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电气化未来的必经之路 通用电力科技解读
发布日期:2019-06-11

电气化未来的必经之路 通用电力科技解读

  通用是一家百年车企,它曾在历史上取得过很多辉煌的成就,而电动车就是其中之一。

早在1990年,通用就试制出了一款搭载铅酸电池组的纯电动车概念车—Impact,而后在1996年以EV1的身份正式量产并推向市场,在当时可支持120英里的续航里程。

虽然这台车由于彼时电池技术的落后,最终仅生产了一千余台,但其依然展现出了很强的前瞻性。

  通用随后的车型则跟市面上的绝大部分车企一样以燃油为主,直到2010年推出了增程式电动车—雪佛兰Volt。 与一般的PHEV插电式混合动力或HEV强混车型的原理有所不同,Volt采用了汽油发动机+双电机的动力系统,在电池满电时采用纯电动行驶,而在电池电量耗尽时则启动发动机为电池充电,电动机继续承担驱动任务,以达到增加续航里程的目的。 这款车在北美市场取得了不错的销量,为通用在电动车方面积累了良好的口碑。   从Volt出世开始,通用开始大力发展新能源汽车,陆续推出了国内市场上能买到的雪佛兰迈锐宝XL的HEV强混、别克君越HEV强混、凯迪拉克CT6和XT5的PHEV插混和别克VELITE5增程式电动车,以及一系列专供北美市场的电气化产品。

而通用首款纯电动车型BoltEV也在2016年正式发布,在严苛的美国EPA循环下测出了383km的续航里程,性能优异,定位也较为亲民(它采用的电池技术在后文中会详细讲到)。   通用认为,汽车将会从传统燃油车逐步向新能源车型过度,而PHEV、增程式电动、HEV这些混合动力车型就是最好的过渡期解决方案。

而最终的产出则是EV纯电动车和FuelCell氢燃料电池车,因此在这两个方向大量的投入研发。 从通用的雪佛兰BoltEV纯电动车和与军方合作研发的ColoradoZH2氢燃料电池概念车,我们都能看到通用对未来的愿景:0排放、0事故、0拥堵。 通用的电气化技术  熟悉电动车的人应该都有所耳闻,电驱动系统包含电池、电机、电控(能量管理)三大要素,想要制造出优秀的电驱车型,这三点缺一不可。 通用在这三个方面有怎样的独到技术呢?  首先,在电池方面,通用旗下的PHEV、增程式电动和EV车型均采用了由软包式电芯组成的叠片式三元锂电池组。

这种叠片式的结构区别于以特斯拉为代表的圆柱状排列结构,在电池的热管理上有独特的优势。

每片电池组之间都布置了液冷的散热片,可以让电池的加热和制冷更加均匀、使热能管理得以高效运行。

与此同时,每片电池组之间都被这种结构区隔开来,可以避免因某组电池温度过高或过低影响其它电池。   这种叠片式电池组可以组成平整的形状,把对车内空间的占用做到最低。

在通用最新推出的纯电动车BoltEV上,电池组就被做成了片状、放置在底盘的位置和后排座椅下方,在不占用车内空间的同时还降低了车辆的重心,提升了操控的稳定性。

未来,BoltEV的电池组结构将成为通用的纯电动车平台,在这个平台上将衍生出更多纯电动车型。

  接下来在电机方面,通用采用了功率密度大、扭矩承载能力强的永磁同步电机。

其中转子上的磁铁采用了目前磁力最强的钕铁硼磁铁,可为电机提供更大的扭矩;而定子则采用了独有的条形绕组结构,有着直流阻抗低、散热特性好的优势,便于与其他部件进行深度集成。 采用这些技术的最终目的是使电机拥有更强的扭矩、更平顺的动力输出和更低的噪音。   作为软件,电池管理系统(BMS)的重要性完全不亚于电池和电机这两大硬件,因为电池管理系统对于整个电池的安全、寿命、充放电的能力和速度等都有着决定性的作用。 在一个电池组中,决定整个电池组性能的是最差的那颗电芯,可以理解为一种木桶效应。

因此电池的一致性至关重要,这种一致性要在制造、使用和不同环境下都能稳定的保持。   在生产方面,通用会与供应商深度合作,严格控制电池的质量,保证出厂时的电池一致性。 在使用方面,电池充电的过程中,电池管理系统会监控充电速度较快的电芯,细微的降低它们充电的电流,最终使所有电芯都在同一时刻被充满、达到最大的储电量。 而在环境的适应能力方面,BMS会依托前文提到的液冷散热片对每个电芯进行精准的控温,保证电池组在适宜的温度下工作,尽可能降低环境对续航里程的影响。 通用的电池研发  通用在北美和上海均设立了电气化实验室,与供应商深度协作、在前端进行电池材料的研发和验证工作,并将研发成果交由供应商进行生产。

我们有幸简短的参观了位于上海的实验室。

  实验室当中引入了大量定制化的科研设备,由各专家进行专业操作,拥有对于电池电极、电解液(聚合物)的材料研发、样品制造和测试能力。

由于电池原材料对于环境极其敏感,因此实验室中布置了数个无氧、无水、无尘操作台和车间,以便于在研究和生产过程中对原材料产生污染。

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