El Cadillac Lyriq es uno de los primeros vehículos en utilizar la plataforma Ultium de GM. Este sistema de tren motriz ahora es la base de todos los vehículos eléctricos actuales y futuros, con la excepción del anterior Chevy Bolt EV. Después de conducir el Lyriq y gustarme mucho, me interesaron los detalles exactos del paquete del vehículo y el sistema Ultium más grande. Por eso entrevisté a Jerry Beemer, quien dirige el equipo de sistemas de propulsión de vehículos eléctricos de GM. Si quiere saber todo sobre este sistema, hasta las células individuales, ha venido al lugar correcto.
| 2024 Cadillac Lyriq AWD | |
| Química de la batería | NMC (3,6 V – 3,7 V nominales) |
| factor de forma celular | bolsa |
| Capacidad celular | 103 Ah (~371 Wh) |
| Número total de módulos | 12 |
| Configuración del módulo (serie, paralelo) | 8S 3P |
| Configuración del paquete | 96S 3P |
| Tensión nominal de embalaje | ~345V |
| Capacidad de embalaje calculada | ~106,79 kWh |
| Capacidad de embalaje oficial utilizable | 102 kWh |
La plataforma Ultium actualmente consta de paquetes compuestos por los mismos componentes básicos. El corazón de este sistema es la celda de batería Ultium, una bolsa larga y delgada de 103 amperios-hora (Ah) que utiliza un derivado de la química de níquel-manganeso-cobalto (NMC). Eso significa un voltaje máximo de alrededor de 4,2 V y un voltaje nominal de alrededor de 3,6 V. Según se informa, el próximo Chevy Bolt se basará en la misma plataforma, pero utilizará química de fosfato de hierro y litio. Esto significa que el voltaje máximo de la celda es de alrededor de 3,65 V, mientras que el voltaje nominal es de alrededor de 3,2 V.
Celdas de batería GM Ultium de 103 Ah
No está claro si estas células adoptarán la misma forma que las actuales células Ultium, pero Beemer me dijo que la célula en sí no es vital para la plataforma. En China, por ejemplo, “vendemos Lyriqs con un paquete basado en módulos como el que tenemos hoy, pero es una química diferente, un factor de forma diferente de las latas prismáticas en estos paquetes”, dijo Beemer.
En otras palabras, cosas importantes como el sistema de gestión de la batería, el diseño del paquete centrado en módulos y otros detalles como la forma en que los componentes electrónicos de potencia se comunican entre sí hacen de Ultium lo que es. El sistema no está definido por la celda de 103 Ah que utilizan la mayoría de los vehículos eléctricos norteamericanos de GM.
Hablando de celdas, se conectan 24 celdas a cada módulo del Lyriq en una configuración 8S 3P, lo que da un voltaje nominal del módulo de alrededor de 29 V. Cada módulo está conectado en serie para lograr la configuración del paquete 96S de Lyriq. Este detalle contradice la confianza de GM en su arquitectura de bajo voltaje. Para aumentar el voltaje, sería necesaria una revisión del diseño del módulo. Por esta razón, es probable que los vehículos con menos módulos que el Lyriq funcionen a un voltaje más bajo.
El Hummer EV usa las mismas celdas y módulos, sin embargo, la configuración del paquete de este monstruo es 96S 6P: esencialmente dos paquetes Lyriq apilados uno encima del otro. El Hummer alimenta sus motores a 400 V, pero se puede cargar a 800 V gracias a contactores que conectan las dos mitades del paquete en serie, creando efectivamente un diseño 192S 3P.
La batería del vehículo eléctrico Hummer
Con respecto a alimentar el tren motriz a este voltaje más alto, Beemer dijo que el fabricante de automóviles “consideró 800 voltios… en el contexto de la fabricación a gran escala”.
Sin embargo, al menos por ahora, GM no cree que los voltajes de accionamiento más altos sean una pieza crucial del rompecabezas. “[I won’t] Digamos que nunca llegaremos allí”, me dijo Beemer, pero señaló que reducir costos aumentando el volumen de producción era un primer paso más importante.
Obviamente, el voltaje más bajo no afecta las tasas de descarga del sistema. Aunque la batería del Hummer funciona en el rango de 400 V, aún puede ofrecer una potencia máxima de 745 kilovatios (1000 caballos de fuerza). Lógicamente, el AWD Lyriq puede proporcionar una potencia máxima de alrededor de 373 kW (500 CV) con la mitad de módulos.
El Lyriq se puede cargar de forma continua en una estación de 190 kW. Calcular un voltaje de carga máximo es difícil porque GM es comprensiblemente cauteloso a la hora de revelar el buffer de voltaje de carga y descarga de la celda Ultium; a otros fabricantes de automóviles que desarrollan paquetes de baterías les gustaría saber tal cosa.
Este buffer es la diferencia entre la capacidad de empaque calculada a un voltaje pico conocido, derivada de la química, y la capacidad utilizable indicada por GM. Para ser precisos, no cada celda se carga a su valor máximo de alrededor de 4,2 V y no se descarga a su valor mínimo de 2,0 V a 2,8 V, principalmente por razones de durabilidad y seguridad. Una estimación máxima de 4,1 V significaría un voltaje de carga de 393,6 V.
En cuanto a la carga repentina en el frenado regenerativo, el Lyriq puede entregar hasta 240 kW, lo que refleja la confianza de GM en el sistema. Si fuera conservador, no veríamos valores de frenado regenerativo mucho más altos que la tasa de carga sostenida del paquete.
Será aún más interesante ver de dónde obtiene el fabricante de automóviles estas tasas de carga/descarga en el Lyriq V, que es una versión de rendimiento del automóvil sobre la que se ha especulado mucho. Es probable que esto aumente aún más estos límites de carga/descarga, posiblemente sin reemplazar la celda central.
De hecho, Beemer dijo que el fabricante de automóviles aún no ha aprovechado “todo el potencial” de la unidad. En el caso de GM, esto significa determinar la física de lo que debería sucederle a la celda/módulo/paquete bajo ciertas condiciones y correlacionar esa información con los datos de prueba.
“La mayor parte de nuestro trabajo en este momento es de naturaleza analítica y luego está respaldado por algunas pruebas de validación clave”, dijo Beemer.
Si bien GM utiliza su celda de 103Ah en el módulo 8S 3P en la mayoría de sus vehículos eléctricos, los datos de las pruebas pueden indicar que son posibles diferentes configuraciones. Cuanto más impulse el fabricante de automóviles la electrificación, más potencial podremos desbloquear en cualquier factor de forma que parezca ideal, ya sean bolsas, celdas cilíndricas o latas prismáticas.
Un momento apasionante en el mundo de los vehículos eléctricos.