stringtranslate.com

Ультиум

Архитектура Ultium на Шэньчжэньском автосалоне (июнь 2023 г.): плоский аккумуляторный модуль под полом (между колесами), а также передние и задние приводы Ultium.

Ultium — это архитектура аккумуляторов и двигателей для электромобилей, разработанная компанией General Motors . [1] Она внедряется для аккумуляторных электромобилей из портфолио брендов General Motors, а также для автомобилей Honda [2] и Acura . [3]

Ultium характеризуется модульной компоновкой, использующей батарею Ultium для подачи питания на один или два блока Ultium Drive с использованием общего набора силовой электроники (зарядка, система управления батареей и инвертор). Высоковольтная батарея состоит из ячеек-карманов, которые могут быть сложены горизонтально или вертикально, в зависимости от форм-фактора, подходящего для каждого транспортного средства, и обычно размещаются между осями и под полом. Тяговый двигатель(и), редуктор и силовая электроника объединены в один блок Ultium Drive, который приводит в движение переднюю, заднюю или обе оси. Три конструкции электродвигателя, совместно использующие общий статор, используются во всех запланированных транспортных средствах. [4] [5] Ultium используется платформами GM BEV3 и BT1 . [6]

История

General Motors представила технологии аккумуляторных батарей и платформ Ultium во время недельного мероприятия в марте 2020 года, проведенного в техническом центре General Motors в Уоррене, штат Мичиган ; [7] Председатель и генеральный директор GM Мэри Барра назвала это «мультибрендовой, многосегментной стратегией электромобилей с экономией масштаба, которая конкурирует с нашим бизнесом по производству полноразмерных грузовиков с гораздо меньшей сложностью и даже большей гибкостью». [8] Брендинг Ultium Drive был применен шесть месяцев спустя, в сентябре 2020 года, имея в виду компоненты трансмиссии электромобиля, за исключением батарей, такие как тяговые двигатели и силовая электроника. [9]

В июне 2021 года GM объявила о сотрудничестве с Wabtec с целью поставки модулей аккумуляторных батарей Ultium для большегрузных локомотивов с нулевым уровнем выбросов, включая FLXDrive . [10]

В 2022 году армия США выбрала GM Defense для демонстрации электрического военного автомобиля на базе пикапа GMC Hummer EV . В сентябре GM Defense была выбрана для создания сверхмощного блока для питания электрических военных автомобилей. [11]

Дизайн

Ультиум Драйв

Транспортные средства Ultium оснащены модульным семейством из пяти приводных агрегатов и трех электродвигателей тяги, известных под общим названием «Ultium Drive». [5] Массовое производство двигателей и агрегатов Ultium Drive планируется начать в 2024 году на заводах GM Toledo [12] [13] и St. Catharines . [14] [15]

Тяговые двигатели

Планируемые двигатели включают: [16]

Двигатели подходят для переднеприводных, заднеприводных и полноприводных конфигураций. Например, прототип GMC Hummer EV, показанный в марте 2020 года, имеет постоянный полный привод и оснащен тремя двигателями мощностью 255 кВт (342 л. с.), один из которых приводит в движение переднюю ось, а два других — задние колеса. [7] Три типа тяговых двигателей охлаждаются маслом и имеют общую конструкцию статора. [17]

Приводные устройства

Приводные агрегаты представляют собой односкоростные редукторы , которые принимают один или два тяговых двигателя и обеспечивают мощность колес; редукторы интегрированы с электронными модулями управления трансмиссией. Эти модули, также известные как силовая электроника, включают инвертор тяговой мощности, бортовой зарядный модуль и модуль питания аксессуаров; [18] интеграция этих модулей в приводные агрегаты приводит к тому, что общая масса составляет половину массы эквивалентных компонентов Chevrolet Bolt EV. [19] [20] Эти приводные агрегаты спроектированы и упакованы на основе предполагаемой компоновки трансмиссии, но имеют много общих компонентов. [21] Пять агрегатов: [22]

Для GMC Hummer EV приводы обеспечивают передаточное отношение 13,3:1 и 10,5:1 для передних и задних колес соответственно. [23]

