其實(shí)在參加通用汽車的這個(gè)活動(dòng)之前我就是抱著一個(gè)學(xué)生的心態(tài)來取經(jīng)的，作為美國最大的汽車制造企業(yè)，通用汽車盡管目前在國內(nèi)的新能源車領(lǐng)域里面給人的印象不深，但我知道在電氣化技術(shù)方面通用汽車還有著很多別人不知道的秘密。而這次活動(dòng)的主題也很巧，就叫“通用汽車電氣化探秘體驗(yàn)日”。三個(gè)問題快速了解通用汽車的電氣化技術(shù)進(jìn)程1、通用的電氣化技術(shù)路線是怎么選擇的？在大多數(shù)人的印象中，中國主要走純電動(dòng)車路線、日系車企更喜歡燃料電池車，那通用的電氣化重心放在哪一塊呢？實(shí)際上通用汽車的技術(shù)路線是全面鋪開和推進(jìn)店，目前在售的有普通的混動(dòng)車、插電式混動(dòng)車、純電動(dòng)車，此外也有在研發(fā)燃料電池車。有了全面的技術(shù)儲(chǔ)備之后未來便可以根據(jù)市場(chǎng)需求提供相應(yīng)的產(chǎn)品。▲ 凱迪拉克 CT6 PHEV 半剖模型2、通用的零部件是“拿來主義”？關(guān)于通用的“拿來主義”這個(gè)問題我想傳得最多的就是電池了。的確，通用的單體電池是由 LG 提供，但實(shí)際上通用全程參與電池的研發(fā)、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和電池性能的測(cè)試驗(yàn)證。我們這次參觀的重點(diǎn)也是通用中國研發(fā)中心的電池實(shí)驗(yàn)室，通用汽車的電池各項(xiàng)研發(fā)、測(cè)試工作都是在這里完成。▲ 通用中國電池實(shí)驗(yàn)中心3、目前通用在售的電氣化車型有哪些？目前通用在售的電氣化車型相對(duì)非常的全面，包括普通的混動(dòng)車（君越混動(dòng)、君威混動(dòng)、雪佛蘭邁銳寶 XL 混動(dòng)）、插電式混動(dòng)車（別克 Velite 5、雪佛蘭沃藍(lán)達(dá)、凱迪拉克 CT6 PHEV）、純電動(dòng)車（寶駿 E100、雪佛蘭 Bolt）。其中前面的 5 款車目前國內(nèi)都能買到，雪佛蘭 Bolt 未來也將會(huì)引進(jìn)國內(nèi)銷售，此前它已經(jīng)在國內(nèi)進(jìn)行測(cè)試了。▲ 凱迪拉克 CT6 PHEV 下面我將跟大家分享一下通用汽車在電池、電控和電機(jī) 3 個(gè)方面目前的一些研發(fā)成果和未來的方向。電池：堅(jiān)持自主設(shè)計(jì)和研發(fā) 獨(dú)創(chuàng)的疊片式電池模塊設(shè)計(jì)目前通用汽車在全球一共有兩個(gè)電池系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室，一個(gè)位于北美通用汽車總部，另一個(gè)是位于上海的通用中國研發(fā)中心。電池系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室主要負(fù)責(zé)的工作便是電池系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、研發(fā)、測(cè)試到生產(chǎn)的環(huán)節(jié)。這也是為什么說雖然通用汽車所用的單體電池來源于 LG，但自己能有條件全程參與整個(gè)電池的研發(fā)、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和性能測(cè)試的原因。▲ 通用中國電池實(shí)驗(yàn)中心 那花這么大成本這么做有什么好處呢？答案當(dāng)然是顯而易見的，首先是能保證安全第一。電池研發(fā)的關(guān)鍵，是在安全性和電池性能之間達(dá)到平衡，安全性更是重中之重，只有自己掌握全套的電池技術(shù)，才能真正意義上確保電池的安全性。▲ 通用中國電池實(shí)驗(yàn)中心 其次是能更好的適配不同的車型，例如混合動(dòng)力車型需要超高倍率性能的電池設(shè)計(jì)，純電動(dòng)車型更多需要考慮高能量密度的電池，而插電式車型更多需要倍率和能量的平衡。