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奧特能 通用汽車的秘密武器

迄今為止,汽車的研發製造主要歷經四大過程:手工作坊、流水線、平臺,到現今的模組化架構平臺,手工作坊和流水線大家應該很好理解,那麼平臺的定義是什麼呢?平臺其實並不是單指車輛底盤的平臺,而是在新車研發過程中使用相似的零部件的公共架構,主要包括髮動機、變速箱、地盤、下車體、電氣系統等,它可以研發和生產不同外形和功能的新車型,而模組化平臺則是將這組架構按照模組進行整合並提高零部件通用率後的產物,擁有透過調整不同模組生產不同定位和級別車型的能力從而實現同平臺跨車型和跨級別生產。

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對於廠家而言,雖然一個平臺的開發週期和經濟成本都很高,但是卻有利於後期的成本降低,縮短研發週期以及質量標準的統一。在新能源大肆橫行的今天,通用汽車公司之前也在自己的燃油平臺上加上了智慧化,電子化更高的設計,但畢竟還是“油改電”,不是純種的電器化新平臺開發,難免容易被人拿出來說三道四,要真正打造一輛純粹的電動車,就一定要“從0到1”重新搭建一個適配電動車結構特性的平臺,上汽通用汽車新能源技術體系作為通用汽車全面電動化的基石,透過充分整合與母公司雙方的經驗積澱和優勢資源,在2021年9月14日,佈局了上汽通用汽車奧特能超級工廠,泛亞汽車技術中心新能源試驗大樓和廣德電池安全試驗室,具備了從技術研發、試驗驗證、生產製造到本土採購全鏈路的新能源完整體系能力。

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在燃油時代,發動機,地盤,變速箱稱為傳統油車的三大件,到了純電時代呢,變速箱不再是必要的元件了,發動機也由內燃機轉變成了電動機,能源從燃油變成了電池,所以電機,電池,電控,也就成了電動車的三大件,也就是大家常說的“三電”,凱迪拉克Lyriq是奧特能平臺下第一款國內車型,反之奧特能也可以理解為Lyriq的三大件,通用官方其實也把奧特能分為了三大部分,分別是奧特能電池,奧特能電控,奧特能電驅。我們今天主要就從電池的安全,電控的智慧,電驅的效能這三方面展開了解奧特能。

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一·安全

與其它品牌一樣的是,安全也是上汽通用汽車開發新能源產品的核心準則,奧特能電動車平臺滿足ASIL-D系統安全最高等級(ASIL指汽車安全完整性等級,A為最低,D為最高)的同時,平臺還按照電壓、電能、物理防護、電力系統負載端絕緣電阻的四重電動車五星安全評價的設計標準進行開發。奧特能平臺的安全具體由以下四大層面組成。

遠超國標的開發和試驗標準

奧特能平臺的電池開發和測試在嚴格遵循了通用汽車全球新能源車相關標準下,試驗條件還遠高於中國新能源車的國標。例如電芯選料,採取100%電芯DCR(直流內阻)檢測,基於不同使用場景,試驗累計測試達320萬小時以上。電池包跌落試驗國標要求是1M,奧特能為2M;擠壓試驗國標是100kN並且不起火、不爆炸,奧特能300kN時滿足不起火、不爆炸,且無嚴重變形;針刺試驗國標要求電池包溫度>0℃、剩餘電量>95%,而奧特能做到了溫度>45℃ 剩餘電量>97%(剩餘電量越高,熱失控風險越高)。電池包振動試驗的時長是國標的近3倍,鹽霧試驗的時長是國標的20多倍,電芯溫溼迴圈次數是國標的90多倍。

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2。專屬電芯配方:與其他車企電芯直接由供應商提供不同,通用在電芯設計階段就深度參與電芯化學體系設計和效能開發,奧特能平臺採用的電芯基於通用汽車全球統一的安全與效能標準,聯合本土供應商在811 NCM基礎配方上研發出的專屬最佳化配方,具有高熱穩定、低衰減、長壽命的特性。電池正極採用當前已量產的最高能量密度811三元,與高容量石墨負極相結合,不僅增加了電量,原位搭建的導電離子環還增加了電量的傳輸速率。由此,電芯的工作壽命得到了進一步延長,且能滿足全生命週期的快充而對電池壽命基本無影響。

