最前线 | 上汽通用投入500亿发力电动化,推出无线电池管理技术

李勤2021-04-13
传统车企阵营,不再沉默

苹果、小米百度等科技公司相继进入新能源汽车赛道,正在吸引了大量资本、舆论和产业资源关注。传统车企阵营,不再沉默。日前,上汽通用宣布,将加大投资,预计到2025年规划投入将超过500亿元。就在3月底,小米集团宣布进军汽车行业,10年投入100亿美元。

而在实际举措上,上汽通用已经推出一款全面电气化的整车平台Ultium。据官方介绍,Ultium平台采用了可替换、可升级的电池模组,以及可灵活排布的电芯方案,支持功能的升级和电芯配方的优化。

“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。”上汽通用方面介绍。据悉,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,依托本地化的业务链体系,可实现近100%零部件的本土化采购。

而基于上汽通用的积累,Ultium也承载不少新技术,包括采用无线电池管理系统(wBMS),全新一代VIP智能电子架构等。

“无线电池管理系统使电池包减少了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;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;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。”上汽通用相关负责人表示。

据悉,基于Ultium平台打造的凯迪拉克智能纯电概念车LYRIQ将于2021上海车展首次全球亮相,其量产车型将于年内开启预售,明年上半年国内上市。到2025年,上汽通用汽车将推出10款以上基于Ultium平台的国产新能源车型,覆盖别克雪佛兰和凯迪拉克三大品牌。

除了,Ultium纯电平台,上汽通用也将推出其自动驾驶辅助功能Super Cruise的增强版。增强型Super Cruise也将在凯迪拉克车型上首发,增加指令变道等更多辅助功能。

关于Ultium纯电平台和上汽通用的智能化战略,36氪等媒体与上汽通用多位技术负责人进行了交流,摘录如下:

受访人员:

王从鹤,上汽通用汽车Ultium平台执行总监

王晨东,上汽通用汽车智能网联平台执行总监

方健,上汽通用汽车泛亚汽车技术中心电子系统及软件执行总监

钟毅,上汽通用汽车泛亚汽车技术中心驱动系统电气化工程总监

孔鸣,上汽通用汽车驱动系统执行总监

提问:一, 全新Ultium平台未来会覆盖到三品牌所有车型,是否可以具体讲一下Ultium这个平台如何做到全覆盖?二,wBMS无线电池管理系统是GM首创,这个与主流一些车企如特斯拉有什么不同?为什么上汽通用汽车会选择无线电池管理的方式?

王从鹤:一,在电动化方面,通用汽车有26年的研发经验和历史积累,上汽通用自己在国内合资企业里也是最早一批做电气化技术落地的车企,这些都能帮助我们有足够的经验去开发全新的电动化平台。新的Ultium平台一大特点是灵活性,在规划时候就考虑到覆盖所有品牌。不同车有不同要求,如凯迪拉克需要的续航里程、性能会更激进一些。Ultium平台可以兼容不同形式的电芯,通过采用尺寸一致的模组来进行组合,得到不同电池容量和不同电压的电池包,搭配上电驱系统,实现不同性能的驱动系统,满足不同品牌车型性能需求。再看远一点,其实从全球角度来看,通用汽车还有一些其他小众车型比如说悍马的EV产品,后面还有一些其他基于Ultium平台的车型发布,它们甚至用的是双层24模组结构的软包电池,这个范围还不止刚才说到的,因此可见Ultium的灵活性之大。

二,无线电池管理系统也许是未来趋势,这不止车载电池这一块,手机通讯大家也看到越来越多如无线充电一样的功能和趋势。Ultium平台是纯电动车架构,对整车架构来说这个平台底盘非常关键,如何把有限底盘空间能够尽可能利用,特别是作为要考虑未来很多车型基于Ultium平台而不只是满足第一辆SUV。这个过程当中还需要考虑如何满足安全、能量密度、体积密度最大化。结合从有线到无线的技术发展趋势,上汽通用汽车开发了无线电池管理系统,减少大量线束和连接器,质量控制带来很多好处,体积率利用不言而喻,还有电池回收二次利用也会非常有优势。未来从这个车上退役的电池二次利用时,一个中央管理器就可以通过无线方式继续管理和配置电池,就不需要去在整个过程接线那么麻烦。

钟毅:补充两点,第一,无线电池管理系统能有效减少有线线束的信号衰减问题。第二,对于整个电池包安全性上面来说,减少90%线束实际上可以布局更多热扩散通道,电池包安全性得到提高。

提问:Ultium平台电池包有wBMS无线电池管理,对电磁干扰安全性是怎样做的?

钟毅:我们每一个模组上面单独有一个通讯模块,从而实现包内8模组、10模组或者12模组信号安全高效的传输,通讯协议是基于IEEE 802.15.x开发的私有协议;整个难点还是在即使有外界干扰情况下,通过各个信道之间合理跳频,同时网络在网状结构、星状结构之间动态切换,保证数据的完整性、安全性、实时性。

提问:一,Ultium平台在美国以软包为主,国内以方壳硬包为主,这个考虑是基于什么?NCM811热控制相对难度较高一点,采用这个配比原因或应对方式是什么?二,刀片的电池是否有研究,广德试验室是否做过三元锂电池针刺试验?三,增强型Super Cruise只能做到指令打灯变道,但现在流行自动变道,我们为什么没有走这样一个路线,还有如果用高通芯片,是否有OTA迭代能力?

