一个设计。

本质这个和 Rivian 所提的滑板底盘是一码事,我得强调下,现在美国在皮卡/SUV 里面做的 CTC 和特斯拉做的 CTC 和中国创业企业包括宁德时代做的,几个概念其实是不一致的。

备注: 我想单独拎出来这个概念,看看大家是怎么在一个概念里面,做自己想做的战略意图。

下面这个图,是通用在设计展示的底盘设计,整个一体化确实体现在整车层面的,电池模块给装进去了,带来的收益不是 Z 向的,这个电池的高度足够厚了,大轮胎的 SUV 和皮卡根本不在意,加上悍马 EV 还能通过主动悬挂升起来,它最大的收益是整体的皮实。

▲图2. 感受下北美工程设计出来的成品

在正常的乘用车设计里面,使用高强度的“井”字形框架结构,超高强度钢占比 37.5%,电池包内的横梁与上盖总成侧边防护梁采用 1500MPa 超高强度钢材,托盘总成采用 10000MPa 底部防护。

我一直觉得这些对普通乘用车来说有点过设计,但是在美式肌肉 SUV 和皮卡里面,不就是标准设计嘛。因此扩展到乘用车里面的电池高强度结构,在乘用车里面可能稍有点重,但是在美式的皮卡设计里面,这玩意就是全球设计第一款耐撞的电池。

▲图3. 通用汽车的结构化电池

在通用的考虑里面,这个类型的电池结构设计是特殊考虑的,结合高强度钢的设计,打造了非常扎实的底盘,从结构来看,电池包可不就是要做扎实一些。

▲图4. 通用汽车的电池和车身匹配

所以电池里面就造的很强,采用高强度钢的设计,其实开始就是从整车结构的考虑。

▲图5. 在传导结构下的电池

下图可不就是双层钢梁结构,铸造了一个强度特别高的电池壳体,来应对整个车身的需求。

▲图6. 通用汽车的双层电池

还有一个很有意思的地方,就是由于有了 800V 的充电需求,如前面所说的 800V 系统可以通过电压配置来实现 800V 快充。

▲表1. 通用的皮卡配置都是400V

这里核心问题,还是 400V 充电的电流太大,所以采用 800V 串联结构去充电。

▲图7. 800V快充的设计

我是觉得这是当初规划的时候,没考虑好导致的。通用后期可能对这个部分需要进行调整,后面 800V 的 SiC 系统对于 160kwh~200kwh 有很好的节能效果,这么折腾还不如直接做高电压的电池,这要这么为 800V 充电而去做高压继电器的配置。

Part 2

低顶矮电池设计

然后是这个低顶的电池设计,我的理解这个和i4的想法差不多,所有矮电池设计,必然要考虑怎么兼顾能量。目前来看,矮电池的选择要么类似这种软包叠着放,要么用圆柱,或者用刀片来做CTC。

▲图8. 软包电池的竖放和叠放布置

下面这个包的设计,大概率是跑车的最终归宿,反正量也不大,这么造没问题。

▲图9. 软包电池的设计方向

小结: 通用这家公司,从战略上来看是非常优秀的,但是确实在执行层面,单纯指望处在50-60的工程执行 层 去做开创性的设计有点难,只能说是在努力Follow。 写到这里真的感怀,革新这个事情还是得要年轻人来做,老人家来帮忙,而不是老人家拿主意让年轻人去填。

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