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3、七重核心電池熱管理技術

電芯間隔熱牆使用加厚設計的奈米級航天材料氣凝膠,能有效降低電芯間熱量傳遞。當電芯單體熱失控時,透過快速排氣通道,可快速排出高溫氣體。每個模組都配置了專利設計的整合式獨立液冷板,比起業內常見電池包集中式液冷板設計,換熱效果提高約10%。電池上蓋內建氣凝膠防火毯,對乘員和整車進一步保護。後置大面積防爆閥,與模組和整包的快速排氣通道相結合,可以迅速排出高溫氣體。電池包內部的高壓元器件,具備在電芯熱失控後防止拉弧設計。車端採用氣壓、溫度、電壓三重感測器, 24小時不間斷、高頻率的監測電池包和電芯狀態。雲端資料平臺基於電池全生命週期資料,能夠提前識別電池析鋰、內短、鼓脹、漏液等熱失控隱患,並提供周級別的電池健康異常預警。

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4、全新電池物理防護架構

全新一代高強度電池殼體採用高強度井字形結構,並以多根1500MPA 超高強度鋼橫樑進行加固。高強鋼應用佔比約61%,超高強鋼應用佔比37。5%,後者與飛機起落架、固體燃料火箭發動機殼體同款,殼體對整車的扭轉剛度提升約45。8%,整包的抗擠壓效能為國標要求的 3 倍。

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二·更智慧

1。奧特能平臺還有一個最大的不同那就是業內首創的無線電池管理系統(wBMS),在此係統的加持下,可減少電池包內90%的線束的同時還能減少大量聯結器和接外掛,因為線束過長本身就是對傳輸可靠性、傳輸損耗以及電氣安全的重大挑戰,奧特能的無線電池管理系統大大降低傳統線束老化帶來的風險,眾所周知,電動車起火很大一部分原因是線束老化或者異常導致的。奧特能在使用端極大的降低了故障率,從而提升系統執行的質量和壽命;在生產端也簡化了電池的裝配流程,從而提升整包的生產質量及效率,降低了售後維修中模組的更換難度。

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2。線路少了,功能可沒少,由於無線管理傳輸的高速、高效、高精度,奧特能平臺在未來可以實現根據主機廠的需求,實現同一個電池包中高能三元鋰與磷酸鐵鋰混合任意組合,而且一個模組內也可以高低搭配組合。演算法可以適應這些變化,並細化到每一個電芯進行獨立控制。同時無線電池管理系統和“車-雲”兩端相結合的電池健康智慧監測系統組成,能夠提供更主動、更實時的、防患於未然的電池健康風險管理。新開發的BEV HEAT高效綜合熱管理系統,可根據電池的實際溫度、環境溫度以及乘員艙空調需求等因素,對電池和乘員艙進行合理的能量分配,實現舒適性、駕駛品質、能耗、電芯壽命及電池安全間的最優解,後期還可透過深入底層軟體的OTA升級,不斷最佳化管理模式。

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三·更效能

快,已經是當代電動車的標籤和基本素質,奧特能電動車平臺支援多種電池和電驅組合方案,滿足不同續航里程、不同驅動形式、不同效能的產品,可覆蓋轎車、SUV、MPV、皮卡等不同軸距和尺寸的各類造型需求。奧特能電動車平臺採用了高效模組化驅動系統,根據車型不同,提供了前驅主力電機、後驅主力電機和後驅輔助電機3種功率的電驅單元,釋出不久的悍馬HEV也是基於奧特能平臺打造。

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相比其他電驅系統,奧特能電驅技術的領先性就在於電機採用扁線降低繞組電阻提升電機峰值和持續效能,同時採用自粘鐵芯提升電機效率和NVH水平。另外所有奧特能平臺電驅單元的電機和減速箱均採用油冷方式,比起業內常見的水冷形式,電機採用定子噴淋冷卻結合轉子甩油,無需設計冷卻水套,外徑尺寸小,可以帶來更大的體積功率密度,提升了系統綜合效率。

最後就是關於補能體系,泛亞在電動車開發前期就進行全場景的充電分析,從車端、樁端、使用者行為端來分析和判斷影響充電過程和效果的因素,籍此開發了充電異常檢測演算法,進行臺架系統和整車級別的主動故障注入測試;同時,還對充電樁市場佔有率TOP10的運營商品牌進行充電融合測試,實現主流充電樁品牌的全覆蓋。核心目標是主動標記有問題的充電樁點,避免客戶踩坑;並對穩定性差的補能充電樁也能更好地做到相容幷蓄。

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總結:平臺最終的產物是產品,那麼凱迪拉克的Lyriq作為奧特能平臺的先鋒,帶領通用汽車走入了純電新紀元,它是一個勇敢的開始,全新的設計語言和概念,百年車企的積澱和傳承,是否真的能一鳴驚人,期待後期能在Lyriq的動態試駕中找到答案。