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如何做到「让电动车生来更强」 解读奥特能电动车平台技术
新出行原创 · 百科

2022 年 7 月 25 日,上汽通用汽车采用线上直播的形式,以「奥特能电动车平台技术公开课」为主题给大家上了一课。

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从主题就可以很清楚的知道,这一次公开课是围绕「奥特能电动车平台」展开,其主要目的也就是为了让大家对于该平台由更清楚的认知。

在全程听完这场公开课后,我们就来简单的聊一聊这个「让电动车生来更强」的奥特能平台是如何做到生来更强?它依靠的是什么?

关于奥特能电动车平台的优势,官方用了三点总结,分别是「更安全、更智能、更性能」。接下来我们就从这三个维度展开的聊一聊。

更安全 没什么比安全更重要

安全一直都是车辆的头等大事,车企对于安全的追求是理所应当的,但不同的车企有不同的安全标准。

在电动车领域,除了有制动控制系统、主/被动安全系统、转向和车身控制系统外,还有高压系统和电池系统,这些系统的存在也就可能有潜在的失效安全问题。

特别是在谈论到电动车型时,很多用户担心的就是高压系统在某些极端情况下可能面临起火的问题或者是驻车系统安全等问题。

针对这些安全问题,奥特能电动车平台给出的解决方案是从系统安全解决这些问题。

1 、从系统安全角度出发 满足 ASIA-D 级安全标准

在直播中官方人员表示:“上汽通用汽车是国内实打实的把系统开发落地的公司之一,上汽通用汽车所做的安全开发是包含且远远超过功能安全范畴的。”

他们将系统安全和主动安全、碰撞安全一起构成一套非常完整的奥特能平台的整车安全体系。

在 ASIA (汽车安全完整性等级)体系评测标准里,奥特能的系统安全是达到了 D 级别,也就是最高等级。从别克微蓝 6 、微蓝 7 到凯迪拉克 LYRIQ 锐歌都是满足系统安全当中的最高等级的。

要满足 ASIA-D 级是需要同时满足三个要求;

  1. 对于单点失效或多点失效的诊断覆盖率要大于 99% ;
  2. 针对每个潜在的危害至少具有三条独立的安全保护;
  3. 在产品的全生命周期内,系统失效率小于 10^(-8) 每小时。

因此这也是为什么在直播中,上汽通用汽车的官方人员会说:“上汽通用汽车对于产品的系统安全进行了行业内最高规格的把控”。

同时在系统验证环节,上汽通用汽车会基于整车最恶劣的场景有可能存在的最恶劣的场景做为上汽通用汽车的实验标准,这个标准也会高于国际和国内的各项测试验证要求。

奥特能电动平台正是基于这些安全要求去开发的。

2 、从电芯安全系统角度出发

除了从系统安全角度出发,奥特能平台在电池安全系统方面也有一定的考量。包括一流的开发和验证标准、专属的电芯配方、 7 重电池包热管理技术、强化的电池物理防护架构。

首先是电芯方面,这一次奥特能平台的电池是联合本土供应商打造,在 811 基础配方上形成了自己的专属配方,具有高热稳定性、低衰减和长寿命的特点。

包括电池正极采用了高能量密度三元 811 体系、原位涂层包裹搭建核壳结构、定向掺杂稀土元素铆钉游离氧,相较于基础配方的 NCM 811 ,这套可以将热稳定性提高 10%;

负极采用了高容量石墨( 335mAh/g )、原位搭建快速离子导电环、颗粒极配消除电极阶梯浓度,这样的方式可以更好的实现快速移动,实现锂离子快速移动后支持全生命周期的快充。

在电池灵活性上,奥特能平台不仅仅支持磷酸铁锂和三元锂电池,甚至是未来的固态电池都可以在奥特能平台中得到一个很好的应用。甚至不限于形式,包括方壳、软包、刀片,甚至圆柱都在研究之列。

