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别克Electra E5三电技术

日期: 来源:新能源汽车技术院收集编辑:

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作为上海的车企,虽然别克很早就开始布局纯电市场,2019年就推出了微蓝系列,但从销量数据可以看出,提到买纯电车,现在没几个人会想到去别克4S店。


原因很简单,中国品牌太能卷了,微蓝系列讨不到任何好处。没办法,别克只能加入一起卷,祭出了通用最新的奥特能技术,重新打造了武汉奥特能工厂,基于奥特能平台打造出首款纯电动平台的SUV车型「Electra E5」。




以前我们会想别克能不能打赢大众或者丰田,电动车时代变天了,在看Electra E5的三电技术时,我脑子里是想别克现在能不能打赢比亚迪。


别克Electra E5是什么车?


别克Electra E5是别克首款基于奥特能平台打造的纯电动SUV,定位为五座中大型SUV,搭载全新一代VCS智能座舱以及全新一代Super Cruise超级辅助驾驶系统。据悉,新车将于2023年一季度上市,并于明年上半年开启交付。




该车采用别克Electra-X概念车所采用的PURE Design设计理念,全新飞檐展翼式前脸采用了封闭式设计,并点缀了点阵式装饰。大灯采用了分体式设计,上方为狭长的LED日间行车灯,大灯隐藏在前脸两侧。




车身尺寸方面,新车长宽高分别为4892/1905/1681(1684)mm,轴距为2954mm。新车还提供245/60 R18、245/50 R20两种尺寸的轮胎可选,提升也通过了不同的轮毂造型。




车尾部分, 贯穿式尾灯在全新设计语言下有了新的活力,整体设计简洁干练。去除车身多余的装饰也是全新设计理念的一个特点,凸显电动时代的纯粹。


三要素:安全、安全,还是安全


目前大部分消费者选购电动车都绕不过电池安全焦虑与性能衰减焦虑。为了解决电池安全问题,Electra E5采用定制专属811配方电芯,热稳定性提升10%,配备业内创新的可无线连接的电池管理系统,降低系统复杂度,确保电池更安全。


此外,可无线连接的电池管理系统,与“车-云”两端相结合的电池健康智能监测系统,提供了更智能、更精准的电池管理以及更安全的电池健康防护。


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奥特能平台如何确保电池安全

  • 专属配方正极/负极材料:与供应商合作定制的专属配方811电芯材料,可实现全生命周期快充,电池寿命不会发生异常衰减。


  • 车-云结合可无线连接的电池管理系统:减少90%线束和大量连接器、接插件,全天24小时不间断、高频率的监测电池包和电芯状态。


  • 模组级热失控防护三大专利设计:纳米级气凝胶隔热墙+独立式模组液冷板+电芯模组上盖排气通道。


  • 整包级热失控防护:整包泄压+高压元器件防拉弧设计+上盖内置防火毯。


  • 高强度井字形结构电池壳体:采用多根1500MPA 超高强度钢横梁进行加固。上盖总成采用1500MPA超强侧边防护梁,托盘总成采用1000MPA的底部防护。


  • 与整车系统结合的电池壳安全架构设计:模拟从A柱到C柱连续多位置进行柱碰,以此考察每排模组各个区域的强度,更有效保护电芯及模组安全。


  • 新开发的BEV HEAT双热源热管理系统:HEAT(Harmonized Enhanced Advanced Thermal System)双热源热管理系统可根据电池的实际温度、环境温度以及乘员舱空调需求等因素,对电池和乘员舱进行合理的能量分配。


「奥特能电芯专属正极/负极配方」


  • 别克采用与供应商合作定制的专属配方811正极电芯材料,定向掺杂稀土元素铆定游离氧,减少氧的释放量,比基础配方提升10%热稳定性;


  • 搭建核壳结构:原位涂层包覆搭建核壳结构,减少正极发生负反应,降低氧的释放量;


  • 原位搭建导电离子环,提高离子传输效率;


