此后通用又陆陆续续地推出了很多重度电气化产

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电池作为新能源汽车的“发动机”,重要性不言而喻,但与行业里上大多数厂商都在使用一线供应商提供的成套方案不同,通用汽车一直坚持发展专属的电池研发能力,这一点从建在中国的电池实验室、动力电池系统发展中心便可见一斑。

不过,无论是能纯电跑50公里的CT6插电式混动车,还是纯电能跑100公里的VELITE 5,亦或是即将上市的VELETE 6插电混动/纯电动,它们所用的大部分电池技术都是一样的,比如通用汽车独有格电芯都能独立控制温度的液冷技术,给笔者的印象就很深刻。

雪佛兰VOLT沃蓝达

通用未来新车规划

电动汽车发展至今,动力电池的续航和成本始终是一道难以逾越的关卡。通用汽车通过在中国建立电池实验室和动力电池系统发展中心,已经在新能源汽车发展中占得先机,随着未来新车型的加速推出,通用汽车在中国的新能源汽车销量,或将迎来爆发期。

文|坂道

作为通用汽车全球第二家电池组装机构、北美之外第一家电池装配中心的上汽通用动力电池系统发展中心现已正式投入运营。该中心对标美国布朗斯顿的电池组装工厂,严格遵守全球统一的生产流程和技术标准。

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近几年,随着人们消费观念的转变及国家政策的支持,中国的新能源汽车市场迅速发展,已经连续三年产销量全球第一,引得全球各大车企纷纷加码中国新能源(行情600617,诊股)汽车市场。其中通用汽车作为世界上较早发展新能源汽车的企业,除了在中国市场投放新能源汽车外,还提前布局了集研发和制造为一体的动力电池系统发展中心。

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当沃尔沃、捷豹路虎等品牌纷纷宣布停售燃油车计划时间表的激进式电气化发展策略时,没人会对通用的电气化发展产生怀疑。

雪佛兰EV1

雪佛兰在新能源车型上有着20年的开发经验,早在1996年就推出了量产纯电车型——EV1,2010年推出增程式电动车VOLT沃蓝达,2016年推出纯电动车BOLT。作为通用汽车规模最大的市场,中国将成为通用汽车实现纯电动未来的最重要一环。

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根据通用汽车全球执行副总裁兼通用汽车中国公司总裁钱惠康先生和通用汽车中国电气化总工程师Jennifer Goforth女士的分享,通用汽车将于2016年至2020年间在中国市场推出10款新能源车,预计到2023年在华新能源车型总数将再翻一番。通用提出的“零事故、零排放、零拥堵”战略已经开始实施,通用在华新能源车累积行驶里程也已经突破了7500万公里。

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目前,通用汽车旗下已有3款新能源产品投放中国市场,包括凯迪拉克CT6插电式混合动力车、别克VELITE 5增程式混合动力车及宝骏E100纯电动车。不久之后,别克VELITE 6插电式混合动力车及其姊妹车型VELITE 6纯电动车也将陆续上市。目前通用汽车在中国拥有多款新能源车型,涵盖了弱混合动力、强混合动力、插电式混合动力、增程式混合动力以及纯电动汽车这几大类的技术。

电池

作为新能源车上重要的组成部分,电池是至关重要的一环。尽管通用电池的供应商是LG,但其并非仅仅是采购后直接使用。通用全程参与电池的研发、设计、生产和电池性能的测试验证。

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通用汽车在北美和中国的电池研发中心扮演了重要的角色。通用汽车中国电池实验室是仅次于北美的通用第二实验室,可以同时测试90余块电芯,实验室也通过了 iso 17025 质量测试。

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由于研究的需要,研究室的测试电池均需要自行装配,同时体积较小。其要经过电极浆料涂布 、机片辊压、级片冲切、叠片、正负极耳焊接、电芯封装、注入电解液、电池活化、真空排气封口等一系列复杂的过程才能成为一块真正的电池。

由于电池单体和电池组都需要经过测试,研究室也有着不同的设备满足测试需要。电池单体就放在蓝色的机器内测试,机器内能够对温度(零下40至零上85度)等环境进行模拟。此外,在实际测试时,通过额外添加压力,还可以使单体电池模拟在电池包内的状态,使得结果更接近日常使用。在大型电池包测试时,也需要更大体积的测试箱,一个温箱可以放置2个电池包。

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此外,在数据收集后,上海电池研发中心也会将数据传送到数据库,其与北美研发中心的数据是共享的。通用的电池研发中心对电池最基础的材料、封装全程进行设计研究,并经过3-5年的电芯测试,这也使得通用新能源汽车上的电池组能够保持较高的质量表现。

在电池的材料方面,三元锂离子电池是目前新能源车中的主流选择,因为其能量密度较高。不过三元电池有着很多金属材料的组合,不同的组合其特性也不同。通用会根据车型和动力的不同来确定三元材料的构成。我们举个例子,纯电车型(例如雪佛兰BOLT)需要高能量密度的三元材料,混动车型(凯迪拉克CT6 PHEV)则需要充放电较快的三元材料。

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在封装形式方面,软包封装和硬包封装各有其优点和特性,例如别克Velite 5、凯迪拉克CT6 PHEV等车型均采用软包封装,这样可以获得较高的电芯能量密度,重量也较轻。具体封装形式则由车型定位和混动系统的结构来确定。

