解讀通用技術日2021：電動化&智能網聯化

　　【太平洋汽車網 技術頻道】每年的通用科技體驗日又到了。這一回，上汽通用汽車正式對外公布了公司的電動化及智能網聯化戰略布局。因為涉及的信息量很足，因此筆者單劈一篇長文進行解讀。

　　目前上汽通用汽車已經布局了MHEV輕混動（48V電壓系統）、HEV混動、PHEV插電式混動、BEV純電動四種新能源技術型譜，并以轎車、SUV、MPV等主流車身形式呈現。

　　純電動大家都知道是什么回事，沒有內燃機的就是，所以有些造車新勢力的說自己的汽油機是“增程器”因此算是電動車，有點胡扯。混動車分為好幾種，筆者簡單羅列一下：

　　Micro Hybrid 微混 = 自啟停系統 = 能讓ICE歇10秒的12V混動系統 = 幾乎所有車輛都裝備了自啟停，消費者認知當中不屬于混動

　　Mild Hybrid 輕混 = MHEV = 48V BSG/ISG電機 = 能讓ICE歇3分鐘的48V混動系統 = 英朗輕混/科魯澤輕混/2021款XT5等

　　Full Hybrid 強混 = 能讓ICE歇3公里的高壓強混 = 邁銳寶混動/君越混動等

　　Plug-in Hybrid 插混 = 能讓ICE歇50公里以上的、可充電的高壓強混 = CT6插混/Velite 5/微藍6插混等

　　1912年，通用汽車制造的首批682輛電動車問世。

　　1996年，通用汽車推出EV1電動汽車，成為首家將電動汽車推向消費市場的汽車制造商。

　　21世紀，上汽通用在電動化戰略上的最重要技術就是Ultium平臺，這個電動化平臺整合了通用汽車26年的電氣化經驗，將為中國市場帶來靈活、智能、安全的電動化解決方案。

　　上汽通用汽車和泛亞汽車技術中心參與了Ultium平臺底層架構的同步設計開發，并依托高度本地化的業務鏈體系，實現近100%零部件的本土化采購。

　　基于Ultium平臺打造的凱迪拉克智能純電概念車LYRIQ將于2021上海車展首次全球公眾亮相，其量產車型將于年內開啟預售，明年上半年國內上市。

　　到2025年，上汽通用汽車將推出10款以上基于Ultium平臺的國產新能源車型，覆蓋別克、雪佛蘭和凱迪拉克三大品牌。

　　長遠看到2040年，通用將實現碳中和，這意味著企業直接或間接產生的二氧化碳或溫室氣體排放總量，通過植樹造林、節能減排等形式，以抵消自身產生的二氧化碳或溫室氣體排放量，實現正負抵消，達到相對“零排放”。。

　　剛剛我們提到Ultium有靈活、智能、安全三大優勢，現在拆分開來聊聊。

　　Ultium平臺采用了中國本土化技術解決方案，柔性程度很高，從微觀到宏觀來看，可以提供2種電芯、2種模組、3種電池包。

　　A、電芯：

　　電芯是動力電池包的最小單元，目前Ultium有兩款可選，而且都不是常見的18650、21700圓柱電芯。下圖的是方形電池，采用NCM811高鎳配方，這意味著能量密度很高（相對622而言），但熱穩定性要接受更大的挑戰，后文筆者會聊到如何解決。

　　另一種電芯就是軟包，采用NCMA四元配方，能量密度會進一步提升。

　　上汽通用表示，Ultium平臺下的電芯支持不同化學配方、電芯封裝形式、排列組合，甚至2種不同電量的電芯可以串聯可以并聯。無論是磷酸鐵鋰、三元鋰電池，還是未來可能應用的鋰金屬電池、固態電池，都能為其所用。