电芯

除此之外,上汽通用汽车还会深度参与到电芯的设计与开发中去。

在电芯的开发中,上汽通用汽车会根据整车使用习惯和使用场景以及产品定位来从材料体系、性能表现、设计及制造工艺、安全滥用以及成本控制等五个维度来眼科严苛打造。

针对电池安全问题,上汽通用汽车也会采用全面严苛的电芯性能评价标准,从基本物性、电化学性能、循环耐久、法律法规以及安全滥用等五个标准维度去评估电池安全。

目前,累计测试时长已经达到了 320 万小时。

最后在电池筛选方面,奥特能平台的电池筛选采用了 100% 的直流内阻( DCR )检测。

DCR 是一个体现电芯物理特性以及性能体现的一个参数, DCR 全检可以保证制作过程中的杂质移除、焊接的一致性以及电池性能和下线品质的一致性。

这样的好处就是不会因为某一个电芯发挥的较弱而产生的木桶效应,也可以延长电芯的使用寿命。

另外,在电池包推出市场之前,上汽通用对于电池包也会进行热扩散的测试和震动挤压等各种测试,整个测试标准比较严苛,有着超过国标 2.X 倍的的震动时长和 3 倍的挤压力度等等。

3 、 七重电池热管理技术

除了内部电芯的安全问题之外,电池包同样需要有一定的安全防护。

针对奥特能电池平台的电池包安全问题,奥特能平台电池从模组到整包带来了七重核心电池热管理技术。

电芯间隔热墙采用新一代气凝胶

首先是电芯与电芯之间的热量传递问题,奥特能电动平台的电池包采用的是航天级纳米材料的新一代气凝胶。

气凝胶是比较轻的一种固定,它其中是有 99% 以上都是空气,电芯失控以后可以依靠气凝胶及时的把热量屏蔽在隔壁电芯,阻挡热量传播来确保隔壁电芯的安全。

除了安全之外,电芯在充 / 放电时会有膨胀收缩的情况,利用气凝胶的特性可以确保整个大面受力是完全均匀的,也就可以确保内部极片与极片之间的状态完全保持一致,从而实现性能的一致性。

集成式液冷系统

其次就是水冷系统方面,水冷系统在日常使用中扮演一个非常重要的角色。

奥特能电动平台采用了和模组集成,单个独立的水冷板集成系统,相比于大板集成系统,独立集成的水冷板系统在散热效果方面可以提升 10% 。

同时液冷系统通过独特的流量控制,可以控制电芯间的温差在 1 摄氏度,确保了电芯老化的一致,提升了电池寿命。

 “ 车 - 云 ” 两端相结合的电池健康监测系统

车端采用气压 / 温度 / 电压三重传感器, 24 小时不间断、高频率的监测电池包和电芯状态,一旦检测到失控风险会主动采取快速冷却以控制热扩散,保障安全。

云端数据平台基于电池全生命周期数据,能够提前识别电池析锂、内短、鼓胀、漏液等热失控隐患,并提供周级别的电池健康异常预警,防患于未然,为客户带来更主动、更智能的电池健康风险管理。

除此之外,另外四重核心电池热管理技术分别是抑制热扩散技术、模组和整包的防火设计、后置大面积防爆阀和防拉弧技术,实现从模组到整包的全面监测管理。

3.4 、 物理结构进一步防护

除了对电芯、电池组的内部安全防护之外,针对整包电池组的物理结构防护也不可少。

奥特能平台采用了高强度电池壳体,电池外壳采用了高强度井字型结构,搭配上多根 1500MPA 的超高强度钢横梁进行加固。

其中 12 模组是采用了 5 根横梁; 10 模组采用的是 4 根横梁; 8 模组采用的是 3 根横梁。同时,上盖总成采用 1500MPA 超强侧边防护梁,托盘总成采用 1000MPA 的底部防护。

