「研判」後發制人的奧特能平台
隨着環境、能源等各方面的因素影響,純電汽車已經隱隱被定義為未來的主要出行方式。特斯拉等新勢力車企已經提前搶佔了大好優勢,但傳統車企同樣不甘落後。然而單純的油改電必然遭到市場冷眼,那麼能否開發出自己專屬的純電平台就顯得極其重要。
如今,電動汽車利用軟件展現出傳統內燃機汽車所沒有的各種魅力。擁有了專用平台,從一開始就確認電池安裝空間,就可以擴大內部空間以及行李箱空間;在性能方面,可以在減輕車輛重量的同時增加車身的剛度,從而在高速行駛中提供出色的穩定性等。種種好處不言而喻。
“物競天擇勢必至,不優則劣兮不興則亡。”深諳其道的上汽通用終是攜奧特能平台強勢入場。
通用厚重的純電發展史
雖然是全新推出的平台,並且與前兩代並沒有任何聯繫,但算起來,奧特能已是通用汽車的第三代純電平台。
通用的首款純電汽車是著名的EV1,在20世紀末,通用汽車利用航空技術以及鉛酸電池打造了一款EV1雙門轎車,雖然各項技術並沒有非常完善,但銷量表現不錯。但後續因為過高的生產成本和技術發展受限於2003年徹底退市。
7年之後通用又重新開發了一款純電動汽車。這次是因為中國開始實施對新能源汽車的補貼,而通用汽車在2008年推出的Volt並不在補貼行列,所以通用與上汽深入合作,準備為中國市場開發和製造電動汽車。
同時與通用汽車合作的還有LG。通用汽車與LG的合作主要集中在海外,而與上汽的合作主要集中為中國。上汽通用推出了雪佛蘭賽歐EV的概念車。兩年之後,通用汽車為北美市場推出了Spark EV。
雖然當時通用表示生產純電動的平台是一個專門的電動車平台,不會基於現有車型,但各方面的信息顯示,Spark EV是基於Gamma平台打造。或許在當時,專用純電平台與今日的純電平台在定義和概念上有所差異。
Spark EV意味着通用汽車第一代純電平台,也就稱為BEV1,後與LG合作,全面涉足純電動汽車的研發和設計。2016年,基於純電平台的Bolt正式亮相。這是通用汽車推出的第一款純電平台打造的純電動車,也是通用汽車第一個真正的純電平台,被稱為BEV2。
但基於BEV2推出的車型並不多,在中國市場推出了雪佛蘭暢巡,別克在推出VELITE 6的基礎上,又引進了Bolt EUV推出了微藍7。
後續隨着電動汽車行業迅速發展,這個2016年的平台看起來就有很多不足了,不夠靈活、不夠性能,強調空間和經濟取向無法制造更加高端的純電動汽車。於是通用汽車開始設計下一代平台,被人稱之為BEV3。
這次真正的全面轉型,在電動化的今天,大象轉身尤為困難,因此大象更需要全力轉身,並最終推出了第三代純電平台。也就是奧特能平台。
奧特能平台是一個非常靈活的平台。平台的核心是Ultium電池,提供50-200千瓦時的容量選擇,模組兼容不同包裝、尺寸的電芯,電池包也支持單層和雙層排布。所以這個平台可以生產大量的車型,包括皮卡、SUV和跨界車等大型車輛,更改電池組為水平排布則可以開發中型車、緊湊型車,以及底盤較低的性能車。目前在中國銷售的奧特能平台均將實現國產化。
奧特能平台主要搭載車型
目前奧特能平台已亮相的車型包括純電悍馬HUMMER EV(皮卡和SUV)、凱迪拉克Lyriq和雪佛蘭Blazer SS。在國內上汽通用與大家見面的則是已經開啓預定的凱迪拉克鋭歌和別克發佈的純電概念SUV—Electra-X。
鋭歌作為奧特能平台在中國推出的首款車型,能夠看出上汽通用給到消費者的誠意。首先在造型設計方面,積極創新的同時也保留了凱迪拉克的特徵,不同於傳統SUV或是純電SUV車型,鋭歌更像是Crossover的大旅行車與掀背轎跑的結合體。
內飾方面也走的是精緻路線,中控33英寸9K環幕式大屏,中控大面積的亮面材料,鋼琴烤漆、拉絲鋁、木飾、玻璃,鋁製旋鈕、中控旋鈕以及發光門飾板。同時鋭歌的在配置方面也非常厚道,在傳統燃油車型上,一般通過配置的豐富程度來區分高低配,鋭歌則將全系的配置差異降到最低,僅通過續航里程和動力性能做區分。各方面的表現都體現着通用電動化轉型的決心。
另一位主角就是在前不久的別克品牌日亮相的別克Electra-X,造型方面也做了非常前衞的設計,再結合目前鋭歌和奧特能平台的各項數據來看,也將是一款極具競爭力的旗艦車型。
