跟麒麟、刀片、魔方比，通用奥特能什么水平？
王 凌方
2021年问世的Ultium奥特能平台，是通用全面转型电动化的标志。
7月26日，上汽通用举办了一次“奥特能电动车平台技术公开课”，深入解读该平台的特点。
按照官方的宣传点，奥特能平台主打“更安全、更智能和更性能”的特点。
当然没有哪个企业会认为自己的平台不安全、不智能，性能不佳。特别是在中国，电池和电池系统新技术太多了：宁德时代的麒麟电池，比亚迪的刀片，上汽的魔方电池、广汽的弹匣……厉害的名字都不够用了。当然，奥特能平台还包括电驱等内容，不是单一的电池系统。
抛开官方宣传词汇，《电动汽车观察家》认为，该平台值得一提的特点有：专属电芯配方、ASIL-D等级的系统安全、属于第一梯队的电机系统峰值效率，以及使得工艺和维修得到简化的无线电池管理技术。
而且奥特能是基于滑板底盘概念的车辆平台，目标是实现灵活开放的平台架构与研发和生产成本的平衡，因此通用性也是一大特点，可覆盖轿车、SUV、MPV、皮卡等不同轴距和尺寸的各类造型需求。
作为早期研发的平台，也有很明显的短板，例如电池系统没有采用无模组的结构，电池系统结构仍然很复杂，NCM811电芯能量密度优势，没有充分发挥。
下面就逐一进行分析。
01
电芯专属配方
通用是少数能够介入到电芯配方设计的企业。
上汽通用深度参与电芯化学体系设计和性能开发。整个电芯的设计开发与验证由通用汽车、上汽通用汽车、泛亚汽车技术中心和电芯供应商共同完成，设计开发中深入参与电芯材料体系制定、制造工艺、性能评估、安全滥用和成本控制五大方面。
根据上汽通用电芯性能开发高级工程师白阳的介绍，他们联合本土的电芯供应商，在电芯的正负极上都采用的专属的配方。
正极方面，上汽通用选用了高能量密度的NCM811体系电芯，通过原位涂层包裹形成核壳结构，并通过定向掺杂稀土元素铆定游离氧。
为了便于理解，白阳将电芯比喻为一个习武之人，NCM811体系则表示此人内力强劲；原位涂层则类似于“金钟罩”，防止内力外泄，降低氧的释放量；掺杂稀土元素目的，是将内力载体氧元素稳固在丹田之中，也是为了减少氧的释放量。以此，进一步延长电芯工作寿命，支持全生命周期的快充而对电池寿命基本无影响。
在这一套内功心法加持下，这一配方相比比基础配方热稳定性提升10%。
在负极方面，他们采用了高容量快充石墨，增加电量；通过原位搭建快速离子导电环，增加电量的传输速率；颗粒级配消除电极阶梯浓度，可提升导电性，使锂离子脱嵌顺畅，不容易破坏材料的微观结构。
奥特能平台电池可以兼容磷酸铁锂、三元锂电池，以及未来的锂金属电池、固态电池等。
02
ASIL-D最高安全等级
安全方面，奥特能电动车平台是顶格设计的。
根据上汽通用方面的介绍，奥特能电动车平台满足ASIL-D系统安全的最高等级，这是汽车行业电子电气系统安全层面的最高标准。同时该平台还是按照电压、电能、物理防护、电力系统负载端绝缘电阻，四重电动车五星安全评价的设计标准进行开发。
（1）高标准的电芯选择和测试
在电芯选料阶段，采取100%电芯DCR（直流内阻）检测，成本更高。通过DCR全检确保电芯焊接制造、电芯性能、下线品质的一致性，从而减少电芯容量的木桶效应，提高电池安全性和寿命。
基于整车使用环境、终端客户、产品定位等不同场景设定电芯的性能评价标准，电芯会经历电、热、化学、安全、耐久、振动、性能等全面考验，累计测试达320万小时以上。
（2）热管理7重防护
一是，电芯间隔热墙（专利设计），使用加厚设计的纳米级航天材料气凝胶，99%以上都是空气，能有效降低电芯间热量传递。
二是，抑制热扩散技术（专利设计）：当一旦电芯单体热失控时，我们通过快速排气通道的专利设计，可快速排出高温气体。辅以集成到模组底部的液冷板系统，迅速释放包内热量，降低对相邻模组和电芯的影响，减少次生失效。
三是，集成式液冷系统（专利设计）：每个模组都配置了专利设计的集成式独立液冷板，比起业内常见电池包集中式液冷板设计，换热效果提高约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；此外在BDU电池分断单元里也放置了液冷板，业内这样的设计并不多见，它可以使BDU单元支持>1200A的峰值电流负载，发热最高温度<65°C，消除对周围零件热影响。
四是，模组和整包的防火设计（专利）：上盖防火专利设计，电池上盖内置气凝胶防火毯，对乘员和整车进一步保护。
五是，后置大面积防爆阀：它跟模组和整包的快速排气通道相结合，可以迅速排出高温气体。
六是，防拉弧设计：电池包内部高压元器件具备在电芯热失控后防止拉弧设计。
