真「多位一體」純電平台,通用奧特能如何以技術開拓未來?

2022-07-28   汽車葫蘆圈

在燃油車時代,「平台」所指代的,一般是機械構造的基礎。比如一輛車的底盤結構、車身結構和相關的模塊化結構等。然而,在進入到電動化時代之後,車企們為「平台」二字賦予了更多的解釋。

除了底盤、車身等機械層面的結構外,新能源造車平台,還涵蓋了電池系統、電驅系統、電子電氣架構等一系列的「周邊」。因此,造車平台的素質如何,幾乎也直接決定了車輛的表現是否出色。

那麼,什麼樣的新能源平台,才能真正算得上優秀呢?

作為國內的一線合資廠商,上汽通用就針對當下以及未來的需求,帶來了Ultium奧特能平台。基於這一全新的純電平台,上汽通用能否適應電動化時代的快節奏?在奧特能電動車平台技術公開課中,我們尋得了答案。

優秀平台的基礎,是將安全工作搞到位

新能源汽車步入發展的快速路,也差不多十年有餘了。其實對於消費者來說,阻礙大家購買新能源車最大的問題,並不是續航或者補能,而是車輛的安全性問題。特別是在這兩年以來,我們聽聞到不少電動車起火、燃燒的事故。每一場事故的背後,都令人心驚。

因此,通用汽車在打造奧特能平台的時候,最先解決的,就是電動車的安全問題。

那麼,在打造這一平台的過程中,通用汽車採用了哪些技術?接下來,我們從純電動車起火燃燒的誘因一條條說起,看一下奧特能平台是如何逐個擊破的。

第一,碰撞導致的電池起火燃燒。

這個很好理解,在鋰電池經受劇烈碰撞後,由於結構的改變,很容易導致電池起火甚至爆炸。電動車要想避免這一起火的原因,沒有一點可偷懶的地方,唯有在結構上加強再加強。

為此,上汽通用在打造奧特能平台的時候,優化了電池殼體的強度。具體來看,奧特能平台的電池外殼,採用了高強度井字形結構,並且採用1500MPA 超高強度鋼橫樑進行加固、1000MPA強度的托盤進行底部防護。簡單來說,相當於給電池外部增加了鋼鐵俠的「振金」外殼,保障車輛碰撞時不會影響到電池結構。

第二,電池化學性質太活潑,導致電池起火。

簡單來說,就是鋰電池內部的物質,「沒事兒就喜歡亂蹦躂」,結果「蹦躂瘋了」,自己控制不住自己,就發生起火燃燒事故了。

想要解決這一問題,需要從電芯的配方入手。通用的工程師們在開發奧特能平台電池系統的時候,整個電芯的設計開發由通用汽車、上汽通用汽車、泛亞汽車技術中心和電芯供應商共同完成。上汽通用聯合本土供應商在811 NCM基礎配方上研發出專屬優化配方,並且經過320萬小時的試驗測試,確保電芯具備了高度的穩定性,從而更加安全、壽命更長。

第三,電池管理系統「管不住」導致的熱失控起火。

在每一輛電動車上,除了電池之外,還有電池管理系統(BMS),這一系統最大的作用就是監測電池的狀態,比如溫度、電壓等,並且通過自己特定的手段,讓電芯在適宜的溫度和電壓區間運行,如果超過了限定值,系統則會觸發安全措施。可見,如果電池管理系統不夠強大的話,車輛倒是很容易出現自燃的風險。

針對電池管理系統,奧特能帶來七重核心電池熱管理技術。在軟體方面,這一平台採用了「車-雲」兩端相結合的電池健康監測系統,細化到每個電芯的狀態,都可以在全天候進行監測;在維護方面,這套電池管理系統採用了集成式液冷系統,可以讓每一顆電芯都在適宜的溫度和電壓環境下工作;而在應急保障方面,電芯間隔熱牆、抑制熱擴散等技術,可以在某一個電芯出現問題之後迅速切斷電芯單體,並且在熱失控後迅速放電,避免電池起火燃燒。

從結構到配方,再到軟硬體層面的電池管理工作,奧特能平台的基礎,就是讓純電動汽車的運行更加安全。只有把安全的技術打好,才能去優化其他層面的東西。

更強大的智能技術,讓電動車充滿更多可能

之前我們已經提到,在進入電動化時代後,車輛的平台,不僅僅是物理結構層面的承載體。進入到電動化時代,與之一同而來的更是智能化、網聯化時代。此時,車輛要想擁有更加智能化的表現,就需要從底層平台入手,為高度智能化的發展提供基礎。

在首款奧特能車型——凱迪拉克LYRIQ銳歌上,我們可以體驗到智能座艙、高階智能輔助駕駛帶來的便利。

而這樣的智能化體驗,離不開奧特能平台在底層構建的智能基礎。

基於奧特能平台,上汽通用打造出了VIP智能電子電氣架構。什麼是智能電子電氣架構?