Ультиумная батарея

Химия

Элементы аккумуляторной батареи Ultium изготовлены на основе никель-кобальт-марганец-алюминия (NCMA) и будут производиться компанией Ultium Cells LLC, совместным предприятием GM и LG Energy Solution , в виде крупноформатных пакетных элементов. [24] Материалы для аккумуляторных батарей будут поставляться компаниями LG Chem и POSCO Chemical (активные катодные материалы) и Livent (гидроксид лития). [25] [26]

В Китае аккумуляторные элементы марки Ultium используют никель-марганцево-кобальтовую (NMC) химию и производятся компанией CATL в цилиндрической упаковке. [27] С объявлением о совместном предприятии с Samsung SDI для четвертого завода по производству аккумуляторов в США в апреле 2023 года призматические и цилиндрические аккумуляторные элементы Ultium будут производиться внутри страны. [28]

В следующем поколении Chevrolet Bolt EV будут использоваться элементы Ultium с литий-железо-фосфатной химией, что позволит снизить пиковое и номинальное напряжение элементов. [29]

Технические характеристики

Каждая ячейка Ultium Pouch имеет размеры приблизительно 23 на 4 на 0,4 дюйма (584 на 102 на 10 мм) и весит 3,0 фунта (1,36 кг), способна хранить 0,37 кВт·ч; [30] номинальное напряжение составляет 3,7 В, а номинальная емкость составляет 103 А·ч. Гравиметрическая плотность энергии каждой ячейки составляет 127 Вт·ч/фунт (280 Вт·ч/кг); соответствующая объемная плотность энергии составляет 10,4 Вт·ч/дюйм³ ( 630 Вт·ч/л). Она имеет 10-секундную гравиметрическую плотность мощности 952 Вт/кг. [31] Например, общий вес 24-модульной 576-ячеечной батареи для Hummer EV с полезной емкостью хранения 212,7 кВт·ч составляет 2923 фунта (1326 кг). [32] Пакеты могут быть ориентированы горизонтально или вертикально, что обеспечивает гибкость упаковки. [30]

Ultium оснащен беспроводной системой управления аккумулятором (wBMS), первой архитектурой такого рода от любого автопроизводителя. [33] wBMS была разработана в партнерстве с Analog Devices и способствует снижению затрат на аккумулятор, поскольку она требует на 90% меньше проводов и уменьшает объем на 15%. [34]

В конце января 2023 года сообщалось, что GM рассматривает возможность перехода на батареи в формате цилиндрических ячеек. Этот шаг снизит объемную плотность энергии, но может сократить время производства и затраты. [35]

Сборка

GM объявила, что ячейки могут быть собраны в модули с различными конфигурациями, и продемонстрировала три примера: [36]

Таким образом, возможны различные размеры модулей, которые можно смешивать и подбирать для определенного приложения и платформы.

Например, когда 24 ячейки объединены в модуль, а аккумуляторная батарея сделана из 6–24 идентичных модулей, это означает, что батарея включает в себя от 144 до 576 ячеек с емкостью от 50 до 200 кВт·ч. [30] Модуль из 24 ячеек соединен тремя параллельными цепочками по восемь ячеек, каждая из которых соединена последовательно, что дает номинальное напряжение 29,6 В на модуль. [29] GM утверждает, что они могут выдерживать многократную быструю зарядку постоянным током. [30]

Для GMC Hummer EV есть два слоя. На каждом слое 12 модулей соединены последовательно, создавая слой батареи 400 В, 100 кВт·ч; эти два слоя затем укладываются и соединяются параллельно, обеспечивая емкость хранения 200 кВт·ч для электродвигателей на уровне 400 В. [30] Однако для зарядки на станциях быстрой зарядки постоянного тока 800 В два слоя можно временно переключить на последовательное соединение, что позволяет осуществлять быструю зарядку постоянным током до 800 В и 350 кВт. [30] Cadillac Lyriq имеет 12-модульный аккумуляторный блок, по сути эквивалентный одному слою Hummer, работающий при 400 В (номинальном) и способный заряжаться со скоростью до 190 кВт. Из-за модульной природы аккумуляторного блока автомобили, использующие менее 12 аккумуляторных модулей, будут работать при более низких номинальных напряжениях. [29]

В 2024 году издание InsideEVs сообщило, что проблемы с машинами, используемыми для сборки ячеек в модули, привели к задержкам в производстве автомобилей в 2023 году; оказалось невозможным увеличить скорость производства с 5 до 30 модулей в час на одну сборочную линию, но GM добавляла линии сборки модулей, чтобы компенсировать это. [37]