　　這就比較神奇了，因為不同配方的電芯會有非常不同的充放電特性，甚至電壓平臺都不同（比如磷酸鐵鋰才3.2V），所以暫時未弄清楚具體是怎么個組合法，筆者打算在月底或下月初再開一篇聊聊Ultium平臺的電池。

　　想了解更多電池分類的知識，可以點擊筆者的劣文查看：

　　B、模組：

　　用N個電芯組合起來，就是模組，這是高壓電池包結構的二層，通用Ultium提供了2種模組方案。下圖的是方形電池組成的模組，這是12枚方形電芯組成的模組，外尺寸是同一規格的。

　　我們還可以通過剖面看到里面的物理結構和電控單元，那些“400m足球場縮小形狀”就是每一枚方形電芯的頂端中部，往前文翻3張圖你就能看到原樣，看完之后你就知道電芯是橫著放進去的。

　　C、電池包：

　　用模組拼合，就可以成為高壓電池包。Ultium平臺提供了三種電池包方案，分別使用8模組、10模組、12模組自由組合。不同數量的模組可以實現不同等級的續航與性能配置，這相當與汽油機時代的1.3T、1.6T、2.0T（這個類比傳神不）。

　　因為模組的尺寸完全相同，因此電池包柔性化程度大幅度提升，Ultium平臺可以隨時替換、升級電池模組，可輕松支持功能的升級和電芯配方的優化。

　　D、電驅系統：

　　除了電池包的靈活特性之外，Ultium還提供了驅動系統的靈活特性，可以通過在不同軸安裝不同動力等級的電機，實現多元化驅動形式，一共3套電驅系統組成7種驅動組合。

　　前驅、后驅、四驅，什么都能做。左驅？別鬧。

　　下圖就是一臺前置的驅動電機，與多數主流車企一樣，通用也是高度集成了電驅單元（電動機、逆變器、減速器、冷卻系統等）。

　　下圖是一臺后軸電機。

　　Ultium平臺的智能不是某些造車新勢力胡亂整的網絡K歌概念，這是一種電控技術的升級，把傳統的BMS升級為Ultium平臺業內首創的無線電池管理系統（wBMS），開發空間和技術靈活性得到大幅提升，配合通用汽車全新一代VIP智能電子架構，將支持更精細化的系統管理和功能的迭代升級。

　　為何BMS要用無線的呢？簡單啊，大家用過真無線耳機對吧？優勢理解一下：方便方便還是方便，沒線就不會被自己犯傻夾斷線材，與智能終端之間的兼容性也強了一大截。下圖是正在進行無線通訊測試的Ultium電池：

　　為什么之前不用無線呢？因為貴且技術不成熟，現在已經解決了，如今無線電池管理系統可以使電池包減少90%的線束，減重的同時增加了體積能量密度，提升了續航里程，帶來更低的故障率。配合VIP智能電子架構，無線電池管理系統的遠程迭代更新成為日常。

　　此外，在生產端，電池包的生產工藝獲得大幅簡化，電芯的無線通訊能力提升了電池自動化裝配的效率和質量。

　　在回收端，無線電池管理系統還為電池的回收帶來很多裨益，讓電池可實現便捷的二次利用。有興趣的朋友可以點擊我的劣文了解電池回收：

　　好了，接下來是全文重點，我們來聊聊電池安全。

　　Ultium平臺與本土供應商共同研發的三元鋰電芯優化配方，提升了10%的熱穩定性，具備低衰減、長壽命的優勢。

　　正極采用納米級包裹，加上定向摻雜過渡金屬原子，比基礎配方的熱穩定性提升10%。

　　負極采用最新材料和優化工藝搭建高速離子通道，進一步延長電芯工作壽命并支持全生命周期的快充。

　　依托實時智能監控系統、納米級航天材料氣凝膠、安全閥和排氣通道的專利設計、防拉弧設計、集成式全獨立液冷系統、氣凝膠防火毯等7重保護，Ultium電池實現了行業領先的熱穩定性能，且支持全生命周期快充而對電池容量幾乎沒有影響。

