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奥特能不能说的“秘密”

第七届中国汽车动力技术大会技术解析(一)

作者:小编 更新时间:2023-04-27 点击数:

2021年通用汽车正式向中国市场推出Ultium奥特能电动车平台。作为通用汽车全面电动化的基石,它整合了通用汽车超过25年的电气化经验和前瞻技术优势,为纯电车型带来更性能、更安全、更智能的技术保障。上汽通用汽车和泛亚汽车技术中心参与了奥特能电动车平台底层架构的同步设计开发,并依托高度本地化的业务链体系,实现超过95%零部件的本土化采购。

上汽通用汽车基于奥特能电动车平台的凯迪拉克LYRIQ锐歌已开启交付,未来至2025年,将超过10款基于奥特能平台的全新国产电动车与消费者见面,覆盖轿车、SUV和豪华SUV等多个细分市场,为别克、雪佛兰和凯迪拉克三大品牌的消费者带来更强性能表现、更安全、更智能的电动车体验。

 

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“更安全、更智能、更性能”是奥特能平台的核心特点。本次技术大会上汽泛亚汽车技术中心电动车项目总工程师李博,针对“电池+电机”的动力系统,向大家详细解析了奥特能电动平台的技术优势。

安全问题,是电动平台的绝对痛点,也是奥特能平台的发力点。整套系统安全满足最高的ASIL-D级要求,全生命周期内系统失效率极低,针对每个潜在危害设定了至少三条的“冗余”独立安全保护。

 

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智能管理,超级安全

众所周知,电池,是电动平台最大的安全隐患。电池在极端工况,如果无法有效管理,热失控后由于其化学机理特性,会发生毁灭性的灾难。为了解决电池的安全问题,奥特能主要从专属电芯配方、试验标准、热管理技术与物理防护架构四个方面入手。

 

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首先,电池之所以会失控,就是因为锂电池本身存在非常危险的正负极短路风险,要解决热失控问题。随着能量密度的不断提高,热不稳定、失控就会造成链式反应灾难,从单点迅速发展为整个电池包的爆炸。电池的失控原因被称作是滥用,机械滥用,电气滥用和热滥用是常见的失控原因。解决失控的最好方法,就是从电池本身入手。

奥特能平台的单体电芯中,对高能量密度三元正极利用原位涂层包覆搭建核壳结构,定向掺杂稀土元素铆定游离氧,使得热稳定性提升10%,在高容量石墨负极中,搭建导电离子环,消除电极阶梯浓度,延长电芯寿命,支持全生命周期快充不失控。

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特别针对电芯,奥特能设立了非常复杂、严苛的电芯性能评价标准,保证从源头杜绝危险。

 

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电池包是构建安全系统的骨架。由于电池包是由单体电芯排列组合在一起的,那么就会存在非常明显的木桶短板效应:单一电芯的失控会快速向外蔓延,并且在封闭的空间内也加大了这种扩散的势能。

在这一方面,奥特能设计了非常强大的电芯隔热墙与热管理系统,保证失控不传播;整体结构也进行了加强设计,不仅在物理层面让电池包抗压能力更强,同时也利用结构设计与大面积防爆阀,及时对包内失控源进行泄压,保证乘客舱安全。

 

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其中,电芯间的隔热墙格外亮眼。这种由特殊航天级纳米材料制作的新一代气凝胶材料,可以有效降低电芯间热量传递。

 

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集成式液冷专利技术与模组独立进行集成,有效提升传热系数,与常规的整包集成液冷板相比散热效果提升10%。

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结合快速冷却系统,奥特能平台提供了高温场景下的“三大”冷却策略与冬季“八大模式”:

 

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电池包的物理结构是直接保护电芯,同时防止热失控向乘客舱传播。奥特能的这套电池包对工艺、设计以及材料进行全面升级,全乘员位、多位置柱碰和多种复杂场景下的防护能力大幅提升,满足四重电动车五星安全评价设计标准。平台对电池包内部高压器件也进行了失效后防拉弧设计,有效保护电池包Busbar,电缆以及模组。

即使高达300kN的压力(3倍于国家标准),模组也仅轻微形变。

 

智能化背景下,无线通讯配置带给电池管理系统更多的操作空间。整个电动平台可以实现车-云电池健康智能检测系统,在车端实施7*24h精准热失控检测,同时在云端同步电池全生命周期数据,并进行电池健康的监测与评估,一定条件下对热失控进行预警,指导线下进行检查。这种车云联控越来越成为高端智能车的标配,未雨绸缪,为工程师提供更多可供分析的数据。

 

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性能电动,高度集成

奥特能平台提供了强大的模块化电驱动单元,其中包括前驱主力电机,后驱主力电机以及在超高性能车(如Hummer EV)上的后驱辅助电机。

 

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电驱时代,电机的集成度与功率密度尤为重要。相同的功率输出,如果集成性更好、功率密度更高,就意味着体积、重量更小,整个平台就有更多的操作空间去给电池、或者减轻重量,增加续航,在电机过热功率衰减等方面具有根本性的优势。

奥特能这两颗前后驱动电机,分别采用了三合一、八合一的超高集成度,并提供强大动力。电机的功率模块采用了双面水冷的设计,电机采用了智能油温管理模块,提供了高达96%的电驱系统效率。 

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 在电机内部,扁线技术提供了更高的功率和扭矩,同时也加强了传热效率。电机的自粘铁芯有效减少涡电流的生成,同时也提升了散热;配合全油冷冷却系统,在提升效率的同时提升功率密度。

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总结

 

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上汽通用&泛亚的开发体系,不仅仅基于通用先进的全球电池及系统开发验证体系,同时也在中国进行了本土化升级,投入了完备的测试技术,强大的测试能力成就强大动力平台。位于上海的唐镇新能源实验大楼,以及广德电池安全试验中心,自研的电池、电机性能台架,安全测试台架等等,为“更安全、更智能、更性能”奥特能平台的诞生、发展提供了强大的技术支撑。


Tag: 泛亚中心 奥特能 上汽通用