通用Ultium奥特能平台技术与前景解读

　　【太平洋汽车网 技术频道】9月14日，通用汽车对外公布了Ultium电驱模块化平台的中文名——奥特能。

　　Ultium奥特能平台整合了通用汽车26年的电气化经验，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，并依托高度本地化的业务链体系，实现了Ultium奥特能平台车型的国产和近100%零部件的本土化采购。

　　1912年，通用汽车制造的首批682辆电动车问世。

　　1996年，通用汽车推出EV1电动汽车，成为首家将电动汽车推向消费市场的汽车制造商。

　　21世纪，上汽通用在电动化战略上的最重要技术就是Ultium奥特能平台，这个电动化平台整合了通用汽车26年的电气化经验，将为中国市场带来灵活、智能、安全的电动化解决方案。

　　基于Ultium奥特能平台打造的凯迪拉克智能纯电概念车LYRIQ于2021上海车展首次全球公众亮相，其量产车型将于年底开启预售，明年上半年于国内上市。

　　到2025年，通用汽车将在全球推出超30多款纯电动车。其中超20款将来到中国，覆盖别克、雪佛兰和凯迪拉克三大品牌。

　　从Cruise Origin纯电自动驾驶共享汽车、BrightDrop纯电物流车，到GMC HUMMER纯电悍马系列、凯迪拉克Lyriq，通用集团在全球范围内布局了巨大的电动车阵列。

　　长远看到2040年，通用将实现碳中和，这意味着企业直接或间接产生的二氧化碳或温室气体排放总量，通过植树造林、节能减排等形式，以抵消自身产生的二氧化碳或温室气体排放量，实现正负抵消，达到相对“零排放”。

　　笔者小时候，作为一名小车迷，“底特律”这个词在我眼中就是一个神圣的词汇，有无知的同班同学读成底特“津”的话，我会生气的。

　　底特律是连接五大湖区的中心枢纽，美国的“东北老工业基地”，曾经的全球世界制造中心。

　　1930年，底特律一座城市所制造的汽车，是全球汽车产量的70%，也是美国全境汽车产量的80%。

　　大人，时代变了。

　　底特律的领导地位早已被多次挑战，这些战斗力强劲的挑战者来自：

　　1、德国沃尔夫斯堡：“保时捷-皮耶希”家族掌控下的大众集团

　　2、德国斯图加特与慕尼黑：斯图加特有奔驰和保时捷，慕尼黑有宝马，慕尼黑市郊的英戈尔施塔特有奥迪。

　　3、日本爱知县与神奈川县：丰田与日产。

　　4、美国加州硅谷：特斯拉。

　　5、中国北上广深：中国智能电动车产业。

　　50年代美国把大量战争物资订单给到日本，60年代日本就完成了产业复兴，同期完成的还有西德，这两者的汽车工业很快在70年代石油危机中占据了更高的产业地位，曾经不可一世的底特律被各种吊打。

　　接下来，90年代电动化尝试失败之后的底特律，虽说研发实力依然处于世界前列，但最顶尖的汽车制造技术已不在美国，而在刚完成合并的德国，世界上最顶尖的豪华品牌早已不是凯迪拉克（只有在不差钱的50-60年代才是）。

　　在好日子留下来的工人养老金政策，在不景气的日子里撕裂了底特律。过高的福利拖累了通用集团、福特集团、克莱斯勒集团，熬一熬倒是能熬过去，谁知道来了一个次贷危机，逼得国家庄主亲自下手救场，底特律成了犯罪之城，花1美元能买一套烂独栋。

