De meilleurs gains EV grâce à l’ingénierie

La plate-forme Ultium de General Motors a fait les manchettes ces derniers temps, alors approfondissons en quoi consiste exactement cette “plate-forme”. En bref, il s’agit d’un système de batterie modulaire partagé qui alimente une famille d’unités de moteur/d’entraînement associées sous l’œil vigilant et le contrôle étroit d’un système d’exploitation logiciel Ultifi fonctionnant sur la dernière architecture électrique de la plateforme d’intelligence du véhicule de GM.

Ultium n’est pas un “skateboard” en soi, car les véhicules sur lesquels il est conçu utiliseront des suspensions et des cadres très différents adaptés à leurs cas d’utilisation très différents. Mais ce qu’est vraiment Ultium (écoutez si vous êtes actionnaire), c’est le plan de GM pour électrifier sa flotte de manière rentable en partageant autant de matériel coûteux que possible : les cellules de batterie et le système de surveillance, l’architecture moteur essentielle et ce système d’exploitation. Cela rend les fondations électrifiées invisibles évolutives sur l’ensemble du portefeuille de produits. À savoir : GM envisage environ 19 combinaisons batterie et moteur. Comparez cela à l’étonnant portefeuille actuel de 550 combinaisons de groupes motopropulseurs à combustion.

La batterie Ultium

conception de cellule : L’utilisation par Tesla de cellules de batterie cylindriques de type ordinateur portable s’est précipitée sur le marché, mais la batterie Ultium utilise de grandes cellules de poche (23,0 x 4,0 x 0,4 pouces) qui emballent l’énergie plus densément que les cylindres. Ils pèsent environ 3 livres chacun, stockent 0,37 kWh d’énergie, peuvent être disposés verticalement ou horizontalement en fonction des besoins en espace et sont généralement regroupés dans des modules de 24 cellules. Cette conception vise également à faciliter la réutilisation et le recyclage.

Chimie: La chimie nickel-manganèse-cobalt-aluminium réduit la consommation de cobalt de 70 % par rapport à la formule NMC de Bolt EV (les deux sont au lithium-ion). L’aluminium renforce également les électrodes et aide à empêcher la formation de pics de lithium lors d’une charge rapide, ce qui peut court-circuiter une batterie. Cela prolonge la durée de vie utile de la batterie et réduit les inquiétudes concernant la charge rapide CC fréquente. SolidEnergy développe des batteries lithium-métal de deuxième génération avec un électrolyte à base de silicium. Ils ne sont pas entièrement solides, mais ils promettent de doubler la densité énergétique des batteries NMCA à 60 % du coût des cellules de première génération. Et ils seront rétrocompatibles, de sorte que les propriétaires de produits Ultium de première génération pourront…

Gestion de la batterie sans fil : GM sera le premier à surveiller les cellules de batterie sans fil en utilisant le spectre 2,4 GHz de type Bluetooth, réduisant ainsi les coûts, le poids, la complexité, les problèmes de garantie et l’espace de soudure pour toutes ces connexions filaires. Il surveille en permanence l’état de la batterie et partage des informations avec le cloud pour détecter les problèmes potentiels avec des lots de batterie spécifiques, des cas d’utilisation, etc. En outre, il permet une reprogrammation flash lors de la mise à niveau vers de nouvelles chimies de batterie ou de la réaffectation d’un pack pour sa seconde vie, peut-être dans le stock d’alimentation du réseau.

Capacité et portée : Comme chaque module de batterie Ultium à 24 cellules est bon pour 8,9 kWh, attendez-vous à des packs de six modules d’une capacité utilisable de 50 kWh dans les véhicules les plus petits et les plus légers, et au puissant pack de 200 kWh (utilisable) en haut de gamme dans le GMC Hummer EV . GMC évalue ce dernier à 329 milles (il dépasse la limite de poids pour les tests de l’EPA), mais les véhicules plus légers avec le plus gros paquet devraient dépasser 400 milles, tandis que le paquet de 100 kWh de la Cadillac Lyriq offrira plus de 300 milles.

Tension et charge : La plupart des batteries Ultium fonctionnent à 400 volts et peuvent être chargées rapidement jusqu’à 250 kW DC. Cependant, les deux packs de 400 volts du Hummer EV peuvent être virtuellement connectés en guirlande pour émuler un système de 800 volts pendant la charge, permettant aux chargeurs de 350 kW d’ajouter 100 miles en 10 minutes.

Frais: La conception intelligente, la chimie NCMA et la fabrication intégrée verticalement ont réduit les coûts au niveau de l’ensemble à près de 100 $/kWh, soit un dixième du coût de la Chevy Volt 2010. Ceci est essentiel pour rentabiliser les produits Ultium.