Расходы

В 2010 году стоимость батареи емкостью 16 кВт·ч в Chevrolet Volt оценивалась в 1000 долларов США (что эквивалентно 1400 долларам США в 2023 году) за киловатт-час. [30] По оценкам GM, с Ultium стоимость снизится на 90% до приблизительно 100 долларов США/кВт·ч. [30] Это также значительное снижение по сравнению с батареей емкостью 60 кВт·ч в Chevrolet Bolt EV , которая стоила приблизительно 262 доллара США/кВт·ч в 2017 году, [38] хотя GM договорилась о значительно более низкой цене в 145 долларов США/кВт·ч со своим поставщиком LG Chem. [39] Часть снижения стоимости является результатом новой химии, которая содержит на 70% меньше кобальта, чем батарея Bolt. [30] Кроме того, затраты на рабочую силу снижаются, поскольку проводка в каждом аккумуляторном блоке была сокращена на 88% по сравнению с Bolt из-за беспроводной системы управления батареей. [40]

Производство

По состоянию на 2021 год было запланировано строительство четырех производственных объектов; [41] с тех пор было объявлено, что они:

GM также открыла завод Ultium Center в октябре 2021 года в Шанхае, который производит аккумуляторы и тяговые двигатели для электромобилей, производимых и продаваемых в Китае. [50] В 2022 году Министерство энергетики США (DOE) предоставило Ultium Cells кредит в размере 2,5 млрд долларов для оказания помощи в строительстве трех анонсированных заводов в США. Это первый кредит от DOE производителю аккумуляторных элементов в рамках программы DOE Advanced Technology Vehicles Manufacturing . [24]

В январе 2023 года GM и LG приостановили планы по строительству четвертого завода по производству аккумуляторов в Соединенных Штатах после того, как в августе прошлого года выбрали площадку в Индиане, [51] при этом GM искала нового партнера по совместному предприятию. [52] Позже в том же году Samsung SDI объявила о создании совместного предприятия с GM, и четвертый завод будет построен на площадке в Индиане. [53]

Более низкое, чем ожидалось, производство элементов аккумуляторных батарей Ultium привело к тому, что GM остановила производство фургонов BrightDrop Zevo в июле 2023 года. [54] В то время GM объявила о планах расширить производство модулей Ultium на заводе CAMI Assembly , где собираются фургоны Zevo, используя элементы, поставляемые с предприятий по производству аккумуляторных батарей; начиная с 2024 года, модули Ultium, собранные на заводе CAMI, будут использоваться на месте и отправляться на другие заводы GM по производству электромобилей. [55]