　　很多人说，底特律要完蛋了。

　　不，这么说，太肤浅。

　　大象转身需要时间，更需要资金。如今Ultium奥特能平台的出现，正是用通用死命用钱砸出来的，成败就此一役。

　　为表决心，通用连集团Logo都改了。

　　虽是大象转身，但大象通用集团怎么也有体量上的优势，Ultium平台可以带来以下优势：

　　1、大量共用零部件的研发与制造精度增加。

　　2、共用零部件可缩短研发周期，降低研发成本。

　　3、大大增加同款零配件的采购量，压低采购单价。

　　4、简化生产流程与生产设备，降低生产成本。

　　5、简化售后渠道，降低配件价格与维护难度。

　　我们可以说通用来迟了，但不能说通用没想去改变。

　　我们可以说通用的智能化不够新势力厉害，但不能说通用的智能技术花哨不实用，这是一家造车百年的企业，谁更懂消费者大家心里明白。

　　我们可以说通用的EV1电动车是一场闹剧，但不能就此否认技术先驱们开疆拓土的魄力。

　　我们可以说通用的营销不如中国新势力们，但不能否认通用是阿波罗登月计划的深度参与者，他们靠硬实力登上月球的时候，我们还有小半个世纪才终于吃饱肚子。

　　我们可以看不起通用，但不能过于高看自己——世界上还有日本、德国、法国等等汽车工业强国不爽我们，而我们连车规级芯片都被封锁得死死的。

　　回到主题上来。

　　通用集团Ultium奥特能平台的这场技术发布会，与福特集团战略车型Mustang Mach-E的媒体试驾几乎同步举办，我们应该看到一个明确的信号 —— 底特律没亡，底特律依然是我们老车迷心目中的汽车工业之城，它依然能依靠三电技术在汽车产业中夺得一席之位。

　　为此，上汽通用汽车在电动化和智能网联化新技术领域的规划投入将超过500亿元，目标是实现“零事故、零排放、零拥堵”三大集团愿景。

　　这就是上海与底特律联袂演绎的“钞能力”。

　　Ultium奥特能平台的三大优势 —— 灵活 & 智能 & 安全

　　刚刚我们提到Ultium奥特能有灵活、智能、安全三大优势，现在拆分开来聊聊。

　　Ultium奥特能平台采用了中国本土化技术解决方案，柔性程度很高，从微观到宏观来看，可以提供2种电芯、2种模组、3种电池包。

　　A、电芯：

　　电芯是动力电池包的最小单元，目前Ultium奥特能有两款可选，而且都不是常见的18650、21700圆柱电芯。下图的是方形电池，采用NCM811高镍配方，这意味着能量密度很高（相对622而言），但热稳定性要接受更大的挑战，后文笔者会聊到如何解决。

　　另一种电芯就是软包，采用NCMA四元配方，能量密度会进一步提升。

　　上汽通用表示，Ultium奥特能平台下的电芯支持不同化学配方、电芯封装形式、排列组合，甚至2种不同电量的电芯可以串联可以并联。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。

　　这就比较神奇了，因为不同配方的电芯会有非常不同的充放电特性，甚至电压平台都不同（比如磷酸铁锂才3.2V），所以暂时未弄清楚具体是怎么个组合法，笔者打算在月底或下月初再开一篇聊聊Ultium奥特能平台的电池。

　　想了解更多电池分类的知识，可以点击笔者的劣文查看：

　　B、模组：

　　用N个电芯组合起来，就是模组，这是高压电池包结构的二层，通用Ultium奥特能提供了2种模组方案。下图的是方形电池组成的模组，这是12枚方形电芯组成的模组，外尺寸是同一规格的。

　　我们还可以通过剖面看到里面的物理结构和电控单元，那些“400m足球场缩小形状”就是每一枚方形电芯的顶端中部，往前文翻3张图你就能看到原样，看完之后你就知道电芯是横着放进去的。

　　C、电池包：

　　用模组拼合，就可以成为高压电池包。Ultium奥特能平台提供了三种电池包方案，分别使用8模组、10模组、12模组自由组合。不同数量的模组可以实现不同等级的续航与性能配置，这相当与汽油机时代的1.3T、1.6T、2.0T（这个类比传神不）。

　　因为模组的尺寸完全相同，所有零件接口100%共用，三种电池包零件共用率高达约80%。电池包柔性化程度大幅度提升，Ultium奥特能平台可以随时替换、升级电池模组，可轻松支持功能的升级和电芯配方的优化。

　　D、电驱系统：

　　除了电池包的灵活特性之外，Ultium奥特能还提供了驱动系统的灵活特性，可以通过在不同轴安装不同动力等级的电机，实现多元化驱动形式，一共3套电驱系统组成7种驱动组合。