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此外,通用还采用了独创的叠片式电池模块设计,每个电池软包单体之间夹有一片带水道的冷却片,可以对电池进行冷却或加热,有效保证电池系统的环境温度适应性,提高了电池安全以及性能表现。

电池管理系统

如果说将新能源车的电池比作心脏,那么电池管理系统就好比大脑一般重要。由于电池采用串联设计,影响整个电池组表现的便是整个系统中效能最差的一块电池。通用也因此开发一套独特的电池管理系统对不同的电池单片进行针对性维护。

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体验现场摆放了别克VELITE 6的插电式混合动力电池包,整个电池是由多个电池模块串联而成。单个模组拆开后,又可以分为框架、绝缘海绵和电池本体。

这套电池管理系统可以针对不同电池单片的电压、热场分布、电流和绝缘特性等实时进行诊断和校验,还能对电池的荷电状态、功率边界、健康状态和故障状态进行评估,并最终保持整个电池组电池荷电状态的一致性和电池温度的一致性。

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搭载通用自己的电池管理系统的雪佛兰Volt,自2010年从北美上市以来,未出现因电池系统安全问题导致的事故,也没有出现任何一起案例因为电池容量问题需要更换电池,这其中电池管理系统起到了不小的作用。

在中国市场,此前通用汽车宣布将于2016年至2020年间在中国市场推出10款新能源车。目前来看,通用汽车旗下已有3款新能源产品投放,包括凯迪拉克CT6插电式混合动力车、别克VELITE 5增程式混合动力车及宝骏E100纯电动车。不久之后,别克VELITE 6插电式混合动力车及其姊妹车型VELITE 6纯电动车也将陆续上市,在华销售的新能源车将达到5款。这就意味着在2020年结束前还将有5款新车型推出。

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据悉,通用汽车中国前瞻科研技术中心的电池实验室是公司全球电池实验体系中的重要成员。并且,它也是通用全球范围内第二大的电池实验室,主要是开展电池系统的研发和测试两大方面。

2018年6月5日,通用汽车中国电气化技术体验日在上海举行。作为受邀参访的媒体,我们在整个体验日中了解到了通用当前在新能源方面的技术储备,并对其未来的新车规划前景同样有所期许。

通用汽车中国公司电气化总工程师高珍妮表示:“我们的电池测试室的规模与能力在国内主机厂处于领先地位。我们在此测试用于制造的单体电池与电池包,并凭借通用汽车自主研发的电池管理系统对电池的性能进行精准检测。公司在华销售的电气化产品的电池系统基本全部在此测试。”

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雪佛兰BOLT纯电动车

2020年推出10款新能源车型 不设燃油车退出时间表

为了让在场的人能直观的感受这之间的关系,通用别克还煞费苦心的组织了一场VETILE 6插电式混动的电池“组装”环节。VELITE 6插电混动车型的两块电池组由104颗电池单体串联组成,每一个电池单体能放置两块电芯,而这场活动就是让在场的人可以直接组装一个电池的堆垛单元——笔者因为以前修过车,所以理解并操作起来感觉并不难,简而言之就是将两块电芯合在一起,冷却板夹在中间。

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而在问及通用汽车对禁售燃油车是否设置了时间表,钱惠康表示,虽然通用汽车目前致力于推进零排放愿景,但从燃油车过渡到纯电动汽车还有一段过渡期,很难预料到什么时候燃油车将会因为失去消费者而退出市场。因此,通用不预设禁售燃油车时间表,但仍会向着零排放愿景不断努力。

就目前而言,VELITE 6乃至整个通用,是当今各大车企中唯一一个实现电芯级独立液冷系统的。

自动化率100%的电池生产流水线

电池实验室、动力电池系统发展中心投入使用

现在通用想要更进一步,通过电气化实现更低的能耗排放。

通用20多年在电气化领域的经验及市场的认可

面对汹涌而来的新能源浪潮,如今几乎所有的厂商都在大力的开发新能源车型。对此,通用汽车全球执行副总裁兼通用汽车中国公司总裁钱惠康表示,“通用汽车在电动车、新能源车的研发方面积累了非常丰富的经验,从最早的EV1到雪佛兰Volt沃蓝达增程式混合动力车,再到雪佛兰Bolt纯电动车,在电气化领域拥有20多年的经验。”

而通用所展示的电池单体的差异也体现了这一点。像是雪佛兰Bolt纯电动车所使用的电池单体要长一些,电极处于两端,这样有利于电池单体内活性增加,提高充放电性能。而VELITE 6插电式混动的电池单体更强调空间利用率,从展示的实体来看,确实是由两块电池组搭成的总成,这样就能放下足够容量的油箱了。只不过如此容量的电池组看起来还是不小,到时候很期待别克是怎么把这块电池组塞进一款旅行车的。

得益于众多车型的积累,通用汽车电动车产品的累计纯电动行驶里程正在显著增长。据统计,截至到上月,通用汽车全球范围内所有电动车的累计电动行驶里程已经超过50亿公里。而在中国市场,截至到今年5月底,通用旗下的新能源车累计纯电动行驶里程也已经超过7500万公里,并有望在下个季度突破1亿公里。

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