上海車展 | 無(wú)線BMS+靈活電芯布置，通用Ultium平臺(tái)火了
技術(shù) 發(fā)布于：2021-04-20 17:06:53
4月19日，凱迪拉克在2021上海車展帶來(lái)了全新Ultium平臺(tái)打造的首款智能純電概念車凱迪拉克LYRIQ。而Ultium平臺(tái)則是通用汽車全面電動(dòng)化的基石，未來(lái)基于Ultium平臺(tái)還將推出10款以上國(guó)產(chǎn)新能源車型，覆蓋多個(gè)細(xì)分市場(chǎng)，平均每年將推出2款以上的新車型。
Ultium平臺(tái)具有高度靈活的特性，可以用一個(gè)詞來(lái)完美概括，就是“以少見多”。
它采用了靈活的電芯方案，使電芯可以采用多種排列方式，借此實(shí)現(xiàn)更高的整包能量密度以及滿足不同車型的續(xù)航需求。
通過(guò)可替換、可升級(jí)的電池模組，加上智能化的電池管理系統(tǒng)，組成了一個(gè)核心的電池架構(gòu)，它能滿足不同形式的電池配置，通過(guò)3款電機(jī)模塊的組合，可以組成5種不同的驅(qū)動(dòng)單元，以適配包括悍馬純電動(dòng)皮卡、凱迪拉克LYRIQ以及未來(lái)的電動(dòng)車產(chǎn)品。
在初期階段，通用會(huì)生產(chǎn)8模組、10模組和12模組三種不同電量的電池包。三款電池包零件共用率高達(dá)約80%，所有零件接口100%通用。搭配3種電池包，帶來(lái)3款業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的模塊化電驅(qū)，它們采用高度集成設(shè)計(jì)，最高可實(shí)現(xiàn)了8合一集成。通過(guò)電池包和電驅(qū)的有機(jī)組合，可實(shí)現(xiàn)7種不同的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，提供不同的加速性能和續(xù)航里程，以滿足不同客戶的需求。
值得一提的是，Ultium平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了近100%零部件的本土采購(gòu)。
說(shuō)到三電系統(tǒng)，自然少不了BMS，Ultium平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了業(yè)內(nèi)首次在量產(chǎn)電動(dòng)車上采用wBMS無(wú)線電池管理系統(tǒng)，以往，需要為不同的電池包設(shè)計(jì)不同的線束布局，而wBMS則通過(guò)無(wú)線通信去協(xié)同管理每個(gè)電芯和電池模組的表現(xiàn)。
Ultium平臺(tái)電池包去掉了電池包90%的線束，降低整包重量的同時(shí)，有助于提升續(xù)航里程的提升，也為搭載更多電芯創(chuàng)造了空間。同時(shí)，更少的線束連接也讓生產(chǎn)裝配的自動(dòng)化流程大為簡(jiǎn)化，生產(chǎn)質(zhì)量和效率都能有所提升。
此外，當(dāng)電池包從車輛上退役，無(wú)線管理系統(tǒng)使得電池回收時(shí)不需多少重新設(shè)計(jì)即可簡(jiǎn)單便捷二次利用。
采用wBMS這種智能化的核心技術(shù)，Ultium平臺(tái)可以輕松支持功能的升級(jí)和電芯配方的優(yōu)化，就像WiFi一樣，無(wú)論你換什么手機(jī)都能用一樣的協(xié)議上網(wǎng)。
電池的安全，是電動(dòng)車安全的基石。Ultium平臺(tái)滿足ASIL-D級(jí)別的系統(tǒng)功能安全要求，這是汽車行業(yè)電子電氣系統(tǒng)安全的最高標(biāo)準(zhǔn)。
Ultium平臺(tái)的電池安全由行業(yè)領(lǐng)先的電池?zé)峁芾砑夹g(shù)與物理防護(hù)架構(gòu)兩大層面組成。其開發(fā)和測(cè)試嚴(yán)格遵循了通用汽車全球新能源車相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，并高于國(guó)標(biāo)要求。
電芯選擇：
首先從電芯開始。Ultium平臺(tái)基于811三元鋰電芯的基礎(chǔ)配方，研發(fā)出中國(guó)市場(chǎng)的優(yōu)化配方。
通過(guò)正極材料的納米級(jí)原子包覆和定向摻雜，電芯的熱穩(wěn)定性提升10%；負(fù)極搭建了高速離子通道，并運(yùn)用最新的材料和優(yōu)化的工藝，進(jìn)一步延長(zhǎng)電芯工作壽命，提升快充的能力。
模組設(shè)計(jì)：
在電芯之間，Ultium平臺(tái)使用了納米級(jí)航天材料——新一代氣凝膠——作為隔熱材料，能有效降低電芯間溫度傳遞。同時(shí)，當(dāng)電芯個(gè)體熱失控時(shí)，可通過(guò)安全閥和排氣通道，可快速排出高溫氣體。每個(gè)模組配置了集成式全獨(dú)立液冷板，在電池分?jǐn)鄦卧镆卜胖昧艘豪浒濉?/p>
比起業(yè)內(nèi)常見電池包集中式液冷板設(shè)計(jì)，Ultium平臺(tái)的冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)更高效，換熱效果提高約10%，籍此電池模組壽命整體可提高約15%。得益于這套先進(jìn)的熱管理系統(tǒng)和電池配方的優(yōu)化，Ultium平臺(tái)可以支持電池在全生命周期內(nèi)進(jìn)行快充，也不會(huì)給電芯造成損耗。
結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：
除了行業(yè)領(lǐng)先的熱管理系統(tǒng)，針對(duì)整車碰撞時(shí)的安全風(fēng)險(xiǎn)，Ultium平臺(tái)擁有強(qiáng)化過(guò)的全新電池物理防護(hù)架構(gòu)。
Ultium平臺(tái)電池殼體使用了高強(qiáng)度的井字形框架結(jié)構(gòu)，當(dāng)中，采用了多根超高強(qiáng)鋼橫梁進(jìn)行加固，整包的超高強(qiáng)鋼占比37.5%，高強(qiáng)鋼占比約61%，抗擠壓能力達(dá)到國(guó)標(biāo)的3倍，達(dá)到同行業(yè)最高水平。
防水殼體還應(yīng)用了更加精密、更加穩(wěn)固的激光焊接，輕松實(shí)現(xiàn)IP6K9K高壓噴水密封等級(jí)。
同時(shí)，為適應(yīng)國(guó)內(nèi)各種使用場(chǎng)景，還增加底部球擊工況、過(guò)鐵軌工況等多種考驗(yàn)，讓整車安全更上一層樓。在碰撞發(fā)生后，車輛還可實(shí)現(xiàn)5秒內(nèi)主動(dòng)放電，確保事故后的救援安全。
憑借著靈活的電芯方案、wBMS無(wú)線電池管理系統(tǒng)以及在安全方面的重點(diǎn)優(yōu)化，上汽通用汽車將通過(guò)Ultium平臺(tái)快速推動(dòng)企業(yè)電動(dòng)化的產(chǎn)品布局。