　　前驱、后驱、四驱，什么都能做。左驱？别闹。

　　下图就是一台前置的驱动电机，与多数主流车企一样，通用也是高度集成了电驱单元（电动机、逆变器、减速器、冷却系统、电机控制器、充电控制模块等）。

　　下图是一台后轴电机。

　　驱动系统还有4种驱动模式，包括前驱，后驱，经济四驱，性能四驱。

　　Ultium奥特能平台的智能不是某些造车新势力胡乱整的网络K歌概念，这是一种电控技术的升级，把传统的BMS升级为Ultium奥特能平台业内首创的无线电池管理系统（wBMS），开发空间和技术灵活性得到大幅提升，配合通用汽车全新一代VIP智能电子架构，将支持更精细化的系统管理和功能的迭代升级。

　　为何BMS要用无线的呢？简单啊，大家用过真无线耳机对吧？优势理解一下：方便方便还是方便，没线就不会被自己犯傻夹断线材，与智能终端之间的兼容性也强了一大截。下图是正在进行无线通讯测试的Ultium奥特能电池：

　　为什么之前不用无线呢？因为贵且技术不成熟，现在已经解决了，如今无线电池管理系统可以使电池包减少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，更少的硬线连接和接插件使用也将带来更低的故障率，提升系统安全性。配合VIP智能电子架构，无线电池管理系统的远程迭代更新成为日常。

　　此外，在生产端，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。

　　在回收端，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。有兴趣的朋友可以点击我的劣文了解电池回收：

　　好了，接下来是全文重点，我们来聊聊电池安全。

　　Ultium奥特能平台与本土供应商共同研发的三元锂电芯优化配方，提升了10%的热稳定性，具备低衰减、长寿命的优势，40分钟内便可完成快充。

　　正极采用纳米级包裹，加上定向掺杂过渡金属原子，比基础配方的热稳定性提升10%。

　　负极采用最新材料和优化工艺搭建高速离子通道，进一步延长电芯工作寿命并支持全生命周期的快充。

　　依托实时智能监控系统、纳米级航天材料气凝胶、安全阀和排气通道的专利设计、防拉弧设计、集成式全独立液冷系统、气凝胶防火毯等7重保护，Ultium奥特能电池实现了行业领先的热稳定性能，且支持全生命周期快充而对电池容量几乎没有影响。

　　1、实时智能监控系统：三重传感器，24小时不间断、高频率监测，自动控制温度，这是监控的中枢。

　　2、电芯间隔热墙：航天级隔热材料新一代气凝胶，有效降低电芯之间的温度传递。

　　3、抑制热扩散专利设计：独特的“安全阀+快速排气通道”设计，快速降温，抑制电芯热失控时的热量扩散，也就是降低“链式反应”的可能性。

　　4、模组集成式液冷系统：模组底部集成独立液冷板，与传统整包式液冷板设计相比，新系统的换热效果提升10%左右，也使电池寿命整体提高约15%。

　　5、后置大面积防爆阀：一旦热失控立即进行快速散热，为整包降温。

　　6、乘客舱保护：电池包上盖内置气凝胶防火毯，防止热量向乘员舱扩散，毕竟热都是往上走的。

　　7、防拉弧设计：高压元器件在电芯热失控后可以防止拉弧（气体放电）。

　　此外，Ultium奥特能电池还会在遇险时主动放电确保救援安全，受到剧烈碰撞5秒内完成主动放电，跟飞机迫降放油是一个道理，可以提升冗余度。我在此前的文章中提到过，满电的高压电池包是非常危险的，就是一个装满了汽油的铁桶。

　　因为Ultium奥特能电池采用了通用汽车全球统一标准，高于国标的设计和试验标准，电池热扩散测试的初始温度更高（国标＞0℃，上汽通用汽车＞45℃），经历了电、热、化学、安全、耐久、振动、性能等全面考验，累计测试达320万小时以上。

　　接下来聊一下物理结构。Ultium奥特能平台可以全方位满足电压、电能、物理防护、电力系统负载端绝缘的电动车五星安全的设计标准。

　　通用对其进行了非常多的严苛测试，在满足国家法规和C-NCAP等要求的基础上，增加底部球击工况、过铁轨工况等复杂工况场景的测试。下图的Ultium奥特能高压电池包正在台架上接受振动测试。