根據上汽通用的消息,奧特能Ultium預計在2025年左右將打造10款以上的國產新能源車型,不限於轎車及SUV,值得期待。
奧特能平台優勢技術解析
一、wBMS
奧特能平台是業內首家量產wBMS無線電池管理系統的車企。其實wBMS最早的應用場景有鐵路、機房、變電站等,通用發覺了它在電動汽車上的優勢,能夠降低電池包整包重量進而提升續航,它的主要優點有:
1、給電池包內部結構提供更靈活的設計支持;2、降低電池包整包重量(去除90%線束及相應的接收器)從而提升續航;3、佔用空間比普通電池包小(僅佔用15%),從而增大車內乘坐空間;4、線束接口減少並降低短路起火風險從而提升安全;5、保證24小時實時監控從而提升安全性。
此外,wBMS還可以通過提升監測精度來提高續航,當SoC監測精度提升之後,從電池的安全可用電量,到整包能量密度,到實際續航都會得到提升。
wBMS相對於傳統技術有很多優點,但在可實施性上也有很大的難點,比如wBMS提高電芯狀態監測速度的同時,還要提高輸出量並降低錯誤率,這在汽車底盤這種温度、噪擾雙高的情況下實現難度較大,為此ADI無線協議經過了精密設計,融合了分時分路多路複用和跳頻來實現信號傳遞上的冗餘。
二、安全技術
目前電池的危險主要來自:熱、氣。那麼解決方法就是:隔絕熱量+降低温度。
隔絕熱量:奧特能平台的電芯間使用加厚設計的納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。電池上蓋內置氣凝膠防火毯,可以對乘員和整車進一步保護;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。
第二步就是排出氣體,防止爆炸。奧特能平台有個快速排氣通道的專利設計,一旦電芯單體熱失控時,可快速排出高温氣體,同時後置大面積防爆閥,跟模組和整包的快速排氣通道相結合,可以迅速排出高温氣體。
值得一提的是奧特能平台上給每個模組都配置了專利設計的集成式獨立液冷板,比起電池包集中式液冷板設計,換熱效果提高約10%,有助於控制電池的温度,保證安全。
除了對熱失控的絕對防護,奧特能平台在面對碰撞事故時的安全性同樣極其優秀:奧特能平台打造的電池包採用高強度的井字形框架結構,用了很多根1500MPa超強度鋼橫樑進行加固。整包的高強鋼佔比61%,超高強度鋼佔比37.5%。
另外,電池包殼體內應用遠程激光焊23.2米,激光填絲焊15.5米。激光焊和普通電焊的不同就在於激光焊是通過對金屬的無接觸加熱,焊縫平整光滑,不用填充其它金屬,不會有普通電焊的雜質和氣孔,焊接質量比平常焊接更為牢固可靠。
這些數據最直接的效果就是整包的抗擠壓性能為國標要求的3倍,這個數值應該是目前行業裏獨一份。
安全性能好,充放電性能也足夠好,奧特能平台的電池經過50萬公里充放電,電池容量衰減只有10%,而且支持全生命週期的快充低衰,不用擔心長期快充或者數年後的電池會大幅衰減,並且國內一般用車裏程的平均年限也只有十幾萬公里。
三、高性能架構,靈活適配
奧特能平台的設計是具有模塊化特性的。提供了8、10、12模組三種組合,滿足不同車型續航需求,支持至少四種化學配方電池,還支持不同的電芯封裝形式,不同的排布形式。完美覆蓋轎車、SUV、MPV、皮卡等不同軸距和尺寸的各類造型需求。
在驅動系統方面,依然遵循高效率和模塊化原則。奧特能支持前驅主力電機、後驅主力電機和後驅輔助電機3種功率電驅單元。以凱迪拉克LYRIQ鋭歌后驅車型為例,其採用3合1的電驅單元,峯值功率255kw,峯值扭矩440Nm,最大驅動電機系統效率可達96%。
為了追求極致的電驅效率,奧特能平台還使用了電機扁線技術、電機自粘鐵芯技術、全油冷電機和減速箱、智能油温管理模塊、採用定製化雙面水冷IGBT模塊的逆變器,在性能、效率等方面都做了極致。
在滿足效率的同時,奧特能平台還在NVH和耐久性方面做了專門的方案。
NVH方面:減速箱的齒軸系統採用先進的齒輪加工工藝,保證了整車多工況、全扭矩下優良的NVH性能,給顧客帶來靜謐舒適的駕乘感受。
減速箱採用行業領先的高效率齒軸軸承佈局:全部軸系採用球軸承加圓柱滾子軸承佈局,高精度齒輪的應用和一體式電機軸,提高了驅動單元的穩定性、效率和NVH性能。