61% 的高强度钢和 37.1% 的超高强度钢让整个电池包的抗挤压性能达到了国标要求的三倍。在 A 柱、 B 柱、 C 柱不同的位置都做了柱碰模拟测试。

更智能 无线通讯的电池管理系统

其次就是“更智能”,在智能化方面,奥特能纯电平台给人留下最深印象的就是无线通讯的电池管理系统。

过去的电池包内部信息传输依靠的是线束的连接从而进行信号传输,大量的线束在长期的使用中可能会存在线束老化的问题。

为此,奥特能平台推出了无线通讯的电池管理系统。

无线也就意味着各个电池模组之间无需通过通信线 “ 联系 ” ,而是各个模组 “ 独立管理 ” ,单个模组可以独立监控与管理,一方面我们可以针对性的对单个模组的温度、热量等监控,与云端数据做融合。

另一方面也可以独立完成回收、替换甚至 OTA 升级,可以说从单个模组上实现了 “ 车电分离 ” 。

单独拆卸

根据官方的数据我们看到,无线电池管理技术将直接减少 90% 的线束。并且针对无线通讯安全方面,采用 3 种加密算法及密钥管理保护用户隐私,使车辆免受恶意攻击。

另外,当有模组出现热失控并导致该模组的 CMU 无线通讯管理单元失效时,失效模组周边的 CMU 无线通讯管理单元将会主动唤醒电池管理模块进行急速冷却,实现全天候无死角的热失控监测。

除了无线通讯的电池管理系统外,奥特能纯电平台还搭载了全新开发的 BEV HEAT ( Harmonized Enhanced Advanced Thermal System )高效综合热管理系统。

从官方公布的信息来看,该系统可根据电池的实际温度、环境温度以及乘员舱空调需求等因素,对电池和乘员舱进行合理的能量分配,实现座舱舒适性、驾驶品质、能耗、电芯寿命及电池安全间的良好调配。

更性能 三种功率的电驱单元

聊完了“更安全、更智能”后,接下来就是奥特能平台三大优势的最后一个“更性能”优势。

作为平台化的一大亮点,奥特能平台可以基于模块化的电池和电驱,根据不同市场需求与产品选择不同的电池方案,以此来实现不同的布局与续航里程需求。

首先是电驱单元方面,奥特能平台提供三种功率的电驱单元,分别用于前驱主力电机、后驱主力电机和后驱辅助电机。

目前已经亮相的凯迪拉克 LYRIQ 锐歌的后驱版本车型采用 3 合 1 的电驱单元,峰值功率 255kw ,峰值扭矩 440Nm ,最大驱动电机系统效率可达 96% 。

另外在驱动电机冷却形式上,所有奥特能平台电驱单元的电机和减速箱均采用油冷方式,采用内置油泵,可主动喷油进行润滑与冷却,提升了系统综合效率。

除了凯迪拉克 LYRIQ 锐歌之外,奥特能平台可以满足不同续航里程、不同驱动形式、不同性能的产品,可覆盖轿车、 SUV 、 MPV 、皮卡等不同轴距和尺寸的各类造型需求。

通过高集成化,可以实现 8 合 1 的高度集成,包括成电机、减速器、电机控制器、充电控制模块等 8 个重要的零部件,而这样的好处不仅带来了结构化的减重,同时还能带来更为可观的体积和重量功率比,紧凑的结构也能够更灵活的布局。

编辑总结:

在奥特能电动平台发布之后,我们对于奥特能电动车平台有了基本的了解,也知道在这个平台之下,通用汽车将会推出更多的纯电专属产品。而这一次 「奥特能电动车平台技术公开课」后,我们更进一步的了解到通用汽车对于安全的了解,那种从里到外的对安全的极致追求。

因此在安全方面,我相信这些老牌传统车企一定是有一套属于自己的严苛且完整的流程,更好的助力「让电动车生来更强」。在这份安全的背景之下,我们也希望通用汽车可以带来更多具有让人眼前一亮的新能源产品。

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