面對(duì)不同的車型不同的電池類型需求，只有自己參與進(jìn)去才能更好的開發(fā)出滿足需求（包括成本、安全性、壽命等方面的需求）的電池。 最后是能自己把握全局，并且保持領(lǐng)先。面對(duì)著電池技術(shù)不斷的發(fā)展，通用汽車在北美和中國的電池研發(fā)中心需要開展前瞻電池技術(shù)開發(fā)，才能在電氣化競(jìng)爭(zhēng)中保持領(lǐng)先，而這肯定是無法依賴供應(yīng)商的。 最后想跟大家介紹的是通用獨(dú)有的疊片式電池模塊設(shè)計(jì)。首先需要明白的一點(diǎn)是我們通常所說的電池包和電芯是兩個(gè)不同的概念，個(gè)體的電池單元就是我們常說的電芯，一定數(shù)量的電芯組成了電池模組，把電池模組拼在一起才是我們所說的電池包。▲ 通用汽車電池包散熱片 通用的疊片式電池模塊設(shè)計(jì)便是在每個(gè)電芯之間都嵌入換熱片和隔熱片，每個(gè)散熱片上都設(shè)計(jì)有細(xì)小的冷卻液管路，通過冷卻液的流動(dòng)來給電池系統(tǒng)散熱。嵌入式設(shè)計(jì)可以將熱量更加均勻的債電池系統(tǒng)中置換，防止出現(xiàn)部分區(qū)域過熱或過冷的現(xiàn)象。即使在冬夏季極寒或極熱的環(huán)境下，電池系統(tǒng)也能保持在最佳的工作溫度區(qū)間，提高電池的壽命。電池管理系統(tǒng)：實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、精準(zhǔn)評(píng)估、高效管理與電池包相輔相成的是電池管理系統(tǒng)，擁有一個(gè)高效、先進(jìn)的電池管理系統(tǒng)不但能將電池的性能發(fā)揮到極致、同時(shí)也能保證電池系統(tǒng)的壽命更長。通用汽車的電池管理系統(tǒng)主要分兩步走，第一步是對(duì)電池組進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)，第二步是精準(zhǔn)評(píng)估，第三步是高效進(jìn)行管理。▲ 別克 Velite 5 電池組 電池組在充放電、運(yùn)作的過程中內(nèi)部的溫度、電壓都是在不斷的變化的，需要有一套完善的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)來對(duì)其進(jìn)行監(jiān)測(cè)，一旦發(fā)現(xiàn)電池系統(tǒng)出現(xiàn)任何細(xì)小的故障都能被識(shí)別到，從而啟動(dòng)相應(yīng)的冗余方案。在監(jiān)測(cè)到電池系統(tǒng)出現(xiàn)故障之后，需要對(duì)故障進(jìn)行評(píng)估，包括“荷電狀態(tài)”、“功率邊界”、“健康狀態(tài)”以及“故障狀態(tài)”四個(gè)方面的評(píng)估。

荷電狀態(tài)簡單來說將是電池的剩余電量，電池管理系統(tǒng)需要對(duì)剩余電量給出準(zhǔn)確的評(píng)估，從而避免出現(xiàn)因?yàn)殡娏款A(yù)估錯(cuò)誤半路拋錨這種情況。 功率邊界（State of Power），也就是分析出當(dāng)前電池可輸出的最大功率，和電池可接收的最大功率。也就是告知車輛、充電設(shè)備電池此時(shí)此刻最大的能力。確保高性能的同時(shí)也兼顧了壽命。 健康狀態(tài)（State of Health），也就是電池的壽命狀態(tài)。為電池維護(hù)和替換提供有效的依據(jù)。 故障狀態(tài)（State of Fault），電池管理系統(tǒng)會(huì)根據(jù)故障的嚴(yán)重性分級(jí)提醒用戶，并分析出最優(yōu)處理策略。