Транспортные средства, использующие Ultium

Текущий
Планируется

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ "Новая технология аккумуляторов для электромобилей | General Motors". www.gm.com . Получено 15 февраля 2022 г. .
  2. ^ "2024 Honda Prologue — новый электрический кроссовер на базе платформы Ultium от GM". Motor Authority . Получено 10 февраля 2022 г. .
  3. ^ "Подтверждено появление Honda и Acura на базе Ultium от GM". InsideEVs . Получено 10 февраля 2022 г. .
  4. ^ "GM представляет новые батареи Ultium и гибкую глобальную платформу для быстрого расширения своего портфеля электромобилей". media.gm.com . 4 марта 2020 г. . Получено 10 февраля 2022 г. .
  5. ^ ab "Ultium Drive поможет обеспечить полностью электрическое будущее GM". media.gm.com (пресс-релиз). 16 сентября 2020 г. Получено 10 февраля 2022 г.
  6. ^ LaReau, Jamie L. «GM представляет 11 будущих электромобилей, новые батареи и свой план по превзойти Tesla». Detroit Free Press . Получено 22 апреля 2020 г.
  7. ^ ab Cole, Craig (5 марта 2020 г.). «GM раскрывает новую платформу электромобиля и аккумулятор „Ultium“, чтобы помочь охотиться на Tesla». Road/Show . CNet . Получено 16 декабря 2022 г. .
  8. ^ «GM представляет новые батареи Ultium и гибкую глобальную платформу для быстрого роста своего портфеля электромобилей» (пресс-релиз). General Motors. 4 марта 2020 г. Получено 16 декабря 2022 г.
  9. ^ Халворсон, Бенгт (16 сентября 2020 г.). «GM Ultium Drive, ценообразование Electrify America, топливные элементы Audi: сегодняшние автомобильные новости». Green Car Reports . Получено 16 декабря 2022 г.
  10. ^ «Wabtec и GM разработают передовые решения Ultium Battery и водородных топливных элементов HYDROTEC для железнодорожной отрасли». Green Car Congress . 16 июня 2021 г. Получено 16 декабря 2022 г.
  11. ^ Джонсон, Питер (7 октября 2022 г.). «Министерство обороны США принимает электрические военные автомобили с использованием платформы Ultium от GM». Electrek . Получено 9 октября 2022 г.
  12. ^ Холл, Калеа (23 сентября 2022 г.). «General Motors инвестирует 760 миллионов долларов в работы по производству электромобилей на заводе по производству трансмиссий в Толедо». The Detroit News . Получено 29 апреля 2024 г.
  13. ^ Днистран, Юлиан (13 декабря 2023 г.). "GM откладывает выпуск приводного блока Toledo EV до четвертого квартала 2024 года". Внутри электромобилей . Получено 29 апреля 2024 г.
  14. ^ "General Motors будет производить электродвигатели на заводе St. Catharines Propulsion Plant". CBC News . 21 февраля 2023 г. Получено 29 апреля 2024 г.
  15. ^ Danese, Roseanne (5 апреля 2023 г.). «GM имеет гибридный план для St. Catharines Propulsion, завода, который она называет «критическим»» . Automotive News Canada . Получено 29 апреля 2024 г.
  16. ^ "GM представляет совершенно новые электродвигатели для полностью электрического будущего". media.gm.com . 21 сентября 2021 г. . Получено 10 февраля 2022 г. .
  17. ^ Халворсон, Бенгт (22 сентября 2021 г.). «GM представляет семейство двигателей Ultium EV, позволяющее увеличить запас хода без более крупных батарей». Green Car Reports . Получено 16 декабря 2022 г.
  18. ^ "GM представляет новые двигатели Ultium Drive EV, разработанные и созданные внутри компании с использованием программного обеспечения GM для двигателей". Green Car Congress . 22 сентября 2021 г. Получено 16 декабря 2022 г.
  19. ^ Халворсон, Бенгт (16 сентября 2020 г.). «Будет ли Ultium Drive от GM малолитражным V-8 для поколения электромобилей?». Green Car Reports . Получено 16 декабря 2022 г.
  20. ^ Hyatt, Kyle (23 сентября 2021 г.). «GM представляет свои электродвигатели Ultium Drive». Road/Show . CNet . Получено 16 декабря 2022 г. .
  21. ^ Патрик Карран (24 ноября 2020 г.). «Двигатели Ultium Drive от GM предназначены для замены двигателей Small Block». GM-Trucks (интервью). Интервью взято Томом Кэннеллом . Получено 29 апреля 2024 г. А приводной блок построен в разных конфигурациях для экономии места или для разных передаточных чисел. Вот как мы придумываем пять разных приводных блоков. Очевидно, что многое из этого является общим; архитектура очень, очень похожа, если не совсем одинакова. Двигатели являются общими для этих пяти [...]