　　1、實時智能監控系統：三重傳感器，24小時不間斷、高頻率監測，自動控制溫度，這是監控的中樞。

　　2、電芯間隔熱墻：航天級隔熱材料新一代氣凝膠，有效降低電芯之間的溫度傳遞。

　　3、抑制熱擴散專利設計：獨特的“安全閥+快速排氣通道”設計，快速降溫，抑制電芯熱失控時的熱量擴散，也就是降低“鏈式反應”的可能性。

　　4、模組集成式液冷系統：模組底部集成獨立液冷板，與傳統整包式液冷板設計相比，新系統的換熱效果提升10%左右。

　　5、后置大面積防爆閥：一旦熱失控立即進行快速散熱，為整包降溫。

　　6、乘客艙保護：電池包上蓋內置氣凝膠防火毯，防止熱量向乘員艙擴散，畢竟熱都是往上走的。

　　7、防拉弧設計：高壓元器件在電芯熱失控后可以防止拉弧（氣體放電）。

　　此外，Ultium電池還會在遇險時主動放電確保救援安全，受到劇烈碰撞5秒內完成主動放電，跟飛機迫降放油是一個道理，可以提升冗余度。我在此前的文章中提到過，滿電的高壓電池包是非常危險的，就是一個裝滿了汽油的鐵桶。

　　接下來聊一下物理結構。Ultium平臺可以全方位滿足電壓、電能、物理防護、電力系統負載端絕緣的電動車五星安全的設計標準。

　　通用對其進行了非常多的嚴苛測試，在滿足國家法規和C-NCAP等要求的基礎上，增加底部球擊工況、過鐵軌工況等復雜工況場景的測試。下圖的Ultium高壓電池包正在臺架上接受振動測試。

　　上汽通用還使用了高于國際和國內的柱撞標準，模擬從A柱到C柱連續多位置進行柱撞，因為側撞面是整車最薄弱的部位，吸能的緩沖空間極狹窄，多數車企不敢做這種操作。

　　全新電池物理防護架構采用高強度的井字形框架結構，超高強度鋼占比37.5%，高強度鋼占比約61%，整包的抗擠壓性能為國標要求的3倍，此外還有IP67防塵防水和IP6K9K高壓噴水防護的密封等級。

　　下圖：

　　1、電池包內的橫梁與上蓋總成側邊防護梁采用1500MPa超高強度鋼材。

　　2、托盤總成采用10000MPa底部防護。

　　因為擁有如此硬核的電池殼體，整車的抗扭剛度提升約45.8%，對整車安全有促進作用的同時，也可以提升操控極限。

電池性能測試臺架

　　Ultium平臺達到了行業系統功能安全最高等級ASIL-D，不過這個等級代號大家可能比較陌生。

　　這個標準來自2011年發布的《道路車輛功能安全標準》 ISO 26262，為汽車上電子/電氣系統的功能安全設計提供指引。

　　ISO 26262標準當中，其中一個步驟是對系統進行危害分析和風險評估，標準為“汽車安全完整性等級”（ASIL，Automotive Safety Integration Level），從低到高分為A、B、C、D四個等級，跟各位學校和公司績效評級是相反的，ASIL-D在車輛安全當中是最高級。

　　關于電池安全技術，本文沒辦法詳細聊完，大家可以點擊筆者放在下方的劣文進行深入解讀：

　　現在數不清的造車新勢力在整PPT的時候都喜歡自詡“智能汽車領導者”，實際上美國阿波羅15號登月飛船帶上去的LRV月球車就已經用上了通用自家的車載通訊技術，而LRV當然也是通用參與研發的。