  • 颗粒级配消除电极阶梯浓度,可提升导电性,使锂离子脱嵌顺畅,不容易破坏材料的微观结构;


  • 可实现全生命周期快充,电池寿命不会发生异常衰减;


  • 在电芯选料阶段,采取100%电芯DCR(直流内阻)检测,通过 DCR(直流内阻)全检确保电芯焊接制造、电芯性能、下线品质的一致。


「车-云结合可无线连接的电池管理系统」


  • 车端实时热失控监测:集成气压/温度/电压三重传感器,确保无漏报、误报;全天24小时不间断、高频率的监测电池包和电芯状态。一旦检测到电池热失控风险,主动唤醒电池管理模块,并在第一时间自动采取快速冷却,保障电池包安全;


  • 云端级别热失控预警:云端数据平台基于电池全生命周期数据,能够提前识别电池析锂、内短、鼓胀、漏液等热失控隐患,并按周提供电池健康异常预警,防患于未然;


  • 云端大数据AI迭代:基于云端存储的车辆全生命周期数据,通过AI融合多重机理特征构建电池健康评估模型,并经过海量数据训练,为客户提供定制化服务;


  • 减少90%线束和大量连接器、接插件,降低传统线束老化带来的故障风险,提升系统运行的质量和寿命;


  • 底层架构支持软件功能的更新。配合全新一代VIP智能电子架构,电池管理系统可像智能手机一样进行软件更新;


  • 具有超强抗干扰能力,其自适应混合网络架构,当某一组模组出现通信丢失时,将通过临近模组代发,杜绝信号丢失;采用3种加密算法及密钥管理保护用户隐私,使车辆免受恶意攻击;


  • 全天候无死角的热失控监测:当有模组出现热失控并导致该模组的 CMU无线通讯管理单元失效时,失效模组周边的CMU无线通讯管理单元将会主动唤醒电池管理模块进行急速冷却;


  • 0.1uW对外辐射功率强度,远低于国家标准限制要求。

「模组级热失控防护」


  • 纳米级气凝胶隔热墙(专利设计):使用隔热材料气凝胶,有效降低电芯间热量传递;


  • 独立式模组液冷板(专利设计):每个模组都配置了独立液冷板,比起业内常见电池包集中式液冷板设计,换热效果提高约10%。液冷系统通过独特的流量控制,可以控制电芯间的温差在1摄氏度,确保了电芯工作状态的一致性;


  • 电芯模组上盖排气通道(专利设计):能快速将电芯热失控产生的高温气体和物质排出,降低对周围电芯伤害性,从而减少电芯容量的木桶效应,提高电池安全性,电池寿命更长。


「整包级热失控防护」


  • 整包泄压:电池包内快速排气通道(专利设计),结合后置大面积高通量防爆阀,可以迅速排出电芯热失控产生的高温气体,降低其对相邻电芯及模组伤害;


  • 高压元器件防拉弧设计:电池包内部的绝缘材料采用特种橡胶和特种塑料制成,高温下也不会软化变形。这种高温下陶瓷化的效果,可以让高压元器件有效保持绝缘,确保不会因为高温引发电弧造成次生灾害;


  • 上盖内置防火毯(专利设计):电池包上盖内置防火毯,由高硅氧布、气凝胶和玻纤布叠放构成,减少电池包热失控时对座舱的危害,进一步保护乘客安全。

「超高强度钢井字形结构电池壳体」


  • 高强度井字形结构,采用多根1500MPA超高强度钢横梁进行加固。上盖总成采用1500MPA超强侧边防护梁,托盘总成采用1000MPA的底部防护;


  • 高强度钢应用占比约61%,超高强度钢应用占比约37.5%,壳体内应用远程激光焊接18.34m,提供稳固的连接,整包的抗挤压性能是国际要求的3倍。

「与整车系统结合的电池壳安全架构设计」


  • 多位置柱碰撞保护能力:模拟从A柱到C柱连续多位置进行碰撞,以此考察每排模组各个区域的强度,更有效保护电芯及模组安全;


