上海车展 | 无线BMS+灵活电芯布置,通用Ultium平台火了
黄嘉威
技术快讯 · 2021-04-20 17:06

凭借着灵活的电芯方案、wBMS无线电池管理系统以及在安全方面的重点优化,上汽通用汽车将通过Ultium平台快速推动企业电动化的产品布局。

4月19日,凯迪拉克在2021上海车展带来了全新Ultium平台打造的首款智能纯电概念车凯迪拉克LYRIQ。而Ultium平台则是通用汽车全面电动化的基石,未来基于Ultium平台还将推出10款以上国产新能源车型,覆盖多个细分市场,平均每年将推出2款以上的新车型。

「 更灵活的电芯方案 」

Ultium平台具有高度灵活的特性,可以用一个词来完美概括,就是“以少见多”。

它采用了灵活的电芯方案,使电芯可以采用多种排列方式,借此实现更高的整包能量密度以及满足不同车型的续航需求。

通过可替换、可升级的电池模组,加上智能化的电池管理系统,组成了一个核心的电池架构,它能满足不同形式的电池配置,通过3款电机模块的组合,可以组成5种不同的驱动单元,以适配包括悍马纯电动皮卡、凯迪拉克LYRIQ以及未来的电动车产品。

在初期阶段,通用会生产8模组、10模组和12模组三种不同电量的电池包。三款电池包零件共用率高达约80%,所有零件接口100%通用。搭配3种电池包,带来3款业内领先的模块化电驱,它们采用高度集成设计,最高可实现了8合一集成。通过电池包和电驱的有机组合,可实现7种不同的驱动系统,提供不同的加速性能和续航里程,以满足不同客户的需求。

值得一提的是,Ultium平台实现了近100%零部件的本土采购。

「 wBMS无线电池管理系统 」

说到三电系统,自然少不了BMS,Ultium平台实现了业内首次在量产电动车上采用wBMS无线电池管理系统,以往,需要为不同的电池包设计不同的线束布局,而wBMS则通过无线通信去协同管理每个电芯和电池模组的表现。

Ultium平台电池包去掉了电池包90%的线束,降低整包重量的同时,有助于提升续航里程的提升,也为搭载更多电芯创造了空间。同时,更少的线束连接也让生产装配的自动化流程大为简化,生产质量和效率都能有所提升。

此外,当电池包从车辆上退役,无线管理系统使得电池回收时不需多少重新设计即可简单便捷二次利用。

采用wBMS这种智能化的核心技术,Ultium平台可以轻松支持功能的升级和电芯配方的优化,就像WiFi一样,无论你换什么手机都能用一样的协议上网。

「 安全才是电动车的基石 」

电池的安全,是电动车安全的基石。Ultium平台满足ASIL-D级别的系统功能安全要求,这是汽车行业电子电气系统安全的最高标准。

Ultium平台的电池安全由行业领先的电池热管理技术与物理防护架构两大层面组成。其开发和测试严格遵循了通用汽车全球新能源车相关标准,并高于国标要求。

电芯选择:

首先从电芯开始。Ultium平台基于811三元锂电芯的基础配方,研发出中国市场的优化配方。

通过正极材料的纳米级原子包覆和定向掺杂,电芯的热稳定性提升10%;负极搭建了高速离子通道,并运用最新的材料和优化的工艺,进一步延长电芯工作寿命,提升快充的能力。

模组设计:

在电芯之间,Ultium平台使用了纳米级航天材料——新一代气凝胶——作为隔热材料,能有效降低电芯间温度传递。同时,当电芯个体热失控时,可通过安全阀和排气通道,可快速排出高温气体。每个模组配置了集成式全独立液冷板,在电池分断单元里也放置了液冷板。

比起业内常见电池包集中式液冷板设计,Ultium平台的冷却系统设计更高效,换热效果提高约10%,籍此电池模组寿命整体可提高约15%。得益于这套先进的热管理系统和电池配方的优化,Ultium平台可以支持电池在全生命周期内进行快充,也不会给电芯造成损耗。

结构设计:

除了行业领先的热管理系统,针对整车碰撞时的安全风险,Ultium平台拥有强化过的全新电池物理防护架构。

Ultium平台电池壳体使用了高强度的井字形框架结构,当中,采用了多根超高强钢横梁进行加固,整包的超高强钢占比37.5%,高强钢占比约61%,抗挤压能力达到国标的3倍,达到同行业最高水平。

防水壳体还应用了更加精密、更加稳固的激光焊接,轻松实现IP6K9K高压喷水密封等级。

同时,为适应国内各种使用场景,还增加底部球击工况、过铁轨工况等多种考验,让整车安全更上一层楼。在碰撞发生后,车辆还可实现5秒内主动放电,确保事故后的救援安全。

凭借着灵活的电芯方案、wBMS无线电池管理系统以及在安全方面的重点优化,上汽通用汽车将通过Ultium平台快速推动企业电动化的产品布局。

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