　　1996年，通用推出了新的數字化導航OnStar。沒錯，就是今天的安吉星，它才是汽車衛星導航的鼻祖，現在那些所謂智能汽車要拜祖師爺的話記得別拜錯了。

　　首批OnStar在凱迪拉克Deville、Seville、Eldorado三個車系上運用，當時也只有豪華品牌用得起衛星導航。

　　2009年，安吉星在中國開啟了車聯網服務；2015年，上汽通用在中國首推車載4G LTE連接服務，目前安吉星與4G車聯網已經滲透到上汽通用旗下雪佛蘭、別克、凱迪拉克三個子品牌之上。

　　衛星導航時代的來臨，跳出了永遠不可能精準的離線地圖領域，實時地、主動地校對當前方位，真正做到時效與精度不拉胯。在這里說一個安吉星的真實段子吧：

　　有位通用車主酒駕之后撞上護欄，單方面事故，然后那貨下車打電話叫人來頂包，好讓保險的人來拖車定損。

　　與此同時，安吉星服務臺即使詢問車里情況，發現沒人應答，以為車主暈過去了，立刻就報110和報120了。后來警察比頂包的人來得還早，人民警察出警速度一級棒。不過車主就這樣被抓了……

　　2025年之前，上汽通用汽車旗下三大品牌（雪佛蘭、別克、凱迪拉克）的所有新車型都將應用這一全新的電子架構，基于該架構的產品和技術將持續為消費者帶來更迅捷、安全、智能的出行新體驗。

　　那個……此VIP非彼VIP。

　　全新一代VIP電子架構 = New Generation Vehicle Intelligence Platform = 全新一代車輛智能平臺

　　VIP智能電子架構具有高速網絡數據傳輸能力、整車級OTA更新功能、航空級網絡安全以及無限可持續拓展潛力。它打通了“云、管、端”，為軟件定義汽車及汽車智能化提供了有力支持。

　　簡單來說，全新一代VIP電子架構是通用旗下車輛的內部運算和通訊架構，是整套車載電子系統的物理基礎。新架構的通訊速度為1.28GB/s，每小時的數據處理能力為4.5TB，可謂智能汽車信息溝通的高速公路。

　　上汽通用汽車旗下三大品牌所有新車型都應用全新一代VIP智能電子架構之后，可以加速推進全新一代VCS虛擬座艙系統的應用、繼續大規模OTA遠程升級、V2X的運用場景更多元化等等，通過不斷提升車聯功能和服務的體驗，使車輛“常用常新”。

　　上汽通用汽車正加速推進智能座艙系統的應用，集成了行業領先的硬件配置交互技術，從功能、交互到服務帶來智能高效、無縫連接的多維體驗和豐富功能。

　　全新一代VCS虛擬座艙配備了高性能車規級SoC、33英寸環幕式超視網膜屏、雙景深激光AR-HUD、新一代智能語音助手等硬件和技術，提供無感停車、智慧補能、異地出行、通勤規劃等場景服務，并與百度地圖、QQ音樂、愛奇藝等互聯應用合作。

　　全新一代虛擬座艙采用的硬件配置頗為硬核，就拿車規級SoC來說吧，來自高通的8195芯片是驍龍865的車規級版本，而后者是高通進入5G時代之后的第一款完全體SoC，內置5G基帶、原生支持全速率WiFi6、支持低功耗藍牙5.1，功耗不變前提下性能提升20%。

　　這款高配車規級芯片會給豪華品牌車輛提供強大的算力。

　　下圖的33英寸超視網膜屏有很高的動態對比度和分辨率，是一塊超寬柔性屏，具體到2022年率先在凱迪拉克品牌新車上投放。

　　人機交互軟件不用駕乘人員付出多少學習成本，直接運用了圖層式卡片界面，支持自定義排布，融合國內主流APP。

　　雙景深激光AR-HUD是HUD抬頭顯示的升級版，可以直接將HUD信息投到行車視野中，這在W223奔馳S級上也能見到。通用采用了“雙景深”功能，將本來二維的顯示信息做得更加立體化，駕駛者可以獲得更加直觀的信息。