簡單來說,就是把車輛當做是一個智慧生命體,大腦負責集中計算,並且通過神經網絡把指令下發給各個肢體。於是,在奧特能平台中,出現了整車控制域、智能座艙域、智能輔助駕駛域和智能驅動域等不同的模塊。

其中,整車控制域起到了統領作用,可以更加快速地調度智能座艙、智能輔助駕駛等功能。並且,基於高度集成化的設計,VIP智能電子架構增強的遠程升級功能,可以讓智能座艙、智能駕駛輔助和電池管理系統的底層架構可像智慧型手機一樣進行軟體更新。

簡單來說,就是可以對整車進行升級,從而不斷滿足我們新的需求。

當然,除了整車可進化帶來的智能升級外,奧特能平台還針對電池管理系統進行了創新。

在以前,電池管理系統要想實現信息的傳遞,必須依靠複雜的線束。而在奧特能平台中,工程師直接減少了90%的線束。僅僅是這一舉措,就帶來了質的飛躍。

首先,電池線束更少,意味著電池管理系統的重量減輕,並且節約了大量的空間,可以讓電池做得更大一些,從而提升續航水平。而且,這樣的模塊化設計也帶來了更高的兼容性。在目前,基於奧特能平台,推出了凱迪拉克LYRIQ銳歌、悍馬電動越野車和別克Electra-X概念車。在未來,這一平台還可以兼容更多樣化的車型,從轎車到MPV、從SUV到硬派越野車,都可以兼顧。

其次,由於減少了大量連接器和接插件,也大幅降低了傳統線束老化帶來的風險。通過無線傳輸,可以帶來更低的故障率,從而提升系統運行的穩定性和壽命,最直接的反饋,就是具備更低的故障率,從而提升系統運行的質量和壽命。

其實,從這種創新化的思維與模式,我們就可以看出,從平台底層開始的智能科技進化,不僅僅可以讓智能交互、智能網聯、智能駕駛的體驗更優,同時也有助於車輛整體性能和穩定性的提升,從而對長期的用車體驗有所增益。

想要更全面發揮電車優勢,應該從何處入手?

別看電動車與燃油車之間,它們的差異僅僅是靠發動機或者靠電機驅動的差異而已。但是,論及駕駛感受的話,兩者卻截然不同。

論動力性能,傳統燃油發動機的最高扭矩區間往往比較窄,而電機在所有轉速區間內,都能直接輸出最高扭矩;論行駛品質,燃油發動機為了獲取高效率,需要變速箱進行變矩,而在不同擋位轉換過程中,由於齒比之間的差異,必然會出現頓挫,但是電機卻並不需要變速箱,可以始終輸出線性平穩的動力。

那麼,在擁有了這些物理結構上的天然優勢之後,上汽通用的奧特能平台,還有哪些可發展的空間呢?

答案就是讓動力更加強勁高效、讓NVH品質更加出色。

為此,在動力性方面,工程師基於奧特能平台,開發出了3合1的電驅單元。以LYRIQ的後驅車型為例,其電機峰值功率255kW,峰值扭矩440Nm。這樣的強勁性能,已經達到了不少3.0T發動機的水平。更重要的是,這套電驅系統的效率可以更加極致。

電機的工作效率,不僅僅是為了獲得更強的動力性能,同時也是為了更低的能耗、更長的續航里程。

因此,在奧特能平台中,工程師們還開發出了電機扁線技術。通過降低繞組電阻,從而可以實現更低的銅損耗,帶來更高的功率。同時,扁線在定子槽內緊密貼合,與定子鐵芯齒部和軛部更好接觸,熱傳導效率更高,進一步提升電機峰值和持續性能。

那麼,在NVH層面,電動車還要如何提升呢?

其實,在不少電動車上,它們在行駛過程中雖然不會產生燃油機的振動和頓挫。但是,電機在高速運轉過程中,依然會有嘯叫聲。為了降低這樣的噪音干擾,奧特能平台也做出了一定的優化。

通過電機自粘鐵芯技術,可以避免因為鉚接而產生的材料拉傷,從而降低渦電流的產生。同時,更高的電機固定強度,也可以減少旋轉式的振動和風噪,從而進一步提升電機的NVH水平。

很直觀地來看,在凱迪拉克LYRIQ銳歌的車內,即便是急加速或者高速行駛,你感受到的也只是強勁的動力,而不會有太多電機嘯叫的聲響。這些細節上的優化,雖然並不能帶來質的飛躍,但也提升了用車的品質感。

結語

當我們進入到電動化時代,我們一直在想像,什麼才是純電動車的終極形態?

目前的技術限制,雖然無法讓真正完美的電動車出現在我們面前。但是,工程師和廠商們,卻可以通過一步步地技術積累,儘可能接近這一「終極形態」,讓我們的體驗更加全面。

正如奧特能平台一樣,不管是解決痛點問題,還是讓電動車天生的優勢更強,它都在不斷幫助我們提升著純電出行的體驗,並且有望早日解鎖真正「完美」的純電動車型。