La famille de moteurs Ultium

Le lancement est prévu pour le lancement de trois moteurs à flux axial refroidis à l’huile (le traditionnel en forme de tonneau, pas le nouveau style crêpe): deux machines à aimants permanents, d’une puissance maximale de 241 et 342 chevaux, et une machine à induction CA, d’une puissance nominale de 83 les chevaux. Ce dernier est combiné avec l’un des premiers pour fournir une transmission intégrale très efficace car il ne génère pas de traînée électromagnétique lors de la “roue libre” d’un moteur à aimant permanent. Il semble que les plaques métalliques qui sont empilées pour former le stator soient partagées, les moteurs les plus puissants en obtenant plus pour les allonger, leurs enroulements obtenant plus de “tours” et leurs rotors obtenant peut-être plus d’aimants permanents partagés. . Tous peuvent être construits à l’aide d’outils courants et tous les moteurs sont associés à un réducteur et à un onduleur. De plus, GM utilisera une stratégie de contrôle qui ajuste avec précision la puissance d’entrée toutes les 10 millisecondes, augmentant l’efficacité à près de 97 % et offrant un contrôle plus précis lors des interventions de contrôle de la stabilité.

La première vague de produits Ultium regroupera ces trois moteurs dans cinq groupes motopropulseurs : deux des plus gros moteurs couplés pour des performances élevées d’embase, plus des applications à moteur unique pour chacun des trois autres moteurs. (Les applications lourdes et légères sont envisagées pour le plus gros moteur, ce qui nous amène à cinq unités.) Le tableau ci-dessous montre notre meilleure estimation des véhicules qui utilisent quelle(s) unité(s) de puissance.

Système d’exploitation Ulfi

Nous sommes entrés dans l’ère du véhicule défini par logiciel, et les véhicules électriques Ultium seront le fer de lance de GM à cet égard. Ils partageront une version de l’architecture électronique de la plateforme d’intelligence des véhicules de GM, introduite en 2019, qui offre une puissance de calcul ultra-rapide et une connexion cloud résiliente et cyber-sécurisée qui prend en charge les mises à jour en direct, les communications véhicule-à-tout, et Le commerce électronique permet – en gros, il fait que les véhicules se comportent comme des smartphones. L’interface utilisateur fonctionnera sur le système d’exploitation Ultifi. Et parce qu’il est basé sur Linux, il est facile pour des tiers de développer des applications qui – si elles sont approuvées par GM – peuvent fonctionner sur Ultifi.

Ultifi a été conçu pour faire deux choses pour General Motors : fidéliser la clientèle et générer une nouvelle source de revenus. Cela proviendra des abonnements au contenu en streaming, des services de conciergerie et de la vente de mises à niveau permanentes ou de la location de fonctionnalités temporaires sur la durée de vie utile d’un véhicule (beaucoup plus longue que celle d’un véhicule à moteur à combustion interne). En voici quelques-unes prévues pour un éventuel déploiement futur :

  • Autorisation du véhicule avec caméra côté conducteur et logiciel de reconnaissance faciale
  • Fermez automatiquement les fenêtres/toits en fonction des liens vers les prévisions météorologiques locales
  • L’application Planétarium utilise la localisation GPS pour afficher les constellations d’étoiles à proximité sur le ou les écrans d’infodivertissement.
  • Mode santé, qui ferme les fenêtres et active la recirculation de l’air lorsque le pollen est élevé
  • Surveillez la circulation à proximité pour connaître les plaques de glace/glissantes, les nids-de-poule, les obstacles, etc.
  • Paramètres de transmission et de suspension améliorés pour une utilisation pendant les jours de piste

Wall Street montrera-t-elle enfin un peu de respect à GM en réalisant des bénéfices légitimes sur sa gamme de véhicules électriques Ultium – et sans tout l’excès de crédit EV qui soutient le bilan de Tesla ? Probablement pas, mais une entreprise peut rêver.

Combinaisons de moteurs GM Ultium possibles
Famille GM Ultium avec cinq unités motrices
aimant permanent Induction CA
Type de véhicule Hi-Perf Dual Motor RWD Hi-Perf FWD ou RWD Voiture/VUS RWD Voiture/SUV TA Assistance voiture/SUV AWD Sortir*
Performances AWD extrêmes (GMC Hummer EV3) X X 1 000 ch, 1 200 lb-pi
Performance/Travail 4RM (Chevy Silverado EV, GMC Hummer EV2 et Sierra EV, Cadillac Celestiq) X X 510-664 ch, 780 lb-pi
RWD Work (camion de travail Silverado EV, fourgonnettes Brightdrop) X 340 ch, 325 lb-pi
RWD Luxe/Performance (Cadillac Lyriq & Symboliq) X 340 ch, 325 lb-pi
Mid-Luxe AWD (Cadillac Lyriq & Symboliq, Buick Electra) X X 400 ch, 400 lb-pi
Intermédiaire à traction avant (Buick Electra, Cadillac Optiq) X 340 ch, 325 lb-pi
Mainstream AWD (Chevy Equinox, Blazer, entrée Buick) X X 300 ch, 300 lb-pi
TA grand public (Chevy Equinox, Bolt/Trailblazer) X 241 ch, 230 lb-pi
*Estimations; Performances de pointe influencées par l’appariement de la batterie, le segment de marché, les objectifs d’autonomie, etc.

oigari