通用汽车Ultium奥特能平台的三大优势 —— 灵活 & 智能 & 安全
1、Ultium奥特能平台的“灵活”优势Ultium奥特能平台采用了中国本土化技术解决方案，柔性程度很高，从微观到宏观来看，可以提供2种电芯、2种模组、3种电池包。A、电芯：电芯是动力电池包的最小单元，目前Ultium奥特能有两款可选，而且都不是常见的18650、21700圆柱电芯。下图的是方形电池，采用NCM811高镍配方，这意味着能量密度很高（相对622而言），但热稳定性要接受更大的挑战，后文笔者会聊到如何解决。另一种电芯就是软包，采用NCMA四元配方，能量密度会进一步提升。上汽通用表示，Ultium奥特能平台下的电芯支持不同化学配方、电芯封装形式、排列组合，甚至2种不同电量的电芯可以串联可以并联。无论是磷酸铁锂、三元锂电池，还是未来可能应用的锂金属电池、固态电池，都能为其所用。这就比较神奇了，因为不同配方的电芯会有非常不同的充放电特性，甚至电压平台都不同（比如磷酸铁锂才3.2V），所以暂时未弄清楚具体是怎么个组合法，笔者打算在月底或下月初再开一篇聊聊Ultium奥特能平台的电池。B、模组：用N个电芯组合起来，就是模组，这是高压电池包结构的二层，通用Ultium奥特能提供了2种模组方案。下图的是方形电池组成的模组，这是12枚方形电芯组成的模组，外尺寸是同一规格的。我们还可以通过剖面看到里面的物理结构和电控单元，那些“400m足球场缩小形状”就是每一枚方形电芯的顶端中部，往前文翻3张图你就能看到原样，看完之后你就知道电芯是横着放进去的。C、电池包：用模组拼合，就可以成为高压电池包。Ultium奥特能平台提供了三种电池包方案，分别使用8模组、10模组、12模组自由组合。不同数量的模组可以实现不同等级的续航与性能配置，这相当于汽油机时代的1.3T、1.6T、2.0T（这个类比传神不）。因为模组的尺寸完全相同，所有零件接口100%共用，三种电池包零件共用率高达约80%。电池包柔性化程度大幅度提升，Ultium奥特能平台可以随时替换、升级电池模组，可轻松支持功能的升级和电芯配方的优化。D、电驱系统：除了电池包的灵活特性之外，Ultium奥特能还提供了驱动系统的灵活特性，可以通过在不同轴安装不同动力等级的电机，实现多元化驱动形式，一共3套电驱系统组成7种驱动组合。前驱、后驱、四驱，什么都能做。左驱？别闹。下图就是一台前置的驱动电机，与多数主流车企一样，通用也是高度集成了电驱单元（电动机、逆变器、减速器、冷却系统、电机控制器、充电控制模块等）。下图是一台后轴电机。驱动系统还有4种驱动模式，包括前驱，后驱，经济四驱，性能四驱。2、Ultium奥特能平台的“智能”优势Ultium奥特能平台的智能不是某些造车新势力胡乱整的网络K歌概念，这是一种电控技术的升级，把传统的BMS升级为Ultium奥特能平台业内首创的无线电池管理系统（wBMS），开发空间和技术灵活性得到大幅提升，配合通用汽车全新一代VIP智能电子架构，将支持更精细化的系统管理和功能的迭代升级。为何BMS要用无线的呢？简单啊，大家用过真无线耳机对吧？优势理解一下：方便方便还是方便，没线就不会被自己犯傻夹断线材，与智能终端之间的兼容性也强了一大截。下图是正在进行无线通讯测试的Ultium奥特能电池：为什么之前不用无线呢？因为贵且技术不成熟，现在已经解决了，如今无线电池管理系统可以使电池包减少90%的线束，减重的同时增加了体积能量密度，提升了续航里程，更少的硬线连接和接插件使用也将带来更低的故障率，提升系统安全性。配合VIP智能电子架构，无线电池管理系统的远程迭代更新成为日常。此外，在生产端，电池包的生产工艺获得大幅简化，电芯的无线通讯能力提升了电池自动化装配的效率和质量。在回收端，无线电池管理系统还为电池的回收带来很多裨益，让电池可实现便捷的二次利用。3、Ultium奥特能平台的“安全”优势好了，接下来是全文重点，我们来聊聊电池安全。Ultium奥特能平台与本土供应商共同研发的三元锂电芯优化配方，提升了10%的热稳定性，具备低衰减、长寿命的优势，40分钟内便可完成快充。