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通用Ultium奧特能平臺技術(shù)解析

2021-12-17 20:59:23·  來源：汽車動力總成  
　
9月14日，上汽通用對外公布了Ultium電驅(qū)模塊化平臺的中文名——奧特能。Ultium奧特能平臺整合了通用汽車26年的電氣化經(jīng)驗，上汽通用汽車和泛亞汽車技術(shù)中心參與
9月14日，上汽通用對外公布了Ultium電驅(qū)模塊化平臺的中文名——奧特能。Ultium奧特能平臺整合了通用汽車26年的電氣化經(jīng)驗，上汽通用汽車和泛亞汽車技術(shù)中心參與了該平臺底層架構(gòu)的同步設(shè)計開發(fā)，并依托高度本地化的業(yè)務(wù)鏈體系，實現(xiàn)了Ultium奧特能平臺車型的國產(chǎn)和近100%零部件的本土化采購。
21世紀(jì)，上汽通用在電動化戰(zhàn)略上的最重要技術(shù)就是Ultium奧特能平臺，這個電動化平臺整合了通用汽車26年的電氣化經(jīng)驗，將為中國市場帶來靈活、智能、安全的電動化解決方案。今天，我們就來解析通用Ultium奧特能平臺技術(shù)。
Ultium奧特能平臺的三大優(yōu)勢 —— 靈活 & 智能 & 安全；大量共用零部件的研發(fā)與制造精度增加、共用零部件可縮短研發(fā)周期，降低研發(fā)成本、大大增加同款零配件的采購量，壓低采購單價、簡化生產(chǎn)流程與生產(chǎn)設(shè)備，降低生產(chǎn)成本、簡化售后渠道，降低配件價格與維護難度，Ultium奧特能平臺可提供2種電芯、2種模組、3種電池包。
1、電芯：
電芯是動力電池包的最小單元，目前Ultium奧特能有兩款可選，下圖的方形電池，采用NCM811高鎳配方，NCM 811（鎳鈷錳三元鋰電池）簡單的來說就是在之前的三元鋰電池基礎(chǔ)上面，將電極的材料變成了8：1：1，這種電池在一定的程度上面可以保證電池的能量密度，可以提升電池的續(xù)航里程，以及電池的使用循環(huán)壽命、安全性等。但“811”電池為了提高電池能量密度，增加了正極材料中鎳材料的占比，而縮減了鈷和錳的占比，所以它的穩(wěn)定性與安全性相對于“523”電池與“622”電池來說，安全性與穩(wěn)定性更差，使用壽命也相對更短，發(fā)生燃燒的危險性也相對更大。
另一種電芯就是軟包，采用NCMA四元配方，能量密度會進(jìn)一步提升。上汽通用表示，Ultium奧特能平臺下的電芯支持不同化學(xué)配方、電芯封裝形式、排列組合，甚至2種不同電量的電芯可以串聯(lián)可以并聯(lián)。無論是磷酸鐵鋰、三元鋰電池，還是未來可能應(yīng)用的鋰金屬電池、固態(tài)電池，都能為其所用。
2、模組：
電池包內(nèi)部結(jié)構(gòu)，由多個電芯（Cell）構(gòu)成的電池模組（Module），會通過螺栓固定到帶有橫梁和縱梁的外殼上，形成電池包（Pack）。通用Ultium奧特能提供了2種模組方案。下圖的是方形電池組成的模組，這是12枚方形電芯組成的模組，外尺寸是同一規(guī)格的。
3、電池包：
用模組拼合，就可以成為高壓電池包。Ultium奧特能平臺提供了三種電池包方案，分別使用8模組、10模組、12模組自由組合。不同數(shù)量的模組可以實現(xiàn)不同等級的續(xù)航與性能配置。
因為模組的尺寸完全相同，所有零件接口100%共用，三種電池包零件共用率高達(dá)約80%。電池包柔性化程度大幅度提升，Ultium奧特能平臺可以隨時替換、升級電池模組，可輕松支持功能的升級和電芯配方的優(yōu)化。