  22. ^ Гитлин, Джонатан М. (17 сентября 2020 г.). «Это новая серия электродвигателей Ultium Drive от GM». Ars Technica . Получено 29 апреля 2024 г.
  23. ^ "2022 GMC HUMMER EV Edition 1 впервые с новой архитектурой батареи Ultium; 24-модульная, двухъярусная, запас хода 350+ миль". Green Car Congress . 22 октября 2020 г. Получено 16 декабря 2022 г.
  24. ^ ab "DOE объявляет о предоставлении кредита в размере 2,5 млрд долларов компании Ultium Cells для трех предприятий по производству аккумуляторных батарей в США". Green Car Congress . 13 декабря 2022 г. Получено 16 декабря 2022 г.
  25. ^ "GM подписывает крупные соглашения о цепочке поставок Li-ion: CAM с LG Chem и гидроксид лития с Livent". Green Car Congress . 26 июля 2022 г. Получено 16 декабря 2022 г.
  26. ^ "POSCO Chemical, GM заключили крупномасштабное соглашение о поставках CAM для поддержки роста электромобилей". Green Car Congress . 29 августа 2022 г. Получено 16 декабря 2022 г.
  27. ^ Лопес, Джонатан (3 февраля 2023 г.). «GM использует цилиндрические ячейки в своих аккумуляторных батареях Ultium в Китае». GM Authority . Получено 25 июля 2023 г.
  28. ^ Halvorson, Bengt (25 апреля 2023 г.). «$3B GM-Samsung battery plant might enable electric Corvette, Camaro». Green Car Reports . Получено 25 июля 2023 г. Согласно объявлению , новый завод будет производить «высокопроизводительные, богатые никелем призматические и цилиндрические батареи, которые будут поставляться исключительно для будущих электромобилей GM». Форм-фактор сделает их заметно отличными от очень крупноформатных ячеек-пакетов GM, которые есть на трех заводах, разрабатываемых и производимых совместно с Ultium Cells LLC.
  29. ^ abc Holderith, Peter (26 апреля 2024 г.). «Вот чрезвычайно занудное объяснение системы аккумуляторов Ultium от GM». Motor 1 . Получено 29 апреля 2024 г.
  30. ^ abcdefghi Вандерверп, Дэйв (7 июля 2021 г.). «Как аккумулятор Ultium от GM поможет компании встать на путь электрического будущего». Автомобиль и водитель . Получено 28 июня 2022 г.
  31. ^ Найджел (8 июня 2022 г.). "GM Ultium". Battery Design . Получено 9 октября 2022 г. .
  32. ^ Хоффман, Коннор; Вандерверп, Дэйв (15 февраля 2022 г.). «Документы EPA 2022 GMC Hummer EV раскрывают MPGe, вес и другие данные». Car and Driver . Получено 19 сентября 2023 г. .
  33. ^ «Будущие электромобили General Motors представят первую в отрасли беспроводную систему управления аккумулятором». media.gm.com . 9 сентября 2020 г. Получено 10 февраля 2022 г.
  34. ^ Tarantola, A. (6 апреля 2021 г.). «GM делает ставку на свое электрифицированное будущее, опираясь на революционную новую аккумуляторную систему». engadget . Получено 28 июня 2022 г.
  35. ^ Ли, Стэн (25 января 2023 г.). «General Motors рассматривает возможность использования цилиндрических батарей вместо карманных для электромобилей». TheElec . Получено 30 января 2023 г.
  36. ^ «Гибкие уникальные аккумуляторные элементы Ultium». gm.com . Получено 30 июля 2023 г. .
  37. ^ Voelcker, John (22 февраля 2024 г.). «Как революция электромобилей Ultium от GM сошла с рельсов». InsideEVs . Получено 27 февраля 2024 г.
  38. ^ Voelcker, John (9 июня 2017 г.). «Сколько стоит сменная батарея электромобиля Chevy Bolt EV?». Green Car Reports . Получено 6 июля 2022 г.
  39. ^ Коул, Джей (23 октября 2015 г.). «LG Chem „высмеяла“ GM за раскрытие информации о ценах на аккумуляторные батареи в размере 145 долл. США/кВт·ч – Видео». InsideEVs . Получено 6 июля 2022 г.
  40. ^ Гитлин, Джонатан М. (4 марта 2020 г.). «General Motors анонсирует новую аккумуляторную платформу, скоро заявит о $100/кВт·ч». Ars Technica . Получено 16 декабря 2022 г.
  41. ^ "Письмо акционерам за второй квартал 2021 года". media.gm.com . 4 августа 2021 г. Получено 10 февраля 2022 г.
