Mach-E和Bolt EV: LG电池系统方案的对比
目前来看,福特Mach-E的电池系统极有可能采用了和通用Bolt类似的设计方案,这在一定程度上说得通。福特在2017年才开始要重新换方案开发一款纯电动汽车(即Mach-E),在不到2年多的时间内,借鉴已有的方案是最可行的方式,而它与通用的电芯供应商都是LG。
Mach-E的电池系统如下图所示,Mach-E的长续航版电量为98.8kWh,基础版电量为75.7kWh。
上图电池包为长续航版,可以看出,与通用的Bolt EV电池系统(如下图)具有基本的形态和布置。从行车方向依次为:BDU+模组+中央走线槽+BMS。BDU中有明显的4个继电器,推测分别为主正负继电器、预充主负继电器和快充继电器,这个和BOLT一样;除此外应还包括fuse,主回路电流传感器、预充电阻等,这里BDU没有防护盖,不知是不是为了展示拿掉了,如果没有防护盖设计,应该是基于成本考虑。箱体在BDU的一侧有留空设计,这个用于水冷管布置,同bolt也基本一致;BMS为集成式,布置在后排模组的上面,模组的固定有压板的设计,这些也与bolt一致。
所不同的地方在于,Bolt的高压基本通过busbar来完成,而Mach-E仍有大量的高压线束;Mach-E的高低走线槽在中央通道,而bolt的低压走线在箱体两侧。Bolt的MSD布置在车后排座椅下,如发生事故,应该在车内就可以把高压断开,Mach-E的MSD在图中尚没有见到,如果去掉MSD,应该也是基本成本考虑。
看下二者成组方案的异同。根据《MustangMach-E powertrain: up close and personal》的披露,长续航版共376个电芯,并且是4并的方案,我们可以推测极有可能是8S*4P(大模组)*10+7S*4P(小模组)*2=376;基础版与BOLT一样,共288个电芯,并且是3并的方案,也与BOLT一致,这里推测基础版应该与BOLT成组方案相同,即10S*3P(大模组)*8+8S*3P(小模组)*2=288。
也就是说,Mach-E长续航版,大模组电芯为32个,小模组为28个;基础版,大模组电芯为30个,小模组为24个。
Mach-E与Bolt均采用了二个模组组合的方案,所不同的是,Mach-E的小模组布置在PACK的前端,BOLT的布置在后端。Mach-E电池系统共有4种不同的模组,这有可能会增加成本。箱体的尺寸应该是统一的,如果Mach-E保持长续航版与基础版大小模组尺寸一致,那么,基础版的模组内应该会放置假电芯;如果长续航版与基础版大小模组尺寸不一致,那么,模组在下箱体的固定位置有可能会不一致,模组本身的制造成本也将增加。
Mach-E和Bolt EV的成组总结如下:
这里还有一个问题,Mach-E长续航版比基础版多了两个模组,直接去掉不可以作为基础版吗,这也是其他企业常规的做法,比如Tesla。个人觉得,这应该还是成本的考虑。去掉两个模组,还剩下312个电芯,约82kWh,这与长续航版可能拉开的档次还不够,采用3P的方案,电芯要少24个,这对降低成本将很有效。另外可能与电芯产能受限有关,福特CEO表示,第一年Mach-E的总销量不超过5万辆,按平均电量来看,Mach-E第一年需要的电芯约为4.36GWh。
关于电芯,按Mach-E带电量来计算,所用的电芯为3.6V,73Ah;Bolt采用的为LG E59,NCM622型号电芯。要增大电芯容量(Ah),就要采用811或增大电芯尺寸,LG目前尚没有量产811,因此可以推知Mach-E电芯尺寸进行了增大,即大尺寸电芯。
最后,探讨下水冷系统。公开的信息还没有确定具体的液冷设计,不过,从以上的分析可以推知,应该是与BOLT EV的相似,底部冷却,长续航版会有两层。参考BOLT EV水冷设计如下:
还有一点,可以体现不同设计细节的,即下箱体的构成。从图片来看,Mach-E没有Bolt EV电池包底部的加强筋纵横梁设计(下图红圈),尽管两者都采用了钣金工艺(这里也是低成本的方案),后面还需要确认下箱体是否还有其他层级结构,还是说仅仅就一块钢板。