王从鹤:大家对电动车的续航里程需求一直在涨,NCM811对提供更高里程来说肯定是比较主流的配方,但是背后还要对底盘和电池包各项性能都要满足才行。单纯只讲里程是比较简单,真正讲到安全性考虑因素就比较多,这也是上汽通用汽车从开始选用的时候就想得很清楚的问题,是琢磨最多环节。

NCM811只是基础的电芯配方,上汽通用汽车和合作伙伴做了一些专属的优化,其中一个方面就是针对安全的优化,目前Ultium的电芯热稳定性比基础配方提升10%;然后在模组这块,电芯之间采用了航天级的气凝胶来隔热,结合模组,还设计了热失控时候的安全阀和主动排气通道,这两个都是拥有专利的设计;结合模组底部集成的液冷板系统,我们整包抑制热不扩散的能力很强。所以从这个角度我们事实上应该是非常有信心采用NCM811电芯。试验标准远超国标要求,实际效果比预期还要好,基本做到热不扩散。

二,关于你提到的类似刀片电池的方案,Ultium平台具有灵活性,拥有各种技术可能性,磷酸铁锂从技术实施应用这个层面,有这个能力去使用。

王晨东:增强型Super Cruise不是只能指令打灯变道,很多功能会后续来讲,配合VIP智能电子架构,它是具有升级性的。从另外一个角度来说,我们跟新势力造车不一样的地方,虽然中国道路不允许Hands Off(脱手),但是现有功能打灯变道、自动变道等,这些都是基于Hands Off,这一点对于用户来说不好宣传,但这在技术层面能做到。

上汽通用汽车在凯迪拉克LYRIQ或后续车型上,都有智能驾驶控制器,有专门很强芯片支持它,包括OTA迭代是一定会有的,而且这个迭代不是刚刚提到现有一些功能,后续跟高精地图定位结合,还会有一些更强功能会实现。

提问:一,消费者现在来讲可能不是说你技术当下保守不保守的问题,而是说今天可以搭载一个技术,两三年之后是不是可以OTA升级?二,芯片是为了处理算力,背后产生自动驾驶数据、车联网数据,未来围绕数据规划、数据利用方面,是否有一些汽车软件生态的布局和规划?

方健:技术是否具备不断升级可能性,这个在规划里肯定有,VIP智能电子架构就是这个作用,包括日后高精地图的更新和辅助驾驶功能的更新,都可以通过VIP这个渠道去升级。另外,数据规划上汽通用汽车也已经在做这些储备,云端数据工厂以及后续机器学习能力都要跟北美进行互动,2023年以后可能会进行类似导入。

提问:传统车企做OTA能升级的功能不算多,像特斯拉的一些监控和录音功能等等,一些车企也没有这样的同样能力,因为它要整合很多功能或应用,其实是需要专门的组织架构和团队来做的,上汽通用是否有这样的组织架构应对OTA?

方健:刚才讲到友商的监测系统,上传数据怎么判别,包括怎么让它启动起来识别功能,这是各个模块相互之间建立联系,形成判定机制再上升结果,不是一个模块一个功能完成。简单形容,它是在电子架构里面把这些功能串联在一起。昨天讲的我们的全新的VIP智能电子架构可以具有类似的能力。

王晨东:在智能网联平台组织架构里面有OTA规划团队,这个规划团队不光是从OTA规划本身出发,包括未来一些商务模式探讨,涉及到各品牌各种各样商务问题。我们从用户角度出发分两部分,一是未来新车是否会有,另外一部分是现有车型上面通过什么样的形式可以让用户体验到新的功能。所以这个组织架构做的事情就是打通所有功能内部部门,在车上有各种各样模块,有的功能可能是单模块实现,有的需要通过组织架构协调实现多模块。业务驱动需要这个能力,以及如何投入资源通过软件来最终实现车型功能迭代。

提问:现在随着无人驾驶推进越来越多传感器被应用,如激光雷达、毫米波雷达。上汽通用在信息数据收集、处理、应用是怎样考量的?推进项目过程中有具体标准可以采取吗?上汽通用汽车目前对高精地图的使用怎样?优势在哪里?

王晨东:上汽通用汽车是哪怕有一点灰色地带都不会碰,对于数据这一块完全做到合法合规,用户车跑到路上的数据,我们也希望有一些数据类型反哺给我们后台机器学习,但哪怕是没有明确法规说明上汽通用汽车回答也是NO。 

方健:国家政策也是不断变化,比如高精地图需要送到国土资源部审,并不是直接拿来就可以用,这是最底线要求,如果拿出来地图审不过根本不能用。

Super Cruise对高精地图的运用,目前30万公里,计划从30万公里到70万公里,我们还在不断合作不断细化可利用范围,将来这个道路环境会越来越多。从原理上讲,大家采用原图是相近的,但是每一个厂家或者是每一个应用方他处理的标签,通过不同技术方式进行第二次处理,这变成每一个厂家独特的地方。

提问:大众也做了很多转型,包括花了大量钱做大众VWOS操作系统,上汽通用汽车在操作系统上面目前是准备找合作伙伴还是有自身规划?

王晨东:大家对操作系统理解不一样。大众操作系统和上汽通用汽车VIP智能电子架构,是类似概念。

提问:如何看待固态电池市场前景?

孔鸣:从电池包平台角度来说,Ultium平台具有很好的兼容性。不管是磷酸铁锂、三元锂电池,还是固态半固态,都可以兼容。固态电池发展到什么阶段泛亚汽车技术中心也跟各个电池供应商紧密接触,据我们的了解固态距离商业化应用还是需要一段时间。

钟毅:现在很多企业讲固态电池,一定程度上说是半固态电池,目前在一些小规模产线上做一些。不管半固态、固态也好,都需要做测试,我们跟一些供应商一直保有密切接触,在未来会对这些发展做仔细评估。

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