通用汽車Ultium平台全球規劃和思考

疫情對通用汽車在中國的業務其實影響挺大的，不過好消息是上汽通用凱迪拉克LYRIQ首台預生産車在凱迪拉克工廠正式下線。

從2021年到2022年，通用汽車在電動汽車的上量面臨很大的壓力，甚至在北美被福特給甩出去老遠。是以通用女皇瑪麗巴拉表示，通用汽車将高管薪酬的股票部分與公司的電動汽車目标挂鈎（北美的電動汽車數量和推出時間和品質），到2025年200萬台，和2027年能否推出3萬美金的車輛，真的關系到通用汽車的生命線。

在這裡特别有意思的地方在于，圍繞這種電芯和後續模組和Pack設計，分别涵蓋了低端入門車型FWD前驅車型（小車）、RWD後驅車型（中型）和長軸距的（豪華車型）；然後考慮了CTC設計皮卡和SUV的車型，還有低頂的純電動跑車設計。内容比較多，我們先把兩個重要的跑量的中國能看得到的内容展開下。

▲圖1. 通用汽車的電動汽車平台的産品線

我的了解，通用一開始就是圍繞軟包設計開發的，然後采用模組設計的方式，去相容中國方殼電池的需求。在轎車、中大型SUV和跑車（Low Roof）三種需求下，去把電池生産包進來——這是配合目前美國的經濟&産業政策去做長周期巨大投入的模式去做轉型。

▲圖2. 單電芯的設計模式

Part 1 電池電量和模組的規劃

由于單電芯模式，是以配置了相同寬度、不同長度和不同厚度的電池系統，以下電量是從規劃的1/3C的電量來推算的，和中國版本的1C充放電的方殼電池存在差異性。

▲圖3. 通用汽車Ultium電池的配置

備注：如果我們用4680單電芯模式，下面這些配置會更容易，在平衡容量和電壓方面也會更優化。

● 低電量模式（最短的長度L1，厚度為H1）

6模組（50kWh）和8模組（66kWh），這兩是最低配置成50kWh的電池，采用2P12S的模組（電壓為48V），6模組配置成了2P72S的300V電池包；8模組配置成400V的模式。這兩個電池包都是為了低成本電池來用的

● 中電量模式（正常長度L2，厚度為H1）

10個模組（84kWh），采用3P8S的32V電池模組來配置，形成330V的電池作為中型SUV的電池配置

● 标準電量模式（正常長度L3，厚度為H1）

12個模組（100kWh，中國為95.7kWh），采用3P8S的32V電池模組來配置，整包電壓400V的3P96S，算是一個比較高效率的配置，在豪華車上使用

——10模組和12模組分别是為了前驅和後驅（含四驅）考慮，是以兩個軸距的差異也必須考慮，這帶來的問題是前驅的能量很難進一步提升。

▲圖4. FWD和RWD的兩個車型的考慮

● 16、20、24模組（一體化長度L4，厚度為H2）

這三個都是采用CTC模式，在中大型SUV和皮卡上使用，還分了400V平台和800V平台，這裡有很多有趣的設計。

●其他還有：長度L5厚度為H3的110mm的電池包，給跑車用的，我們明天來介紹。

如上所示，一個電池平台存在了許多種電池的配置，我覺得确實有點複雜。

也正因為這麼多變化，電芯從400-750Wh/L的體積能量密度，到疊起來成為矩陣降低1-20%，模組成組降低15%-25%，模組和電池包高度上損失10-20%，整體XY布置上損失10%，最終的能量密度隻有200-275Wh/L。坦率來看，和中國的長刀、短刀、麒麟電池相比，至少從布置效率和成本結構來看，沒有很大的優勢。

▲圖5. 電芯的能量密度到整包的能量密度

這裡有意思的地方，無線wBMS客觀上能讓通用可以這麼變換模組，把通信線去掉，CMU内置帶來的成組效果還是比較好的。

▲圖6. 電池BMS管理的配置，不同模組之間的考慮

Part 2 通用的軟包和方殼比較

在這裡使用了軟包和方殼，最主要是在中國的特殊性使得方殼必須要有。而在美國全力砸了四個電池軟包工廠，這點還是很堅決的。

▲圖7. 兩種不同的配置

在這裡比較有價值的如下圖所示，在各方面的整包布置、冷卻和無線連接配接相容性。

▲圖8. 軟包的是帶水冷闆設計

由于設計開發的目标從原來的50個月縮短到26個月，到底後面能不能爆出來車型，還是很值得關注的，這裡減少的是車型和工程開發，這兩個環節被完全縮短了。

▲圖9. GM的開發周期的變化

由于GM給電池定了非常低的價格預期，電芯要求在100美金每Wh以内，不知道在如今的電芯材料體系下是否能守得住。

▲圖10. 電芯價格的預期

由于這次電池的投資和上遊，得到了美國官方的支援，是以在北美的轉型和投入，還是非常順暢的。

▲圖11. 電池工廠的投入

小結：真心希望GM能做出點氣象來，單純就目前看到的成組效率等等資料來看，隻能說實作了當初的目标，和現在追求極緻的中國卷王們相比，還是對自己不夠狠。應該直接上軟包CTP的。