电气化未来的必经之路 通用电力科技解读

　　随着全球气候变暖、有毒污染物排放过量等问题，各地政府对车辆污染物和碳排放的标准愈发严格，一些欧洲国家甚至率先指定了在2030年前后禁售燃油车的规定，这也意味着新能源汽车的发展势在必行。通用汽车作为全球最大的汽车集团之一，自然也要在新能源汽车的研发上作出努力以适应新的时代，他们眼中的电气化未来是什么样的？他们又能通过怎样的手段实现未来愿景？我带着这样的问题参加了通用中国举办的电气化技术探秘体验日。

　　通用是一家百年车企，它曾在历史上取得过很多辉煌的成就，而电动车就是其中之一。早在1990年，通用就试制出了一款搭载铅酸电池组的纯电动车概念车—Impact，而后在1996年以EV1的身份正式量产并推向市场，在当时可支持120英里的续航里程。虽然这台车由于彼时电池技术的落后，最终仅生产了一千余台，但其依然展现出了很强的前瞻性。

　　通用随后的车型则跟市面上的绝大部分车企一样以燃油为主，直到2010年推出了增程式电动车—雪佛兰Volt。与一般的PHEV插电式混合动力或HEV强混车型的原理有所不同，Volt采用了汽油发动机+双电机的动力系统，在电池满电时采用纯电动行驶，而在电池电量耗尽时则启动发动机为电池充电，电动机继续承担驱动任务，以达到增加续航里程的目的。这款车在北美市场取得了不错的销量，为通用在电动车方面积累了良好的口碑。

　　从Volt出世开始，通用开始大力发展新能源汽车，陆续推出了国内市场上能买到的雪佛兰迈锐宝XL的HEV强混、别克君越HEV强混、凯迪拉克CT6和XT5的PHEV插混和别克VELITE5增程式电动车，以及一系列专供北美市场的电气化产品。而通用首款纯电动车型Bolt EV也在2016年正式发布，在严苛的美国EPA循环下测出了383km的续航里程，性能优异，定位也较为亲民（它采用的电池技术在后文中会详细讲到）。

　　通用认为，汽车将会从传统燃油车逐步向新能源车型过度，而PHEV、增程式电动、HEV这些混合动力车型就是最好的过渡期解决方案。而最终的产出则是EV纯电动车和Fuel Cell氢燃料电池车，因此在这两个方向大量的投入研发。从通用的雪佛兰Bolt EV纯电动车和与军方合作研发的Colorado ZH2氢燃料电池概念车，我们都能看到通用对未来的愿景：0排放、0事故、0拥堵。

　　熟悉电动车的人应该都有所耳闻，电驱动系统包含电池、电机、电控（能量管理）三大要素，想要制造出优秀的电驱车型，这三点缺一不可。通用在这三个方面有怎样的独到技术呢？

　　首先，在电池方面，通用旗下的PHEV、增程式电动和EV车型均采用了由软包式电芯组成的叠片式三元锂电池组。这种叠片式的结构区别于以特斯拉为代表的圆柱状排列结构，在电池的热管理上有独特的优势。每片电池组之间都布置了液冷的散热片，可以让电池的加热和制冷更加均匀、使热能管理得以高效运行。与此同时，每片电池组之间都被这种结构区隔开来，可以避免因某组电池温度过高或过低影响其它电池。

　　这种叠片式电池组可以组成平整的形状，把对车内空间的占用做到最低。在通用最新推出的纯电动车Bolt EV上，电池组就被做成了片状、放置在底盘的位置和后排座椅下方，在不占用车内空间的同时还降低了车辆的重心，提升了操控的稳定性。未来，Bolt EV的电池组结构将成为通用的纯电动车平台，在这个平台上将衍生出更多纯电动车型。

　　接下来在电机方面，通用采用了功率密度大、扭矩承载能力强的永磁同步电机。其中转子上的磁铁采用了目前磁力最强的钕铁硼磁铁，可为电机提供更大的扭矩；而定子则采用了独有的条形绕组结构，有着直流阻抗低、散热特性好的优势，便于与其他部件进行深度集成。采用这些技术的最终目的是使电机拥有更强的扭矩、更平顺的动力输出和更低的噪音。

　　作为软件，电池管理系统（BMS）的重要性完全不亚于电池和电机这两大硬件，因为电池管理系统对于整个电池的安全、寿命、充放电的能力和速度等都有着决定性的作用。在一个电池组中，决定整个电池组性能的是最差的那颗电芯，可以理解为一种木桶效应。因此电池的一致性至关重要，这种一致性要在制造、使用和不同环境下都能稳定的保持。

即将在国内上市的别克Velite5增程式电动车就采用了叠片式的电池组和最新的BMS技术

　　在生产方面，通用会与供应商深度合作，严格控制电池的质量，保证出厂时的电池一致性。在使用方面，电池充电的过程中，电池管理系统会监控充电速度较快的电芯，细微的降低它们充电的电流，最终使所有电芯都在同一时刻被充满、达到最大的储电量。而在环境的适应能力方面，BMS会依托前文提到的液冷散热片对每个电芯进行精准的控温，保证电池组在适宜的温度下工作，尽可能降低环境对续航里程的影响。

　　通用在北美和上海均设立了电气化实验室，与供应商深度协作、在前端进行电池材料的研发和验证工作，并将研发成果交由供应商进行生产。我们有幸简短的参观了位于上海的实验室。

　　实验室当中引入了大量定制化的科研设备，由各专家进行专业操作，拥有对于电池电极、电解液（聚合物）的材料研发、样品制造和测试能力。由于电池原材料对于环境极其敏感，因此实验室中布置了数个无氧、无水、无尘操作台和车间，以便于在研究和生产过程中对原材料产生污染。

　　通用汽车在电动车领域具有较为深厚的底蕴，如今在新能源车型方面深入研发，获得了大量专利，车型也取得了不错的市场成绩。尤其对于中国市场，通用投入了大量的新能源车型，展现出了对国内市场的高度重视和对国家政策的快速响应。据通用汽车中国电气化首席工程师Goforth女士所说，通用将在2023年前推出超过20款0排放车型，这也让我们对它的”电气化未来”充满了期待。