正极采用纳米级包裹，加上定向掺杂过渡金属原子，比基础配方的热稳定性提升10%。负极采用最新材料和优化工艺搭建高速离子通道，进一步延长电芯工作寿命并支持全生命周期的快充。依托实时智能监控系统、纳米级航天材料气凝胶、安全阀和排气通道的专利设计、防拉弧设计、集成式全独立液冷系统、气凝胶防火毯等7重保护，Ultium奥特能电池实现了行业领先的热稳定性能，且支持全生命周期快充而对电池容量几乎没有影响。1、实时智能监控系统：三重传感器，24小时不间断、高频率监测，自动控制温度，这是监控的中枢。2、电芯间隔热墙：航天级隔热材料新一代气凝胶，有效降低电芯之间的温度传递。3、抑制热扩散专利设计：独特的“安全阀+快速排气通道”设计，快速降温，抑制电芯热失控时的热量扩散，也就是降低“链式反应”的可能性。4、模组集成式液冷系统：模组底部集成独立液冷板，与传统整包式液冷板设计相比，新系统的换热效果提升10%左右，也使电池寿命整体提高约15%。5、后置大面积防爆阀：一旦热失控立即进行快速散热，为整包降温。6、乘客舱保护：电池包上盖内置气凝胶防火毯，防止热量向乘员舱扩散，毕竟热都是往上走的。7、防拉弧设计：高压元器件在电芯热失控后可以防止拉弧（气体放电）。此外，Ultium奥特能电池还会在遇险时主动放电确保救援安全，受到剧烈碰撞5秒内完成主动放电，跟飞机迫降放油是一个道理，可以提升冗余度。我在此前的文章中提到过，满电的高压电池包是非常危险的，就是一个装满了汽油的铁桶。因为Ultium奥特能电池采用了通用汽车全球统一标准，高于国标的设计和试验标准，电池热扩散测试的初始温度更高（国标＞0℃，上汽通用汽车＞45℃），经历了电、热、化学、安全、耐久、振动、性能等全面考验，累计测试达320万小时以上。接下来聊一下物理结构。Ultium奥特能平台可以全方位满足电压、电能、物理防护、电力系统负载端绝缘的电动车五星安全的设计标准。通用对其进行了非常多的严苛测试，在满足国家法规和C-NCAP等要求的基础上，增加底部球击工况、过铁轨工况等复杂工况场景的测试。下图的Ultium奥特能高压电池包正在台架上接受振动测试。上汽通用还使用了高于国际和国内的柱撞标准，模拟从A柱到C柱连续多位置进行柱撞，因为侧撞面是整车最薄弱的部位，吸能的缓冲空间极狭窄，多数车企不敢做这种操作。全新电池物理防护架构采用高强度的“井”字形框架结构，超高强度钢占比37.5%，高强度钢占比约61%，整包的抗挤压性能为国标要求的3倍，此外还有IP67防尘防水和IP6K9K高压喷水防护的密封等级。下图：1、电池包内的横梁与上盖总成侧边防护梁采用1500MPa超高强度钢材。2、托盘总成采用10000MPa底部防护。因为拥有如此硬核的电池壳体，整车的抗扭刚度提升约45.8%，对整车安全有促进作用的同时，也可以提升操控极限。电池性能测试台架Ultium奥特能平台达到了行业系统功能安全最高等级ASIL-D，不过这个等级代号大家可能比较陌生。这个标准来自2011年发布的《道路车辆功能安全标准》 ISO 26262，为汽车上电子/电气系统的功能安全设计提供指引。ISO 26262标准当中，其中一个步骤是对系统进行危害分析和风险评估，标准为“汽车安全完整性等级”（ASIL，Automotive Safety Integration Level），从低到高分为A、B、C、D四个等级，跟各位学校和公司绩效评级是相反的，ASIL-D在车辆安全当中是最高级。结语上汽通用的底气在哪里？在500亿人民币这里，有钱就是可以为所欲为，拿着燃油车产品线的利润使劲补电动车产品线的研发成本黑洞，总有补齐的那天。到2025年，通用汽车将在全球推出超30多款纯电动车。按照惯例，通用吹出去的牛总能实现，跟大众丰田一样。 免责声明：以上观点仅代表作者个人看法，与本平台无关。文档版权归太平洋汽车网及作者黄恒乐所有。资料仅供学习参考，切勿用于商业用途，如涉及版权问题，请第一时间告知我们删除来源：电动新视界
