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通用Ultium奥特能平台技术解析
2021-12-17 20:59:23· 来源：汽车动力总成
9月14日，上汽通用对外公布了Ultium电驱模块化平台的中文名——奥特能。Ultium奥特能平台整合了通用汽车26年的电气化经验，上汽通用汽车和泛亚汽车技术中心参与
9月14日，上汽通用对外公布了Ultium电驱模块化平台的中文名——奥特能。Ultium奥特能平台整合了通用汽车26年的电气化经验，上汽通用汽车和泛亚汽车技术中心参与了该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，实现了Ultium奥特能平台车型的国产和近100%零部件的本土化采购。
21世纪，上汽通用在电动化战略上的最重要技术就是Ultium奥特能平台，这个电动化平台整合了通用汽车26年的电气化经验，将为中国市场带来灵活、智能、安全的电动化解决方案。今天，我们就来解析通用Ultium奥特能平台技术。
Ultium奥特能平台的三大优势 —— 灵活 & 智能 & 安全；大量共用零部件的研发与制造精度增加、共用零部件可缩短研发周期，降低研发成本、大大增加同款零配件的采购量，压低采购单价、简化生产流程与生产设备，降低生产成本、简化售后渠道，降低配件价格与维护难度，Ultium奥特能平台可提供2种电芯、2种模组、3种电池包。
1、电芯：
电芯是动力电池包的最小单元，目前Ultium奥特能有两款可选，下图的方形电池，采用NCM811高镍配方，NCM 811（镍钴锰三元锂电池）简单的来说就是在之前的三元锂电池基础上面，将电极的材料变成了8：1：1，这种电池在一定的程度上面可以保证电池的能量密度，可以提升电池的续航里程，以及电池的使用循环寿命、安全性等。但“811”电池为了提高电池能量密度，增加了正极材料中镍材料的占比，而缩减了钴和锰的占比，所以它的稳定性与安全性相对于“523”电池与“622”电池来说，安全性与稳定性更差，使用寿命也相对更短，发生燃烧的危险性也相对更大。
另一种电芯就是软包，采用NCMA四元配方，能量密度会进一步提升。上汽通用表示，Ultium奥特能平台下的电芯支持不同化学配方、电芯封装形式、排列组合，甚至2种不同电量的电芯可以串联可以并联。无论是磷酸铁锂、三元锂电池，还是未来可能应用的锂金属电池、固态电池，都能为其所用。
2、模组：
电池包内部结构，由多个电芯（Cell）构成的电池模组（Module），会通过螺栓固定到带有横梁和纵梁的外壳上，形成电池包（Pack）。通用Ultium奥特能提供了2种模组方案。下图的是方形电池组成的模组，这是12枚方形电芯组成的模组，外尺寸是同一规格的。
3、电池包：
用模组拼合，就可以成为高压电池包。Ultium奥特能平台提供了三种电池包方案，分别使用8模组、10模组、12模组自由组合。不同数量的模组可以实现不同等级的续航与性能配置。
因为模组的尺寸完全相同，所有零件接口100%共用，三种电池包零件共用率高达约80%。电池包柔性化程度大幅度提升，Ultium奥特能平台可以随时替换、升级电池模组，可轻松支持功能的升级和电芯配方的优化。
4、电驱系统：
除了电池包的灵活特性之外，Ultium奥特能还提供了驱动系统的灵活特性，可以通过在不同轴安装不同动力等级的电机，实现多元化驱动形式，一共3套电驱系统组成7种驱动组合。
高度集成了电驱单元（电动机、逆变器、减速器、冷却系统、电机控制器、充电控制模块等）驱动系统还有4种驱动模式，包括前驱，后驱，经济四驱，性能四驱。
Ultium奥特能平台把传统的BMS升级为Ultium奥特能平台业内首创的无线电池管理系统（wBMS），开发空间和技术灵活性得到大幅提升，配合通用汽车全新一代VIP智能电子架构，将支持更精细化的系统管理和功能的迭代升级。
如今无线电池管理系统可以使电池包减少90%的线束，减重的同时增加了体积能量密度，提升了续航里程，更少的硬线连接和接插件使用也将带来更低的故障率，提升系统安全性。配合VIP智能电子架构，无线电池管理系统的远程迭代更新成为日常。
此外，在生产端，电池包的生产工艺获得大幅简化，电芯的无线通讯能力提升了电池自动化装配的效率和质量。在回收端，无线电池管理系统还为电池的回收带来很多裨益，让电池可实现便捷的二次利用。
Ultium奥特能平台与本土供应商共同研发的三元锂电芯优化配方，提升了10%的热稳定性，具备低衰减、长寿命的优势，40分钟内便可完成快充。
正极采用纳米级包裹，加上定向掺杂过渡金属原子，比基础配方的热稳定性提升10%。负极采用最新材料和优化工艺搭建高速离子通道，进一步延长电芯工作寿命并支持全生命周期的快充。
依托实时智能监控系统、纳米级航天材料气凝胶、安全阀和排气通道的专利设计、防拉弧设计、集成式全独立液冷系统、气凝胶防火毯等7重保护，Ultium奥特能电池实现了行业领先的热稳定性能，且支持全生命周期快充而对电池容量几乎没有影响。
1、实时智能监控系统：三重传感器，24小时不间断、高频率监测，自动控制温度，这是监控的中枢。
2、电芯间隔热墙：航天级隔热材料新一代气凝胶，有效降低电芯之间的温度传递。
3、抑制热扩散专利设计：独特的“安全阀+快速排气通道”设计，快速降温，抑制电芯热失控时的热量扩散，也就是降低“链式反应”的可能性。
4、模组集成式液冷系统：模组底部集成独立液冷板，与传统整包式液冷板设计相比，新系统的换热效果提升10%左右，也使电池寿命整体提高约15%。
5、后置大面积防爆阀：一旦热失控立即进行快速散热，为整包降温。
6、乘客舱保护：电池包上盖内置气凝胶防火毯，防止热量向乘员舱扩散，毕竟热都是往上走的。
7、防拉弧设计：高压元器件在电芯热失控后可以防止拉弧（气体放电）。
注：文章中引用数据和图片来源网络
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