通用的結(jié)構(gòu)化電池設(shè)計(jì)

在北美市場(chǎng)，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。

審核編輯 ：李倩