Как устроена самая большая среди электромобилей батарея?

Рассмотрим как устроена и функционирует самая большая в промышленности автомобильная батарея на примере полноразмерного пикапа Chevrolet Silverado EV. Он построен на сугубо электрической платформе Ultium, и делит ее с крупнейшими электромобилями современности, такими как Hummer EV и другими «электричками» General Motors 

Большие внедорожники и пикапы по сути неэффективны — из-за чрезмерной массы. Поэтому им необходима большая батарея, чтобы иметь приличный запас хода, из-за чего Ford, Rivian и Tesla оснащают свои пикапы батареей емкостью более 100 киловатт-часов. Просто для того, чтобы обеспечить своим грузовикам необходимый запас хода, грузоподъемность и буксировочную способность, необходимые для того, чтобы конкурировать с аналогами с ДВС. А чтобы стать лучшим в этом классе, нужна еще большая батарея, которой и щеголяет новый Chevrolet Silverado EV 

Интересно, что General Motors особо не распространяется о характеристиках этого монструозного блока, который используется в дальнобойных версиях своих полноразмерных электрических пикапов и в топовом Hummer EV. Но благодаря разговору с одним из главных архитекторов платформы Ultium, Джерри Бимером, редактор InsideEVs Патрик Джордж узнал много важного о ее емкости, напряжении и других интересных вещах о батарее

Некоторые факты о батарее платформы Ultium:

• Автомобиль — Chevrolet Silverado EV RST 2024
• Батарея NMC (Никель-Марганец-Кобальт) номинальное напряжение: 3,6 В — 3,7 В
• Форм-фактор ячеек — мешочек 
• Емкость элемента 103Ач (~371 Вт-ч)
• Общее количество модулей — 24
• Конфигурация модуля — 8S 3P
• Конфигурация блока — 96S 6P
• Номинальное напряжение блока (3,6 В) — 345,6 В 
• Расчетная емкость блока (при номинальном напряжении) — 213,7 кВт-ч
• Заявленная полезная емкость 204 кВт-ч

Так называемый «литиевый матрас» GM, который находится под полом всех полноразмерных электромобилей с архитектурой Ultium, которую американский автопроизводитель имеет на сегодняшний день — соединяет аккумуляторные модули параллельно. В таких автомобилях, как Cadillac Lyriq или Chevrolet Equinox EV, строительные блоки Ultium соединены последовательно, а это означает, что напряжение на клеммах блока полностью зависит от количества модулей

Но пикап Silverado EV RST устроен немного иначе. Инверторы GM Ultium работают при номинальном напряжении 350 В или меньше, а это означает, что добавление более 12 модулей потребует параллельного соединения между ними. Более высокий доступный ток обеспечивает больший потенциальный крутящий момент во время движения, а также гораздо более быструю зарядку, когда две половины блока соединены последовательно

Это одна из самых интересных особенностей большой батареи Silverado EV: ее способность заряжаться при напряжении ~800 вольт, несмотря на то, что она работает от ~400 вольт, благодаря особой конструкции батареи Split Back. Интернет-комментаторы критикуют низкое напряжение привода GM, хотя многие Tesla все еще работают на немного более низком напряжении, даже электромобили с новыми батареями 4680. Большим преимуществом высоковольтной архитектуры является зарядка, и батарея от GM платформы Ultium позволяет это делать

Две половины батареи можно соединить последовательно, когда автомобиль подключен к мощному зарядному устройству, что обеспечивает более быструю зарядку. Кстати, именно таким образом Tesla Cybertruck отдает энергию зарядным устройствам с более низким напряжением, поскольку его архитектура рассчитана на 800 В

Silverado EV может, по крайней мере теоретически, заряжаться даже быстрее, чем его номинальная мощность 350 кВт. General Motors не раскрывает фактический зарядный буфер на каждом элементе, то есть пиковое напряжение заряда на практике, а без этого нельзя рассчитать необходимый для этого ток. Однако даже при пиковом напряжении около 800 В, это более 400 ампер непрерывного тока

Здесь стоит напомнить о преимуществе использования двунаправленных блоков, как это делает GM. Да, архитектура E-GMP на 800 В от Hyundai по праву получила признание за свои инновационные функции, но эта платформа нуждается в мощном конвертере, чтобы получать питание от зарядных устройств с низким напряжением. В этой системе фактически используются сами обмотки электродвигателя как гигантский индуктор, то есть, такой электромотор имеет четыре фазы. Система GM, использующая контакторы (мощные реле) для получения высшего/низшего зарядного напряжения — это гораздо более элегантная конструкция со многих точек зрения, чем решение Hyundai. В принципе, у Tesla Cybertruck похожее решение

В любом случае, можно вывести теоретическую цифру импульсной зарядки для Silverado EV, более известную как пиковое число рекуперативного торможения, исходя из производительности батареи Cadillac Lyriq, который имеет такую же платформу Ultium. Полноприводный Lyriq с вдвое меньшей батареей может регенерировать до 240 кВт. То есть, электрический Silverado может компенсировать до 480 кВт благодаря рекуперации, по крайней мере, теоретически 

Насколько массивна батарея емкостью 204 кВт-ч — не сообщается. Можно лишь косвенно оценить, тогда получим цифры около 1300 кг, что сопоставимо с седаном гольф-класса. Тем не менее, таким пикапом можно питать немалый частный дом достаточно долгое время, что особенно актуально для Украины в эти сложные времена. К сожалению, альтернативная энергетика у нас пока не очень развита, а основная почти полностью уничтожена оккупантами. Подобных пикапов нет, да и жизненный уровень населения не позволяет сделать подобные электромобили массовым транспортом