Значение напряжения: уроки из электромобиля Chevy Equinox EV 2024

Автомобиль Chevy Equinox EV является одним из самых важных новых автомобилей в линейке General Motors. Перед тем как в следующем году появится обновленный Bolt EUV, этот кроссовер станет самым дешевым электромобилем, который продает автопроизводитель, а также одним из самых дешевых литий-ионных электромобилей на рынке в настоящее время. Особенностью батареи Equinox EV является то, как она демонстрирует как сильные, так и слабые стороны платформы Ultium от GM, особенно с учетом выпускаемых в настоящее время модулей.

Кратко говоря, это чудовище по сочетанию запаса хода и цены. Но одним из компромиссов является напряжение, и я собираюсь рассмотреть, что это значит для покупателей.

Батарейная химия Equinox EV схожа с той, что используется во всех электромобилях на основе Ultium, произведенных до настоящего времени. Ее номинальное напряжение составляет около 28,8 В, что важно. Даже в более крупных автомобилях на платформе Ultium, таких как Cadillac Lyriq с 12 модулями, все эти группы аккумуляторных элементов подключены последовательно, что означает, что напряжение пакета на выходе из терминалов полностью зависит от количества модулей.

Это означает, что пакет на 85 кВт-ч Equinox EV должен был потерять напряжение, чтобы достичь необходимой меньшей емкости для снижения цены автомобиля. В нем всего 10 модулей, установленных в полу автомобиля. Это дает автомобилю пакет на 80 модулей, что означает номинальное напряжение 288 В. Таким образом, у Equinox действительно нет архитектуры на 400 В; это скорее 300-вольтовая система.

Батарейный пакет Equinox определяется тем, как ячейки внутри него подключены. У Equinox три параллельные группы из 80 ячеек, соединенных последовательно. Это приводит к номинальному напряжению пакета автомобиля в 288 В (3,6 В умножить на 80). Если бы мы хотели полностью зарядить его, мы бы применили 336 В (4,2 В умножить на 80) к терминалам пакета. Снова, GM этого не делает; они заряжают автомобиль до более низкого напряжения для увеличения срока службы ячеек.

Нижнее напряжение также теоретически переводится в менее высокую производительность на верхних скоростях, но это немного сложнее. Можно разработать обмотки постоянного магнита мотора так, чтобы он вращался с определенной скоростью при заданном напряжении. Это известно как рейтинг kV мотора. kV - это просто количество оборотов в минуту мотора на вольт ввода. Мотор с рейтингом 100kV будет вращаться со скоростью 100 об/мин при подаче на него одного вольта, 500 об/мин при 5 В и т. д.

Если вы думаете, что автомобиль будет проводить большую часть времени на высоких скоростях, вам может понадобиться более низкое передаточное число, чтобы у мотора была мощность вверху, прежде чем мотор иссякнет. Однако при этом вы теряете крутящий момент, который можно компенсировать только добавлением ампеража, что является отдельной проблемой.

Этот компромисс явно был сделан для более низкого диапазона рабочих скоростей в Equinox EV. Его привод на переднюю ось имеет коэффициент передач 11,59:1 по сравнению с 11,63:1 у RWD Lyriq/Blazer (почти идентичный). Если рейтинг kV мотора сходен — что, к сожалению, я могу только предполагать — производительность на верхних скоростях будет страдать.

На практике это не совсем предположение. При вождении FWD Equinox EV мы заметили, что выше 75 миль в час машина серьезно теряет мощность. Это явление является комбинацией всех этих факторов.

С другой стороны, мы можем посмотреть на AWD Cadillac Lyriq. У его переднего и заднего приводов коэффициенты передач составляют 9,87:1 и 10,49:1 соответственно. У Lyriq более высокое напряжение пакета и два привода, поэтому способность двигателя к обработке тока увеличена. Это означает больший крутящий момент, более высокую потенциальную скорость и большую мощность.

Все это приводит к интересному дилемма. GM скорее всего будет производить автомобили с батарейными пакетами на литий-ионных ячейках NMC меньших, чем у Equinox — 85 кВт-ч очень много для самого маленького батарейного пакета автопроизводителя, но если убрать больше модулей, напряжение станет очень низким. Батарейный пакет на 53 кВт-ч с использованием шести стандартных модулей Ultium превращается всего в ~172,8 В номинального напряжения. Это подходит только для городских автомобилей; многие маленькие китайские электромобили работают в этом диапазоне или даже ниже.

Единственный способ решить эту проблему — создать новый модуль или переконфигурировать существующий. Снаружи может показаться, что GM загнала себя в тупик.

Однако компоновка базового модуля Ultium может решить эту проблему. Его конфигурация 8S 3P для 24 ячеек в сумме, приятно делимое число. Его можно переконфигурировать в 12S 2P, что предлагает более высокое напряжение на модуль. Я видел диаграмму, изображающую, как GM может планировать это сделать, но я не уверен, насколько она официальна.

С гипотетическим 12S модулем (приблизительно 43,2 вольта номинального напряжения) пакет на 53 кВт-ч с этой новой конфигурацией 72S не будет иметь 172,8 В, а 259,2 В, что соответствует существующим архитектурам.

Я представил упомянутую диаграмму одному из представителей GM, но мне сказали, что эта информация "устарела". Автопроизводители также не любят делать предположения о будущих продуктах, которые они официально не анонсировали. Поэтому мне сказали, что, по крайней мере сейчас, "нет ни более маленьких, ни более крупных модулей".

Получить больше информации на этот счет, вероятно, будет сложно, потому что уточнение о существовании модуля Ultium с более высоким напряжением фактически означает, что разрабатываются более маленькие электромобили, о которых мы не знаем ничего, кроме обновленного Bolt EUV.

Таким образом, Equinox EV многое говорит нам о стратегии GM в области электромобилей и о том, как они планируют справляться с различными размерами и классами автомобилей. Автопроизводитель решил начать коммерциализацию своих крупных электромобилей первыми и модулей, которые их питают.

Equinox является самым маленьким электромобилем, использующим эти модули с более низким напряжением, что означает, что это был первый небольшой электрический автомобиль Ultium, выпущенный компанией. Снижение масштабов еще больше означает изменение модуля через переконфигурацию.

В случае предстоящего Bolt EUV на платформе Ultium это означает переход на химию литий-железо-фосфат (LFP) для больших экономических выгод. Как автопроизводитель планирует это сделать, пока неизвестно. Скорее всего, потребуется новая батарейная ячейка и модуль. Компания отказалась уточнять эти детали на данный момент.

Производство обоих сразу в больших объемах будет сложным, и с датой презентации Bolt EUV, запланированной на следующий год, компания безусловно спешит, чтобы все части встали на свои места.

[Исправление 11.06.24 в 17:14: В этой статье изначально утверждалось, что два из 10 модулей аккумулятора установлены под капотом. Это неверно, весь батарейный пакет структурно интегрирован в пол автомобиля. Приносим извинения за ошибку.]