七是，“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。
此外，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，以防患于未然。
（3）多重物理结构防护
电池物理防护架构方面，例如，奥特能平台采用高强度电池壳体设计，高强度井字形结构，采用多根1500MPA超高强度钢横梁进行加固（12模组是5根横梁，10模组4根，8模组3根）。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。
高强钢应用占比也达到了61%，超高强钢应用占比37.5%，整包的抗挤压性能为国标要求的3倍，同行业最高水平。
此外，壳体内应用远程激光焊23.2米，激光填丝焊15.5米，折算长度相当于绕电池壳体5圈，提供稳固的连接。
在车系统结合的电池壳安全架构设计方面，上汽通用设计了多位置柱碰保护能力：模拟从A柱到C柱连续多位置进行柱碰，以此考察每排模组各个区域的强度，更有效保护电芯及模组安全。国际和国内的柱碰标准都是考察车侧单一位置柱碰能力，上汽通用汽车超越该标准。
电池壳体对整车的扭转刚度提升约45.8%，整车带电池包的扭转刚度35kNm·度，行业领先水平。
在充分满足国家法规与C-NCAP等要求外，上汽通用更增加底部球击工况、过铁轨工况等复杂工况场景的测试。
此外，在碰撞发生后，在5秒内即可完成主动放电，确保事故后救援安全。
密封性能方面，也达到IP67防尘防水和IP6K9K高压喷水防护等级。
03
无线连接的电池管理系统
采用无线连接的电池管理，电池系统装配工艺简化，维修难度下降。
这一优化，使得电池包中线束用量减少了最多90%，电池包减重的同时提高了电池包内的空间利用率。电池包体积因此缩减了至多15%，获得了能量密度的提升。
泛亚汽车技术中心系统模块专家李志深认为，目前行业内主流的方案，都存在着线束复杂的问题，这会引起非常高的通讯故障率，并且也极易产生因为单点的一个通讯失效，而导致整个系统的一个管理失能。
无线连接的电池管理还减少了接插件的使用，不仅减少了相应的成本，也降低了这部分元件带来的故障率。
高可靠、高安全的信号传输。上汽通用采用自适应混合网络架构，当某一组模组出现通信丢失时，将通过临近模组代发，杜绝信号丢失；15路信道智能随机调频，解决信道堵塞；112dB射频链路预算，超强抗干扰。
信息安全方面，上汽通用采用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。
得益于通用汽车全新一代VIP智能电子架构增强的远程升级功能，电池管理系统的底层架构可像智能手机一样进行软件更新，从而不断优化电池管理的效率，带来更佳的性能表现。
此外，还有车端实时热失控监测和云端热失控预警等安全措施。
04
最大驱动电机系统效率可达96%
奥特能平台一共有三款电驱，产品分别是前驱主力电机，后驱主力电机和后驱辅助电机。
凯迪拉克LYRIQ锐歌后驱车型，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%。
上汽通用的逆变器IGBT模块采用的是双面水冷，所以在有限的空间内，可以发挥更好的散热效果，从而提高了功率的密度。
智能油温管理模块热交换器，可以储存变速箱油热量，通过电机的废热利用提升系统综合效率，在低温启动快速加热驱动单元，常规工作模式下实现高效热交换，是BEV HEAT高效综合热管理系统中的重要一环。
高效率主要体现在，电机扁线技术、电机自粘铁芯和全油冷电机和减速箱上。
电机扁线技术可以有效降低绕组电阻进而降低铜损耗，输出更高的功率和扭矩。同时，扁线在定子槽内紧密贴合，与定子铁芯齿部和轭部更好接触，热传导效率更高，进一步提升电机峰值和持续性能。
电机自粘铁芯不会出现铆接方式所造成的材料拉伤，减少涡电流的发生。同时，固定强度大大提高，减少旋转时的振动，减少风噪，散热性优异，进一步提升电机效率和NVH水平。
全油冷电机和减速箱，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。
相比业内常见的水冷形式，电机采用定子喷淋冷却结合转子甩油，无需设计冷却水套，外径尺寸小，可以带来更大的体积功率密度。
不过，遗憾的是，此次公开课并没有公布电池包和电芯的能量密度。在结构简化方面，除了减少了线束，在结构件方面并没有明显减少，因此电池系统的整体体积利用率到底如何也不得而知，由于采用NCM811电芯，相关的防护措施会更加谨慎，因此电池系统的能量密度或许并不乐观。
无论如何，作为通用电动化的转型之作，平台后期的进化值得期待。
