作者 | 王凌方
編輯 | 邱鍇俊
2021年問世的Ultium奧特能平臺，是通用全面轉型電動化的標誌。
7月26日，上汽通用舉辦了一次“奧特能電動車平臺技術公開課”，深入解讀該平臺的特點。
按照官方的宣傳點，奧特能平臺主打“更安全、更智慧和更效能”的特點。
當然沒有哪個企業會認為自己的平臺不安全、不智慧，效能不佳。特別是在中國，電池和電池系統新技術太多了：寧德時代的麒麟電池，比亞迪的刀片，上汽的魔方電池、廣汽的彈匣……厲害的名字都不夠用了。當然，奧特能平臺還包括電驅等內容，不是單一的電池系統。
拋開官方宣傳詞彙，《電動汽車觀察家》認為，該平臺值得一提的特點有：
專屬電芯配方、ASIL-D等級的系統安全、屬於第一梯隊的電機系統峰值效率，以及使得工藝和維修得到簡化的無線電池管理技術。
而且奧特能是基於滑板底盤概念的車輛平臺，目標是實現靈活開放的平臺架構與研發和生產成本的平衡，因此通用性也是一大特點，
可覆蓋轎車、SUV、MPV、皮卡等不同軸距和尺寸的各類造型需求。
作為早期研發的平臺，也有很明顯的短板，例如電池系統沒有采用無模組的結構，電池系統結構仍然很複雜，NCM811電芯能量密度優勢，沒有充分發揮。
下面就逐一進行分析。
01
電芯專屬配方
通用是少數能夠介入到電芯配方設計的企業。
上汽通用深度參與電芯化學體系設計和效能開發。整個電芯的設計開發與驗證由通用汽車、上汽通用汽車、泛亞汽車技術中心和電芯供應商共同完成，設計開發中深入參與電芯材料體系制定、製造工藝、效能評估、安全濫用和成本控制五大方面。
根據上汽通用電芯效能開發高階工程師白陽的介紹，
他們聯合本土的電芯供應商，在電芯的正負極上都採用的專屬的配方。
正極方面，上汽通用選用了高能量密度的
NCM811體系電芯
，透過
原位塗層包裹形成核殼結構，並透過定向摻雜稀土元素鉚定遊離氧
。
為了便於理解，白陽將電芯比喻為一個習武之人，NCM811體系則表示此人內力強勁；原位塗層則類似於“金鐘罩”，防止內力外洩，降低氧的釋放量；摻雜稀土元素目的，是將內力載體氧元素穩固在丹田之中，也是為了減少氧的釋放量。以此，進一步延長電芯工作壽命，支援全生命週期的快充而對電池壽命基本無影響。
在這一套內功心法加持下，
這一配方相比比基礎配方熱穩定性提升10%。
在負極方面，他們採用了高容量
快充石墨
，增加電量；透過
原位搭建快速離子導電環
，增加電量的傳輸速率；
顆粒級配消除電極階梯濃度
，可提升導電性，使鋰離子脫嵌順暢，不容易破壞材料的微觀結構。
奧特能平臺電池可以相容磷酸鐵鋰、三元鋰電池，以及未來的鋰金屬電池、固態電池等。
02
ASIL-D最高安全等級
安全方面，奧特能電動車平臺是頂格設計的。
根據上汽通用方面的介紹，奧特能電動車平臺滿足ASIL-D系統安全的最高等級，這是汽車行業電子電氣系統安全層面的最高標準。同時該平臺還是按照電壓、電能、物理防護、電力系統負載端絕緣電阻，四重電動車五星安全評價的設計標準進行開發。
（1）高標準的電芯選擇和測試
在電芯選料階段，採取100%電芯DCR（直流內阻）檢測，成本更高。透過DCR全檢確保電芯焊接製造、電芯效能、下線品質的一致性，從而減少電芯容量的木桶效應，提高電池安全性和壽命。
基於整車使用環境、終端客戶、產品定位等不同場景設定電芯的效能評價標準，電芯會經歷電、熱、化學、安全、耐久、振動、效能等全面考驗，
累計測試達320萬小時以上。
（2）熱管理7重防護
一是，
電芯間隔熱牆
（專利設計），使用加厚設計的奈米級航天材料氣凝膠，99%以上都是空氣，能有效降低電芯間熱量傳遞。
二是，
抑制熱擴散技術
（專利設計）：當一旦電芯單體熱失控時，我們透過快速排氣通道的專利設計，可快速排出高溫氣體。輔以整合到模組底部的液冷板系統，迅速釋放包內熱量，降低對相鄰模組和電芯的影響，減少次生失效。
三是，
整合式液冷系統
（專利設計）：每個模組都配置了專利設計的整合式獨立液冷板，比起業內常見電池包集中式液冷板設計，換熱效果提高約10%；同時液冷系統透過獨特的流量控制，可以控制電芯間的溫差在1攝氏度，確保了電芯老化的一致，提升了電池壽命；此外在BDU電池分斷單元裡也放置了液冷板，業內這樣的設計並不多見，它可以使BDU單元支援>1200A的峰值電流負載，發熱最高溫度
四是，
模組和整包的防火設計
（專利）：上蓋防火專利設計，電池上蓋內建氣凝膠防火毯，對乘員和整車進一步保護。
五是，
後置大面積防爆閥
：它跟模組和整包的快速排氣通道相結合，可以迅速排出高溫氣體。
六是，
防拉弧設計
：電池包內部高壓元器件具備在電芯熱失控後防止拉弧設計。
七是，
“車-雲”兩端相結合的電池健康監測系統
：車端採用氣壓/溫度/電壓三重感測器， 24小時不間斷、高頻率的監測電池包和電芯狀態，一旦檢測到失控風險會主動採取快速冷卻以控制熱擴散，保障安全。