  • 电池壳体对整车的扭转刚度提升约45.8%,整车带电池包的扭转刚度35000Nm/Deg;


  • 在发生碰撞后,在5秒内即可完成主动放电,确保事故后救援安全;


  • 密封性能:IP67防尘放水和P6K9K高压喷水防护等级。

「全新开发的BEV HEAT双热源热管理系统」


  • HEAT (Hamonized Enhanced Advanced Thermal Sys- tem)双热源热管理系统可根据电池的实际温度、环境温度以及乘员舱空调需求等因素,对电池和乘员舱进行合理的能量分配,实现座舱舒适性、驾驶品质、能耗、电芯寿命及电池安全间的最优解;


  • 集成式热系统:以空气源热泵和水源热泵双热源为核心,综合利用空调、电池和电驱三大热系统来进行整车热管理,通过8路六通阀,实现多路串并联的融合式热管理,适用温度区间宽,效率高。可回收电池、电驱系统余热,可利用电池进行蓄热,制冷剂直接对空气换热,座舱可快速出热风或出冷风;


  • 智能化热管理软件策略:通过车机端或手机端提前对车辆进行加热,座舱温度设定范围为18-30℃,系统将通过Pre-Condition预处理功能将电池舱(RESS)保持在25℃,使得启动车辆后电池立刻处于更佳的放电状态,为冬季低温和夏季高温用车带来更好的座舱舒适性、更佳的驾驶品质和更低的能耗;


  • 优先电桩取电:当连接充电桩的情况下,充电预处理模式可以最大程度利用充电桩端电量而非车内电量,来为车辆启动后的座舱空调快速提供暖风,在确保冬季座舱空调舒适性的同时,节省车辆启动初期的电耗;


  • 远程出行设定:用户通过车机端、手机端设定出发时间,或是通过手机端远程提前打开空调,BEV HEAT系统自动从充电桩取电,转化为热能储存到电池系统和热回路中,为车辆启动后的座舱空调提供热能;


  • 快充提前预热:用户可在地图界面设置并预约快充桩,BEV HEAT系统就会主动预处理电芯温度,将它控制在25℃,当车主抵达快充站后电池就可快速进入最佳快充状态,效率大增,节省快充时间;


  • OTA持续迭代:BEV HEAT系统可不断OTA升级


如何解决续航焦虑?


在性能层面,别克Electra E5配备了全自研高集成模块化电驱系统,采用扁线技术、自粘铁芯、全油冷、智能油温管理等多项先进技术,带来低电耗和高可靠性。


根据此前工信部的申报信息,别克Electra E5采用通用汽车自研三电系统,提供两驱和四驱多种动力组合,CLTC续航里程超过600公里。此前工信部的信息显示,动力方面,该车会搭载最大功率为180kW的驱动电机。



02

奥特能平台电驱系统

  • 全自研高效集成模块化驱动系统,实现8合1高集成设计,更小体积/更低重量/更高功率;


  • 驱动电机采用扁线工艺,提升功率密度,热传导效率更高;


  • 采用定子喷淋冷却结合转子甩油,提升系统综合效率,实现更大的体积功率密度;


  • 采用自粘铁芯,提高电机效率;


  • 电驱单元的齿轴系统采用先进的齿轮加工工艺,加之特有的吸音材料包裹技术,保证了整车多工况、全扭矩下优良的NVH性能;


  • 提供两驱与四驱车型选择,加强全地形适应性


别克Electra E5采用的是行业领先的自研奥特能8合1电驱系统,其中应用了扁线工艺,拥有很高的集成度,可以大大提升功率密度以及热传导效率。同时,别克Electra E5的电驱系统还以定子喷淋冷却结合转子甩油以及自粘铁芯来提升综合效率和电机效率,从而为整车带来更出色的动力表现。