耐久性方面:電驅單元的減速箱、電機、控制器由通用汽車自研設計,由上汽通用汽車自行裝配。全套自研開發加自主生產,為電驅單元的品質提供了100%保障。
電驅單元耐久性測試試驗由通用汽車和泛亞汽車技術中心在中美兩地合作完成,測試過程中監控油温、扭矩、轉速、振動有無異常。
減速箱擁有電子線控駐車系統,在坡道駐車時可提供更好的安全保障。減速箱帶有機械鎖止結構,確保有效鎖止車輛,提升鎖止機構壽命的同時,更提高客户用車安全性。
通過對奧特能平台的優勢技術分析,不難看出,上汽通用就是想要將奧特能平台打造成一款“更安全”、“更智能”、“更性能”的全能型選手,並且已經做到了。
豪華品牌純電平台橫評
從上文的分析中不難看出,奧特能平台是一個非常全面的平台,幾乎可以實現車型全覆蓋。而此次首先推出的凱迪拉克鋭歌定位為純電豪華SUV,那麼就難免與德系豪華進行對比。於是我們選擇同樣主打高端車型的奧迪PPE平台和奔馳EVA平台進行對比。
1、奧迪PPE平台
PPE平台由奧迪與保時捷合作開發,定位高端小眾。PPE平台支持多款車型,主要在X方向軸距範圍2890到3080mm,Z方向離地間隙範圍152-217mm(支持轎車和SUV), Y方向的輪距範圍1641-1714mm。基本覆蓋了B-D的車型分級。
據瞭解PPE平台的第一批車型,電池都是採用了SDI的方案,這次説明大眾選定了方殼電芯的方案(不兼容軟包設計)。PPE還採用了800V系統,電池能量為100kWh,採用12個方殼電池模組。
PPE的驅動設計,是基於模塊化複用,三款電機採用永磁同步(最小可以支持異步),採取不同轉子長度來實現不同的功率變化,同時支持IGBT和SiC兩種功率芯片方案,分四種齒比(11 到8.5)。
目前來看,PPE平台確實高出MEB平台一級,與J1平台類似,相對傳統車企來説是比較不錯的純電平台,但在國內優勢並不大。
PPE平台在兼容性、靈活性上與奧特能平台有所差距,並且奧特能平台已經算是跨入了平台4.0時代,技術上也有一定優勢。但奧迪或者説大眾集團,得益於數量更多的純電平台,以及後續即將到來的SSP平台,兩者的後續競爭必然更加激烈。
2、奔馳EVA平台
奔馳EVA平台主要打造中大型和大型純電動車。可支持後驅和四驅佈局,其中後驅佈局採用一台電動機驅動後輪,最大功率達到408馬力;而四驅佈局則採用雙電機,其中前軸電動機,可產生122馬力至204馬力的最大功率。此外,該平台還支持自適應懸架、扭矩矢量控制和動能回收等系統,該平台具有後輪轉向系統,其後轉向角為標準4.5度,並可通過OTA升級達到10度。
EQS是EVA平台下的首款產品,從命名就可看出它就是電動化的S級,新車將搭載前後雙電機,並與寧德時代合作,搭載90kWh以及107.8kWh兩種電池(方包+軟包),其WLTP工況下續航里程超過780km,此外充電速度也將得到大幅提升(400V電壓下充電功率可達200KW),15分鐘即可補充300km續航所需電量,半小時充至80%。後續同平台的EQE、EQE SUV和EQS SUV,預計也將搭載相同的動力和電池系統。
EVA平台的高壓系統電壓為400V,電池由奔馳自己完成組裝。鋰離子電池包的種類有軟包以及方包兩種,方包模組的方案由寧德時代提供,採用了NCM 811電池,這也是目前高能量密度電池的常見型號。
作為主打高端車型的平台,EVA平台的各項數據表現也是非常亮眼的。但和PPE平台一樣,通用的奧特能平台的兼容性和靈活性依然具有很大的優勢,並且就目前的各家數據來看,奧特能平台主打的安全性依然可以説是傲視羣雄。
寫在最後:
隨着新能源汽車行業的迅猛發展,大多數傳統車企由於並沒有適應新的節奏,只能基於原有的燃油平台推出新車,在電池安全、動力及續航方面始終存在一定的缺陷。而上汽通用並沒有着急入局,而是本着“慢工出細活”的態度,整合通用汽車26年以來的電動化經驗和前瞻技術優勢,推出奧特能平台。
通過在新賽道的不間斷耕耘,基於改變和創新式的變革,上汽通用無疑將通過奧特能平台給予新能源市場新的活力。面對新勢力的咄咄逼人,已經警醒過來的主流車企特別是對於上汽通用而言,未來新能源市場是什麼樣、由誰主導,一切都還乾坤未定。
弱者坐待時機,強者製造時機,上汽通用崛起之時機,正是現在!