此外，雲端資料平臺基於電池全生命週期資料，能夠提前識別電池析鋰、內短、鼓脹、漏液等熱失控隱患，並提供周級別的電池健康異常預警，以防患於未然。
（3）多重物理結構防護
電池物理防護架構方面，例如，奧特能平臺採用高強度電池殼體設計，
高強度井字形結構，採用多根1500MPA 超高強度鋼橫樑進行加固（12模組是5根橫樑，10模組4根，8模組3根）。上蓋總成採用1500MPA超強側邊防護梁，托盤總成採用1000MPA的底部防護。
高強鋼應用佔比也達到了61%，超高強鋼應用佔比37。5%，整包的抗擠壓效能為國標要求的 3 倍，同行業最高水平。
此外，殼體內應用遠端鐳射焊23。2米，鐳射填絲焊15。5米，折算長度相當於繞電池殼體5圈，提供穩固的連線。
在車系統結合的電池殼安全架構設計方面，上汽通用設計了多位置柱碰保護能力：模擬從A柱到C柱連續多位置進行柱碰，以此考察每排模組各個區域的強度，更有效保護電芯及模組安全。國際和國內的柱碰標準都是考察車側單一位置柱碰能力，上汽通用汽車超越該標準。
電池殼體對整車的扭轉剛度提升約45。8% ，整車帶電池包的扭轉剛度35kNm·度，行業領先水平。
在充分滿足國家法規與C-NCAP等要求外，上汽通用更增加底部球擊工況、過鐵軌工況等複雜工況場景的測試。
此外，
在碰撞發生後，在5秒內即可完成主動放電，確保事故後救援安全。
密封效能方面，也達到IP67防塵防水和IP6K9K高壓噴水防護等級。
03
無線連線的電池管理系統
採用無線連線的電池管理，電池系統裝配工藝簡化，維修難度下降。
這一最佳化，
使得電池包中線束用量減少了最多90%
，電池包減重的同時提高了電池包內的空間利用率。電池包體積因此縮減了至多15%，獲得了能量密度的提升。
泛亞汽車技術中心繫統模組專家李志深認為，目前行業內主流的方案，都存在著線束複雜的問題，這會引起非常高的通訊故障率，並且也極易產生因為單點的一個通訊失效，而導致整個系統的一個管理失能。
無線連線的電池管理還減少了接外掛的使用，不僅減少了相應的成本，也降低了這部分元件帶來的故障率。
高可靠、高安全的訊號傳輸。上汽通用採用自適應混合網路架構，當某一組模組出現通訊丟失時，將透過臨近模組代發，杜絕訊號丟失；15路通道智慧隨機調頻，解決通道堵塞；112dB 射頻鏈路預算，超強抗干擾。
資訊保安方面，上汽通用採用3種加密演算法及金鑰管理保護使用者隱私，使車輛免受惡意攻擊。
得益於通用汽車全新一代VIP智慧電子架構增強的遠端升級功能，電池管理系統的底層架構可像智慧手機一樣進行軟體更新，從而不斷最佳化電池管理的效率，帶來更佳的效能表現。
此外，還有車端實時熱失控監測和雲端熱失控預警等安全措施。
04
最大驅動電機系統效率可達96%
奧特能平臺一共有三款電驅，產品分別是前驅主力電機，後驅主力電機和後驅輔助電機。
凱迪拉克LYRIQ銳歌后驅車型，採用3合1的電驅單元，峰值功率255kw，峰值扭矩440Nm，最大驅動電機系統效率可達96%。
上汽通用的逆變器IGBT模組採用的是雙面水冷，所以在有限的空間內，可以發揮更好的散熱效果，從而提高了功率的密度。
智慧油溫管理模組熱交換器，可以儲存變速箱油熱量，透過電機的廢熱利用提升系統綜合效率，在低溫啟動快速加熱驅動單元，常規工作模式下實現高效熱交換，是BEV HEAT高效綜合熱管理系統中的重要一環。
高效率主要體現在，電機扁線技術、電機自粘鐵芯和全油冷電機和減速箱上。
電機扁線技術可以有效降低繞組電阻進而降低銅損耗，輸出更高的功率和扭矩
。同時，扁線在定子槽內緊密貼合，與定子鐵芯齒部和軛部更好接觸，熱傳導效率更高，進一步提升電機峰值和持續效能。
電機自粘鐵芯不會出現鉚接方式所造成的材料拉傷，減少渦電流的發生。
同時，固定強度大大提高，減少旋轉時的振動，減少風噪，散熱性優異，進一步提升電機效率和NVH水平。
全油冷電機和減速箱，所有奧特能平臺電驅單元的電機和減速箱均採用油冷方式，採用內建油泵，可主動噴油進行潤滑與冷卻，提升了系統綜合效率。
相比業內常見的水冷形式，電機採用定子噴淋冷卻結合轉子甩油，無需設計冷卻水套，外徑尺寸小，可以帶來更大的體積功率密度。
不過，遺憾的是，此次公開課並沒有公佈電池包和電芯的能量密度。在結構簡化方面，除了減少了線束，在結構件方面並沒有明顯減少，因此電池系統的整體體積利用率到底如何也不得而知，
由於採用NCM811電芯，相關的防護措施會更加謹慎，因此電池系統的能量密度或許並不樂觀。
無論如何，作為通用電動化的轉型之作，平臺後期的進化值得期待。
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