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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。
随后,我们还得到了自己动手组装电池组的机会。此次的电池单元来源于即将上市的别克VELITE 6的插电式混合动力电池包。我们将在工程师的指导下进行简单的安装。
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尽管只是众多模块中的其中一个单片,但其内部依然有不同的构造。除了两个软包封装的电池外,泡棉起到缓冲作用,而冷却片则可以实现冷却/加温的作用。
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手工组装的精度自然比不上大规模自动化的生产线进行生产。当然,别克VELITE 6的混动电池组由上汽通用汽车动力电池系统发展中心组装。其生产芯片堆垛和电池模组装配过程中,电芯和模组的上料、装配、运输和电池模组测试的全线工艺操作全部由机器人或机械手智能完成,自动化率达到100 %,避免人工操作带来的误操作和质量不稳定。
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此外,电池装配过程中,分电芯、模组和电池组三个级别,都需要分别进行功能性、电性能和电气绝缘等安全检测和评估 ,保证电池装配线安全生产和出厂产品质量。
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结语:不论在海外市场还是国内市场,通用的最终目的都是推进纯电动化战略的落实。随着国内新能源补贴退坡、降低关税和开放独资建厂的政策引领下,已经有越来越多的海外车企和新兴车企加入到新能源车的造车大计中,通用也不例外。对消费者来说,更多具有竞争力产品的产品进入市场自然是好事,同时我们再也在期待通用未来更多的新能源车型进入国内销售。
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