其實在參加通用汽車的這個活動之前我就是抱著一個學生的心態(tài)來取經的，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的新能源車領域里面給人的印象不深，但我知道在電氣化技術方面通用汽車還有著很多別人不知道的秘密。而這次活動的主題也很巧，就叫“通用汽車電氣化探秘體驗日”。三個問題快速了解通用汽車的電氣化技術進程1、通用的電氣化技術路線是怎么選擇的？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？實際上通用汽車的技術路線是全面鋪開和推進店，目前在售的有普通的混動車、插電式混動車、純電動車，此外也有在研發(fā)燃料電池車。有了全面的技術儲備之后未來便可以根據市場需求提供相應的產品。▲ 凱迪拉克 CT6 PHEV 半剖模型2、通用的零部件是“拿來主義”？關于通用的“拿來主義”這個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，但實際上通用全程參與電池的研發(fā)、設計、生產和電池性能的測試驗證。我們這次參觀的重點也是通用中國研發(fā)中心的電池實驗室，通用汽車的電池各項研發(fā)、測試工作都是在這里完成。▲ 通用中國電池實驗中心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非常的全面，包括普通的混動車（君越混動、君威混動、雪佛蘭邁銳寶 XL 混動）、插電式混動車（別克 Velite 5、雪佛蘭沃藍達、凱迪拉克 CT6 PHEV）、純電動車（寶駿 E100、雪佛蘭 Bolt）。其中前面的 5 款車目前國內都能買到，雪佛蘭 Bolt 未來也將會引進國內銷售，此前它已經在國內進行測試了。▲ 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 3 個方面目前的一些研發(fā)成果和未來的方向。電池：堅持自主設計和研發(fā) 獨創(chuàng)的疊片式電池模塊設計目前通用汽車在全球一共有兩個電池系統(tǒng)實驗室，一個位于北美通用汽車總部，另一個是位于上海的通用中國研發(fā)中心。電池系統(tǒng)實驗室主要負責的工作便是電池系統(tǒng)的設計、研發(fā)、測試到生產的環(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電池的研發(fā)、設計、生產和性能測試的原因。▲ 通用中國電池實驗中心 那花這么大成本這么做有什么好處呢？答案當然是顯而易見的，首先是能保證安全第一。電池研發(fā)的關鍵，是在安全性和電池性能之間達到平衡，安全性更是重中之重，只有自己掌握全套的電池技術，才能真正意義上確保電池的安全性。▲ 通用中國電池實驗中心 其次是能更好的適配不同的車型，例如混合動力車型需要超高倍率性能的電池設計，純電動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。面對不同的車型不同的電池類型需求，只有自己參與進去才能更好的開發(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，并且保持領先。面對著電池技術不斷的發(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開發(fā)，才能在電氣化競爭中保持領先，而這肯定是無法依賴供應商的。 最后想跟大家介紹的是通用獨有的疊片式電池模塊設計。首先需要明白的一點是我們通常所說的電池包和電芯是兩個不同的概念，個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計便是在每個電芯之間都嵌入換熱片和隔熱片，每個散熱片上都設計有細小的冷卻液管路，通過冷卻液的流動來給電池系統(tǒng)散熱。嵌入式設計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)：實時監(jiān)測、精準評估、高效管理與電池包相輔相成的是電池管理系統(tǒng)，擁有一個高效、先進的電池管理系統(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，第一步是對電池組進行實時的監(jiān)測，第二步是精準評估，第三步是高效進行管理。▲ 別克 Velite 5 電池組 電池組在充放電、運作的過程中內部的溫度、電壓都是在不斷的變化的，需要有一套完善的監(jiān)測系統(tǒng)來對其進行監(jiān)測，一旦發(fā)現(xiàn)電池系統(tǒng)出現(xiàn)任何細小的故障都能被識別到，從而啟動相應的冗余方案。在監(jiān)測到電池系統(tǒng)出現(xiàn)故障之后，需要對故障進行評估，包括“荷電狀態(tài)”、“功率邊界”、“健康狀態(tài)”以及“故障狀態(tài)”四個方面的評估。

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)需要對剩余電量給出準確的評估，從而避免出現(xiàn)因為電量預估錯誤半路拋錨這種情況。 功率邊界（State of Power），也就是分析出當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、充電設備電池此時此刻最大的能力。確保高性能的同時也兼顧了壽命。 健康狀態(tài)（State of Health），也就是電池的壽命狀態(tài)。為電池維護和替換提供有效的依據。 故障狀態(tài)（State of Fault），電池管理系統(tǒng)會根據故障的嚴重性分級提醒用戶，并分析出最優(yōu)處理策略。

經過了精準的評估之后到了電池管理環(huán)節(jié)，最關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)境一致性三個方面。其中制造一致性也被稱為“先天”的一致性，通過先進的制造技術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)主要負責的是使用一致性和環(huán)境一致性兩個方面。 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（否則會導致滿電的電池被過充電，造成不可逆的損傷），這會導致大多數(shù)電池無法充滿，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，一旦識別出電池間存在荷電差異，就能立即對高荷電態(tài)的電池進行能量釋放，及時將所有電池調節(jié)回相同步調。 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，如果不能維護溫度的一致性，那么一段時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：條形繞組設計 扭矩波動更小相比電池和電控系統(tǒng)，電機好像一向來都是最容易被忽略的一個重要部件，通用在這方面又有什么獨門秘訣呢？想跟大家分享的是通用的“條形繞組”技術。目前國內在售的電動車大部分采用的是永磁同步電機，定子和轉子是同步旋轉的。通過在定子輸入三相電流產生旋轉磁場，帶動轉子選裝從而產生動能驅動車輛行駛。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扭矩波動，從而使動力輸出更平順。為什么有的電動車起步、或者是加速的時候也會出現(xiàn)類似于變數(shù)箱換擋時的頓挫感，原因就在于電機的扭矩波動較大。此外相比于傳統(tǒng)圓形繞線結構，采用條形繞組結構也能夠進一步優(yōu)化散熱效率，實現(xiàn)更小的體積與更高的動力輸出。最后再嘮叨兩句：目前的電池技術已經超乎你想象的靠譜跟大家分享一組數(shù)據，根據北美地區(qū)雪佛蘭 Volt 車主的駕駛數(shù)據，2011 至 2017 年間，該車型純電動行駛里程超過 28 億公里，而電池故障率低于百萬分之二。時至今日，我們沒有因為容量縮減而更換過任何尚在質保期的電池組。其實分享這組數(shù)據并不是想說通用的電池技術有多么的先進（雖然的確很不錯），而是想說其實目前各大主流車企的技術儲備已經遠不止你所想象的那樣，我們現(xiàn)在所享受到的技術其實很可能都是它們幾年前就已經研發(fā)成功的技術，只不過是在適當?shù)臅r候才應用到量產車上面。 換句話說對于電池技術來說也是如此，很多人都在說鋰電池現(xiàn)在已經到極限了，但其實對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)實驗室的工程師們那樣，他們的日常工作就是進行各種研發(fā)和實驗，不斷的去壓榨鋰電池的極限。而所謂的極限，從來都只是相對而言??！文章圖片來源：通用汽車中國

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