在静音性能方面,别克Electra E5的电驱单元齿轴系统采用了先进的齿轮加工工艺以及特有的吸音材料包裹技术,可以保障用户在多种工况、全扭矩下均可以拥有非常好的NVH性能体验。再加上两驱和四驱多种动力组合,足以满足用户对于各种用车场景的路况适应需求。



智造别克Electra E5的武汉奥特能工厂


不仅仅是别克Electra E5的奥特能平台,我们甚至来到了武汉奥特能工厂,一探别克Electra E5智造方面的新技术。



武汉奥特能超级工厂电池车间的模组上线工位首次融合“机器人、3D点云视觉、力控感知”技术于一体,安装精度可达0.2mm,确保装配过程电池零损伤;在模组拧紧工位首次使用六轴全自动一次性拧紧的装配技术,相比同类工艺效率提升50%,且拧紧过程关键参数扭矩、角度可100%监控与追溯,工艺精度和质量达到行业领先;电池包的涂胶、合盖、拧紧工艺,全部基于数字孪生技术的机器人来自动完成,安装工艺实现测量精度小于0.1mm,为奥特能电池包满足IP67防尘防水和IP6K9K高压喷水防护的密封等级提供关键保障。


电池车间模组上线采用全球领先的装配工艺


得益于世界一流的设备,武汉奥特能超级工厂的电驱车间机加工线实现了从上料、加工、清洗、测试、检测到下线的全过程自动化生产,并按照微米级超高精度标准进行加工。电机的定子和转子装配采用行业首创的自适应浮动导向设计,将装配精度控制在50微米以内,相当于一根头发丝的直径。


定子和转子安装工位采用行业首创的自适应浮动导向设计


武汉奥特能超级工厂电池车间的整包电测工艺可模拟电池包在整车上的真实运行工况进行电性能测试,包含15个测试步骤和3000条测点内容,确保电池包的高品质和性能的一致性。同时,在电池包电测过程中运用红外热成像设备来实时监测电池包温度,对于发热异常有质量缺陷的电池包能够准确识别,提高产品质量和安全性。值得一提的是,得益于奥特能平台业内首创的可无线通讯的电池管理技术,武汉奥特能电池车间是继上海奥特能超级工厂之后第二个在产线上采用无线通讯技术的车间,在电测预检环节可避免传统电池测试接头插拔带来的零件损伤,大幅提升装配质量和产线效率。



电池车间还采用了行业最严苛的电池包密封测试标准,从零部件开始,就运用高精度气密仪对电池来料、过程及总成进行100%气密性检测,且结果可全生命周期追溯,以保证电池模组和其他元器件工作环境的稳定性,大幅提升产品耐用性,延长使用寿命。


应用机器人视觉识别技术的下线智能质量检查


此外,电驱车间的最终测试工艺还会模拟整车真实工况对电驱整机进行包含密封、绝缘、功能3大类共7大项的性能测试。最终下线前还会采用机器人智能视觉技术进行产品下线智能质量检查,相比于传统人工检查方式更快速可靠。同时,结合工业大数据及视觉追溯技术,通过对每个零件的生产全过程进行质量数据分析和精确追溯,确保产品零缺陷。


高柔性、高质量的奥特能电驱车间压装工艺


武汉奥特能超级工厂的电驱车间首创模块化、柔性化的压装单元,8台柔性压装单元设备即可实现54个零件的高精度自动压装,未来可逐步实现2大系列、高达22种电驱子型号的共线生产。在实现柔性压装的同时,该设备还具备压装全过程的质量监控能力,确保质量万无一失。加上电池车间可柔性生产8模组和10模组不同电池包的能力,武汉奥特能超级工厂可满足上汽通用汽车未来多款奥特能平台纯电车型三电系统的生产需求。



官方指出,未来5年,上汽通用汽车将推出10款以上国产奥特能平台车型,覆盖旗下三大品牌以及多个品类和细分市场,其中2023年,就有4款奥特能平台车型与消费者见面,投入力度如此大,也令人相当期待上汽通用能推出更多竞争力更强的的车型。

来源:太平阳汽车、RIO电驱动

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