　　上汽通用还使用了高于国际和国内的柱撞标准，模拟从A柱到C柱连续多位置进行柱撞，因为侧撞面是整车最薄弱的部位，吸能的缓冲空间极狭窄，多数车企不敢做这种操作。

　　全新电池物理防护架构采用高强度的“井”字形框架结构，超高强度钢占比37.5%，高强度钢占比约61%，整包的抗挤压性能为国标要求的3倍，此外还有IP67防尘防水和IP6K9K高压喷水防护的密封等级。

　　下图：

　　1、电池包内的横梁与上盖总成侧边防护梁采用1500MPa超高强度钢材。

　　2、托盘总成采用10000MPa底部防护。

　　因为拥有如此硬核的电池壳体，整车的抗扭刚度提升约45.8%，对整车安全有促进作用的同时，也可以提升操控极限。

电池性能测试台架

　　Ultium奥特能平台达到了行业系统功能安全最高等级ASIL-D，不过这个等级代号大家可能比较陌生。

　　这个标准来自2011年发布的《道路车辆功能安全标准》 ISO 26262，为汽车上电子/电气系统的功能安全设计提供指引。

　　ISO 26262标准当中，其中一个步骤是对系统进行危害分析和风险评估，标准为“汽车安全完整性等级”（ASIL，Automotive Safety Integration Level），从低到高分为A、B、C、D四个等级，跟各位学校和公司绩效评级是相反的，ASIL-D在车辆安全当中是最高级。

　　关于电池安全技术，本文没办法详细聊完，大家可以点击笔者放在下方的劣文进行深入解读：

　　现在数不清的造车新势力在整PPT的时候都喜欢自诩“智能汽车领导者”，实际上美国阿波罗15号登月飞船带上去的LRV月球车就已经用上了通用自家的车载通讯技术，而LRV当然也是通用参与研发的。

　　1996年，通用推出了新的数字化导航OnStar。没错，就是今天的安吉星，它才是汽车卫星导航的鼻祖，现在那些所谓智能汽车要拜祖师爷的话记得别拜错了。

　　首批OnStar在凯迪拉克Deville、Seville、Eldorado三个车系上运用，当时也只有豪华品牌用得起卫星导航。

　　2009年，安吉星在中国开启了车联网服务；2015年，上汽通用在中国首推车载4G LTE连接服务，目前安吉星与4G车联网已经渗透到上汽通用旗下雪佛兰、别克、凯迪拉克三个子品牌之上。

　　卫星导航时代的来临，跳出了永远不可能精准的离线地图领域，实时地、主动地校对当前方位，真正做到时效与精度不拉胯。在这里说一个安吉星的真实段子吧：

　　有位通用车主酒驾之后撞上护栏，单方面事故，然后那货下车打电话叫人来顶包，好让保险的人来拖车定损。

　　与此同时，安吉星服务台即使询问车里情况，发现没人应答，以为车主晕过去了，立刻就报110和报120了。后来警察比顶包的人来得还早，人民警察出警速度一级棒。不过车主就这样被抓了……

　　2025年之前，上汽通用汽车旗下三大品牌（雪佛兰、别克、凯迪拉克）的所有新车型都将应用这一全新的电子架构，基于该架构的产品和技术将持续为消费者带来更迅捷、安全、智能的出行新体验。

　　那个……此VIP非彼VIP。

　　全新一代VIP电子架构 = New Generation Vehicle Intelligence Platform = 全新一代车辆智能平台

　　VIP智能电子架构具有高速网络数据传输能力、整车级OTA更新功能、航空级网络安全以及无限可持续拓展潜力。它打通了“云、管、端”，为软件定义汽车及汽车智能化提供了有力支持。

　　简单来说，全新一代VIP电子架构是通用旗下车辆的内部运算和通讯架构，是整套车载电子系统的物理基础。新架构的通讯速度为1.28GB/s，每小时的数据处理能力为4.5TB，可谓智能汽车信息沟通的高速公路。

　　上汽通用汽车旗下三大品牌所有新车型都应用全新一代VIP智能电子架构之后，可以加速推进全新一代VCS虚拟座舱系统的应用、继续大规模OTA远程升级、V2X的运用场景更多元化等等，通过不断提升车联功能和服务的体验，使车辆“常用常新”。