　　延續去年首次開啟的大規模OTA升級的成功經驗，上汽通用汽車今年還將繼續實施大規模OTA遠程升級。

　　未來，通用還將支持多模塊的OTA并行刷新，不但速度更快，而且能夠保證功能升級的協同和可靠性。

　　在車載通訊技術部分，上汽通用2020年推出了業內首批搭載V2X（Vehicle-to-Everything）通信功能的量產車型，這是全面投放智能汽車的一個良好開端。

　　車聯網是智慧出行生態的關鍵組成部分，上汽通用汽車正在努力推進“2025車聯網戰略”。

　　2020年由別克品牌率先發布的量產版V2X（Vehicle to Everything）技術能夠實現車與車(V2V)、車與道路基礎設施(V2I)之間的信息交互及共享能力。同時，別克V2X技術未來還將融合高級駕駛輔助系統（ADAS）的功能。

　　在技術應用初期，別克V2X技術提供車與車通訊相關的緊急制動預警EBW、車輛失控預警CLW、異常車輛提醒AVW、交叉路口碰撞預警ICW以及車與道路基礎設施通訊相關的限速預警SLW、闖紅燈預警SVW、道路危險狀況提示HLW、綠波車速引導GLOSA共8項功能。

　　未來，V2X智能交通技術將配備在更多車型上，并隨著智能基礎設施的不斷完善，實現更完整的“車-路”和“車-車”感知。

　　同樣是在2020年，通用推出了Super Cruise超級智能駕駛系統，率先在凱迪拉克CT6上搭載。今年，增強型Super Cruise超級智能駕駛系統將在凱迪拉克車型上首發，增加指令變道等更多輔助功能。

　　未來5年內，Super Cruise超級智能駕駛系統將覆蓋凱迪拉克品牌大部分車型，并逐漸應用于別克和雪佛蘭品牌未來新車型。

　　車道居中智能巡航功能將應用到三大品牌超過80%的車型上，并在Ultium平臺車型實現100%全覆蓋。

　　新一代智能泊車輔助系統將通過更全面的感知技術，支持更多種類車位識別，同時引入遙控自動出入庫模式，以應對中國復雜的泊車場景。

　　未來，上汽通用汽車還將引入功能更強大的下一代智能駕駛系統，實現Door to Door出行等更多功能。

　　通用汽車集團的公司愿景的“零事故、零排放、零擁堵”，這就意味著必須實現電動化與智能網聯化。

　　通用將設計與制造“電動智能網聯汽車”作為終極目標，希望成為EICV行業的領導者。

　　這就涉及到相關領域的投資與研發，以下是本文總結：

　　1、電動化：

　　到2025年，上汽通用汽車將推出10款以上基于Ultium平臺的國產新能源車型，覆蓋旗下三大品牌。

　　2、智能網聯化：

　　2025年前，全新一代VIP智能電子架構將應用于上汽通用汽車旗下三大品牌的所有新車型。

　　全新一代VCS虛擬座艙系統將于2022年率先搭載于凱迪拉克車型，并陸續推廣到旗下三大品牌。

　　基于VIP智能電子架構的增強型Super Cruise超級智能駕駛系統將在凱迪拉克車型上首發，并逐步推廣到別克和雪佛蘭未來新車型上。

　　今年將繼續實施大規模OTA升級，未來支持多模塊的OTA并行刷新。

　　3、總投資：

　　預計到2025年，上汽通用汽車在電動化和智能網聯化新技術領域的規劃投入將超過500億元。

　　當“軟件定義汽車”的時代已經來臨，百年通用是否依然是行業的執牛耳者，就看接下來的市場表現了。一家以“零事故、零排放、零擁堵”為集體理想的公司，總比那些以上市割韭菜為理想的公司要來得有志氣。

（圖/文/攝：太平洋汽車網 黃恒樂）