  42. ^ Кейн, Марк (1 сентября 2022 г.). «Ultium Cells начинает производство аккумуляторов для электромобилей в Огайо». Внутри электромобилей . Получено 15 декабря 2022 г.
  43. ↑ King, RJ (16 апреля 2021 г.). «GM и LG Energy объявляют о строительстве завода по производству аккумуляторных элементов стоимостью 2,3 млрд долларов в Теннесси». Журнал DBusiness . Получено 30 апреля 2022 г.
  44. ^ "LG и General Motors потратят 2,7 триллиона вон на второй завод". THE ELEC, Korea Electronics Industry Media (на корейском языке). 19 апреля 2021 г. Получено 30 апреля 2022 г.
  45. ^ "Ultium Cells инвестирует дополнительные $275M в расширение завода в Спринг-Хилл до 50 ГВт-ч". Green Car Congress . 7 декабря 2022 г. Получено 16 декабря 2022 г.
  46. ^ Лопес, Джонатан (5 апреля 2024 г.). «Ultium Cells Spring Hill начинает поставки аккумуляторных элементов».
  47. ^ Хилл, Джошуа С. (27 января 2022 г.). «GM и LG Energy выделяют 3,65 млрд австралийских долларов на третий завод по производству аккумуляторов Ultium EV». The Driven . Получено 10 февраля 2022 г.
  48. ^ "Samsung SDI, General Motors планируют создать совместное предприятие по производству аккумуляторов" (пресс-релиз). Samsung SDI. 26 апреля 2023 г. Получено 25 июля 2023 г.
  49. ^ Браун, Алекс (13 июня 2023 г.). «Новый Карлайл выбран для завода по производству аккумуляторов для электромобилей стоимостью 3 млрд долларов». Inside Indiana Business . Получено 25 июля 2023 г.
  50. ↑ Сентено, Дейвис (21 октября 2021 г.). «GM открывает новый завод Ultium Center в Китае». Управление ГМ . Проверено 15 декабря 2022 г.
  51. ^ Холл, Калеа (18 августа 2022 г.). «GM рассматривает возможность строительства четвертого завода по производству аккумуляторов в Индиане». The Detroit News . Получено 25 октября 2022 г.
  52. ^ Уэйланд, Майкл (20 января 2023 г.). «GM и LG прекращают строительство четвертого завода по производству аккумуляторных элементов в США, поскольку автопроизводитель ищет нового партнера». CNBC . Получено 25 июля 2023 г.
  53. ^ "GM и Samsung SDI объединяются для строительства завода по производству аккумуляторных батарей для электромобилей стоимостью более 3 млрд долларов в Индиане". AP News . 13 июня 2023 г. Получено 25 июля 2023 г.
  54. ^ Гитлин, Джонатан М. (18 июля 2023 г.). «Нехватка батарей вынуждает GM приостановить коммерческое производство электромобилей». Ars Technica . Получено 25 июля 2023 г.
  55. ^ Хант, Риан (25 июля 2023 г.). «GM CAMI Assembly Plant To Start Manufacturing Ultium Battery Modules In 2024». GM Authority . Получено 5 июля 2024 г.
  56. ^ "Полностью электрические Acura ZDX и ZDX Type S 2024 года выпуска дебютируют в драматическом мире; появятся в начале следующего года". 17 августа 2023 г. Получено 20 ноября 2023 г.
  57. ^ Feijter, Tycho de (12 января 2023 г.). «Buick Electra E4 доказывает, что GM может выпускать привлекательные компактные электромобили». CarNewsChina.com . Получено 6 марта 2023 г.
  58. ^ "Обслуживание сайта". media.cadillac.com . Получено 20 ноября 2023 г. .
  59. ^ "Обслуживание сайта". media.chevrolet.com . Получено 20 ноября 2023 г. .
  60. ^ Притчард, Джастин (8 июня 2022 г.). «Глубокое погружение: платформа Ultium для электромобиля Chevrolet Silverado 2024 года». Driving (Канада) . Получено 2 января 2023 г.
  61. ^ "Обслуживание сайта". www.gobrightdrop.com . Получено 20 ноября 2023 г. .
  62. ^ "Обслуживание сайта". media.gmc.com . Получено 20 ноября 2023 г. .
  63. ^ «Стильный, спортивный, просторный и полностью электрический: внедорожник Honda Prologue поступит в продажу в начале следующего года с предполагаемым запасом хода по версии Агентства по охране окружающей среды в 300 миль». Honda Automobiles Newsroom . 28 сентября 2023 г. Получено 20 ноября 2023 г.
  64. ^ "Обслуживание сайта". media.gm.com . Получено 20 ноября 2023 г. .
  65. ^ "Обслуживание сайта". media.cadillac.com . Получено 14 декабря 2023 г. .
  66. ^ "Обслуживание сайта". media.chevrolet.com . Получено 20 ноября 2023 г. .