　　上汽通用汽车正加速推进智能座舱系统的应用，集成了行业领先的硬件配置交互技术，从功能、交互到服务带来智能高效、无缝连接的多维体验和丰富功能。

　　全新一代VCS虚拟座舱配备了高性能车规级SoC、33英寸环幕式超视网膜屏、双景深激光AR-HUD、新一代智能语音助手等硬件和技术，提供无感停车、智慧补能、异地出行、通勤规划等场景服务，并与百度地图、QQ音乐、爱奇艺等互联应用合作。

　　全新一代虚拟座舱采用的硬件配置颇为硬核，就拿车规级SoC来说吧，来自高通的8195芯片是骁龙865的车规级版本，而后者是高通进入5G时代之后的第一款完全体SoC，内置5G基带、原生支持全速率WiFi6、支持低功耗蓝牙5.1，功耗不变前提下性能提升20%。

　　这款高配车规级芯片会给豪华品牌车辆提供强大的算力。

　　下图的33英寸超视网膜屏有很高的动态对比度和分辨率，是一块超宽柔性屏，具体到2022年率先在凯迪拉克品牌新车上投放。

　　人机交互软件不用驾乘人员付出多少学习成本，直接运用了图层式卡片界面，支持自定义排布，融合国内主流APP。

　　双景深激光AR-HUD是HUD抬头显示的升级版，可以直接将HUD信息投到行车视野中，这在W223奔驰S级上也能见到。通用采用了“双景深”功能，将本来二维的显示信息做得更加立体化，驾驶者可以获得更加直观的信息。

　　延续去年首次开启的大规模OTA升级的成功经验，上汽通用汽车今年还将继续实施大规模OTA远程升级。

　　未来，通用还将支持多模块的OTA并行刷新，不但速度更快，而且能够保证功能升级的协同和可靠性。

　　在车载通讯技术部分，上汽通用2020年推出了业内首批搭载V2X（Vehicle-to-Everything）通信功能的量产车型，这是全面投放智能汽车的一个良好开端。

　　车联网是智慧出行生态的关键组成部分，上汽通用汽车正在努力推进“2025车联网战略”。

　　2020年由别克品牌率先发布的量产版V2X（Vehicle to Everything）技术能够实现车与车(V2V)、车与道路基础设施(V2I)之间的信息交互及共享能力。同时，别克V2X技术未来还将融合高级驾驶辅助系统（ADAS）的功能。

　　在技术应用初期，别克V2X技术提供车与车通讯相关的紧急制动预警EBW、车辆失控预警CLW、异常车辆提醒AVW、交叉路口碰撞预警ICW以及车与道路基础设施通讯相关的限速预警SLW、闯红灯预警SVW、道路危险状况提示HLW、绿波车速引导GLOSA共8项功能。

　　未来，V2X智能交通技术将配备在更多车型上，并随着智能基础设施的不断完善，实现更完整的“车-路”和“车-车”感知。

　　同样是在2020年，通用推出了Super Cruise超级智能驾驶系统，率先在凯迪拉克CT6上搭载。今年，增强型Super Cruise超级智能驾驶系统将在凯迪拉克车型上首发，增加指令变道等更多辅助功能。

　　未来5年内，Super Cruise超级智能驾驶系统将覆盖凯迪拉克品牌大部分车型，并逐渐应用于别克和雪佛兰品牌未来新车型。

　　车道居中智能巡航功能将应用到三大品牌超过80%的车型上，并在Ultium奥特能平台车型实现100%全覆盖。

　　新一代智能泊车辅助系统将通过更全面的感知技术，支持更多种类车位识别，同时引入遥控自动出入库模式，以应对中国复杂的泊车场景。

　　未来，上汽通用汽车还将引入功能更强大的下一代智能驾驶系统，实现Door to Door出行等更多功能。

上汽通用的底气在哪里？在500亿人民币这里，有钱就是可以为所欲为，拿着燃油车产品线的利润使劲补电动车产品线的研发成本黑洞，总有补齐的那天。

到2025年，通用汽车将在全球推出超30多款纯电动车。按照惯例，通用吹出去的牛总能实现，跟大众丰田一样。

（图/文/摄：太平洋汽车网 黄恒乐）