經(jīng)過了精準(zhǔn)的評(píng)估之后到了電池管理環(huán)節(jié)，最關(guān)鍵的就是保持電池的一致性。電池一致性包括制造一致性、使用一致性以及環(huán)境一致性三個(gè)方面。其中制造一致性也被稱為“先天”的一致性，通過先進(jìn)的制造技術(shù)和工藝水平來保障電池的一致性，這不在電池管理系統(tǒng)的管理范圍里面。電池管理系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)的是使用一致性和環(huán)境一致性兩個(gè)方面。 使用一致性主要體現(xiàn)的是“電池載荷”狀態(tài)的一致，即在使用過程中所有電池始終保持相同的載荷，這對(duì)于電池組來說非常重要。比如在充電過程中，如果其中一節(jié)電池的荷電狀態(tài)過高，那么在它充滿之后，其它電池必須停止充電（否則會(huì)導(dǎo)致滿電的電池被過充電，造成不可逆的損傷），這會(huì)導(dǎo)致大多數(shù)電池?zé)o法充滿，無法將電池組的容量完全發(fā)揮出來。通用汽車通過采用高可靠性的電池均衡技術(shù)，一旦識(shí)別出電池間存在荷電差異，就能立即對(duì)高荷電態(tài)的電池進(jìn)行能量釋放，及時(shí)將所有電池調(diào)節(jié)回相同步調(diào)。 環(huán)境一致性指的是電池工作溫度的一致性。電池在不同溫度下老化的速率是不同的，如果不能維護(hù)溫度的一致性，那么一段時(shí)間之后電池間的差異將顯現(xiàn)出來，并且這種不一致是無論怎么均衡都不可能修復(fù)的。通用的解決方案便是疊片式液冷系統(tǒng)，通過在不同電芯之前嵌入散熱片，讓冷卻液在遍布系統(tǒng)全身的“毛細(xì)血管”中流淌，從而具備多重的換熱方式，一方面為了電池能在適宜的溫度區(qū)間工作，另一方面為了保持電池間最小的溫度差異。電機(jī)：條形繞組設(shè)計(jì) 扭矩波動(dòng)更小相比電池和電控系統(tǒng)，電機(jī)好像一向來都是最容易被忽略的一個(gè)重要部件，通用在這方面又有什么獨(dú)門秘訣呢？想跟大家分享的是通用的“條形繞組”技術(shù)。目前國內(nèi)在售的電動(dòng)車大部分采用的是永磁同步電機(jī)，定子和轉(zhuǎn)子是同步旋轉(zhuǎn)的。通過在定子輸入三相電流產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，帶動(dòng)轉(zhuǎn)子選裝從而產(chǎn)生動(dòng)能驅(qū)動(dòng)車輛行駛。通用汽車通過采用乘用車不常見的“條形繞組”行駛，來獲得更加少的電機(jī)扭矩波動(dòng)，從而使動(dòng)力輸出更平順。為什么有的電動(dòng)車起步、或者是加速的時(shí)候也會(huì)出現(xiàn)類似于變數(shù)箱換擋時(shí)的頓挫感，原因就在于電機(jī)的扭矩波動(dòng)較大。此外相比于傳統(tǒng)圓形繞線結(jié)構(gòu)，采用條形繞組結(jié)構(gòu)也能夠進(jìn)一步優(yōu)化散熱效率，實(shí)現(xiàn)更小的體積與更高的動(dòng)力輸出。最后再嘮叨兩句：目前的電池技術(shù)已經(jīng)超乎你想象的靠譜跟大家分享一組數(shù)據(jù)，根據(jù)北美地區(qū)雪佛蘭 Volt 車主的駕駛數(shù)據(jù)，2011 至 2017 年間，該車型純電動(dòng)行駛里程超過 28 億公里，而電池故障率低于百萬分之二。時(shí)至今日，我們沒有因?yàn)槿萘靠s減而更換過任何尚在質(zhì)保期的電池組。其實(shí)分享這組數(shù)據(jù)并不是想說通用的電池技術(shù)有多么的先進(jìn)（雖然的確很不錯(cuò)），而是想說其實(shí)目前各大主流車企的技術(shù)儲(chǔ)備已經(jīng)遠(yuǎn)不止你所想象的那樣，我們現(xiàn)在所享受到的技術(shù)其實(shí)很可能都是它們幾年前就已經(jīng)研發(fā)成功的技術(shù)，只不過是在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候才應(yīng)用到量產(chǎn)車上面。 換句話說對(duì)于電池技術(shù)來說也是如此，很多人都在說鋰電池現(xiàn)在已經(jīng)到極限了，但其實(shí)對(duì)于工程師們來說還有很大的提升空間。就像通用電池系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室的工程師們那樣，他們的日常工作就是進(jìn)行各種研發(fā)和實(shí)驗(yàn)，不斷的去壓榨鋰電池的極限。而所謂的極限，從來都只是相對(duì)而言?。∥恼聢D片來源：通用汽車中國

返回第一電動(dòng)網(wǎng)首頁 >