4、電驅(qū)系統(tǒng)：
除了電池包的靈活特性之外，Ultium奧特能還提供了驅(qū)動系統(tǒng)的靈活特性，可以通過在不同軸安裝不同動力等級的電機，實現(xiàn)多元化驅(qū)動形式，一共3套電驅(qū)系統(tǒng)組成7種驅(qū)動組合。

高度集成了電驅(qū)單元（電動機、逆變器、減速器、冷卻系統(tǒng)、電機控制器、充電控制模塊等）驅(qū)動系統(tǒng)還有4種驅(qū)動模式，包括前驅(qū)，后驅(qū)，經(jīng)濟四驅(qū)，性能四驅(qū)。
Ultium奧特能平臺把傳統(tǒng)的BMS升級為Ultium奧特能平臺業(yè)內(nèi)首創(chuàng)的無線電池管理系統(tǒng)（wBMS），開發(fā)空間和技術(shù)靈活性得到大幅提升，配合通用汽車全新一代VIP智能電子架構(gòu)，將支持更精細(xì)化的系統(tǒng)管理和功能的迭代升級。
如今無線電池管理系統(tǒng)可以使電池包減少90%的線束，減重的同時增加了體積能量密度，提升了續(xù)航里程，更少的硬線連接和接插件使用也將帶來更低的故障率，提升系統(tǒng)安全性。配合VIP智能電子架構(gòu)，無線電池管理系統(tǒng)的遠(yuǎn)程迭代更新成為日常。
此外，在生產(chǎn)端，電池包的生產(chǎn)工藝獲得大幅簡化，電芯的無線通訊能力提升了電池自動化裝配的效率和質(zhì)量。在回收端，無線電池管理系統(tǒng)還為電池的回收帶來很多裨益，讓電池可實現(xiàn)便捷的二次利用。
Ultium奧特能平臺與本土供應(yīng)商共同研發(fā)的三元鋰電芯優(yōu)化配方，提升了10%的熱穩(wěn)定性，具備低衰減、長壽命的優(yōu)勢，40分鐘內(nèi)便可完成快充。
正極采用納米級包裹，加上定向摻雜過渡金屬原子，比基礎(chǔ)配方的熱穩(wěn)定性提升10%。負(fù)極采用最新材料和優(yōu)化工藝搭建高速離子通道，進(jìn)一步延長電芯工作壽命并支持全生命周期的快充。
依托實時智能監(jiān)控系統(tǒng)、納米級航天材料氣凝膠、安全閥和排氣通道的專利設(shè)計、防拉弧設(shè)計、集成式全獨立液冷系統(tǒng)、氣凝膠防火毯等7重保護，Ultium奧特能電池實現(xiàn)了行業(yè)領(lǐng)先的熱穩(wěn)定性能，且支持全生命周期快充而對電池容量幾乎沒有影響。
1、實時智能監(jiān)控系統(tǒng)：三重傳感器，24小時不間斷、高頻率監(jiān)測，自動控制溫度，這是監(jiān)控的中樞。
2、電芯間隔熱墻：航天級隔熱材料新一代氣凝膠，有效降低電芯之間的溫度傳遞。
3、抑制熱擴散專利設(shè)計：獨特的“安全閥+快速排氣通道”設(shè)計，快速降溫，抑制電芯熱失控時的熱量擴散，也就是降低“鏈?zhǔn)椒磻?yīng)”的可能性。
4、模組集成式液冷系統(tǒng)：模組底部集成獨立液冷板，與傳統(tǒng)整包式液冷板設(shè)計相比，新系統(tǒng)的換熱效果提升10%左右，也使電池壽命整體提高約15%。
5、后置大面積防爆閥：一旦熱失控立即進(jìn)行快速散熱，為整包降溫。
6、乘客艙保護：電池包上蓋內(nèi)置氣凝膠防火毯，防止熱量向乘員艙擴散，畢竟熱都是往上走的。
7、防拉弧設(shè)計：高壓元器件在電芯熱失控后可以防止拉?。怏w放電）。
注：文章中引用數(shù)據(jù)和圖片來源網(wǎng)絡(luò)
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