探访通用汽车中国研究院：揭秘雪佛兰Bolt续航力战Model 3背后的秘密

在一众传统车企中，通用算是电气化技术积累较为深厚的巨头之一。2017款的雪佛兰Bolt单次充电续驶里程在美国EPA工况下达到了383km，而特斯拉Model 3入门款则为354km。那么，通用在电气化领域有哪些独创性优势？12月6日，36氪探访了通用位于上海的中国研究院，一探老牌车企的电气化奥秘。

电动汽车最核心的三电技术组件包括电机、电控和电池。今年早些时候，麦肯锡拆解了市面上主流的15款新能源汽车，拆解显示雪佛兰Bolt从电芯、电池组、BMS（电控）、电子设备、电机、变速箱全部从LG化学采购，另外两个极端代表则是特斯拉和比亚迪，自主研发制造了几乎所有零部件，当36氪把这一差异抛向通用工程师的时候，对方一脸委屈：“我的主要工作就是负责电气化驱动系统零部件的开发。”

通用工程师解释称，通用电动车三电的技术规格都是通用制定的，通用中国研究院和北美电池系统实验室的职能就是负责电池系统的设计、研发、测试到生产环节。当测试完成后，通用会与LG合作，委托后者完成这些零部件的批量生产。

回应了这一问题，也就肯定了通用「主流电动汽车制造商」的地位，以下是通用工程师分享的三电技术细节：

电控

事实上，一辆电动汽车的电池组系统往往是由成百甚至上千节电池组成的，例如雪佛兰Bolt共有288节电池。而电池组系统符合木桶效应，也就是说系统的性能是由最差的那节电芯所决定。因此只有准确监测、精确评估、并且高效管理到每一节电池，确保所有电池保持一致的良好状态，才能够实现系统的高性能、长寿命和安全运行。

所以打造一个灵敏强大电池管理系统至关重要，具体来说分为以下几个部分：

• 电池管理系统的准确监测

通用的电池管理系统可以监测到系统内每一节电池的电压，仅仅1mv的微小变化也能够被识别。同时，系统内每个区域都设置了温度传感器，使电池系统内热场分布情况能被充分感知。

充放电过程中电池输入输出的电流都将实时被记录，为电池状态的评估提供有效依据。电池管理系统还会监测电池的绝缘特性，确保电池高压与车身的充分隔离，保障安全运行。

与此同时电池管理系统还会对上述监测功能实时进行诊断和校验，一旦发现了监测系统故障，将会启动冗余方案。确保电池管理系统的感知能力始终处于灵敏的状态。

• 电池管理系统的精确评估

接下来，电池管理系统就可以根据感知到的信息对系统状态进行深层次的评估。

荷电状态（State of Charge）评估：简单来讲就是电池剩余可用的电量。如果电池管理系统无法精确计算出剩余电量，很可能导致驾驶员对续航里程的误判，出现车辆在行驶过程中抛锚的情况。因此荷电状态评估的准确性非常重要。相比手机，电动汽车电池管理系统对电量的估算更为复杂，需要充分考虑温度因素、电池老化因素、电池一致性因素等条件才能更准确的获得真实的可用电量。

通用汽车通过对电池充分的测试、以及累计多年大量的行车数据，构建了一套满足不同场景的完整的计算模型，使得电池管理系统能够在全天候、全生命周期下做出精确的计算。

该模型不仅能够评估当前剩余的电量，还可以准确计算电池当前功率边界（State of Power），也就是分析出当前电池可输出的最大功率和电池可接收的最大功率。告知车辆电池此时此刻最大的能力。确保高性能的同时也兼顾了寿命。

此外还有健康状态（State of Health）评估（即电池的寿命状态。为电池维护和替换提供有效的依据。）和故障状态（State of Fault）评估（电池管理系统会根据故障的严重性分级提醒用户，并分析出最优处理策略。）等。

• 电池管理系统的高效管理

经过了智能的状态评估后，接下去电池管理系统就可以实施具体的管理措施了。在管理层面，保持电池的一致性非常关键。

电池的一致性由两方面因素决定，一方面是“先天”一致性，也就是在生产制造过程中，通过先进的制造技术和工艺水平来保障电池的一致性。另一方面是“后天”一致性，通过电池管理系统，来继续维护这种一致性。所以也可以说，电池管理系统的控制能力主要体现在维护电池一致性的能力。

首先电池管理系统需要维护所有电池荷电状态的一致性，也就是所有电池始终保持相同的荷电状态。通用采用了一种高可靠性的电池均衡技术，一旦识别出电池间存在荷电差异，就能立即对高荷电态的电池进行能量释放，及时将所有电池调节回相同状态。

例如，在充电的过程中有一节荷电态最高的电池即将充满，荷电状态接近100%。电池组系统中任一节电池充满后，那么其他电池的充电也必须停止，否则充满电的电池将被过充；这种情况将引起电池不可逆的损伤甚至安全问题。在这种情况下，电池管理系统会开启均衡功能，使得最高荷电态的电池充电电流小于其他电池，最终使得所有电池在同一时刻充满。

除此之外电池温度的一致性也是至关重要的。电池在不同温度下老化的速率是不同的，如果不能维护温度的一致性，那么一段时间之后电池间的差异将显现出来，并且这种不一致是不可修复的。通用设计了一种电池液冷方案，具备多重换热方式，一方面为了电池能在适宜的温度区间工作，另一方面可以保持电池间最小的温度差异。

o   当电池处于低温环境下时，电池管理系统控制液冷管道切换至加热回路中，热装置能使冷却液升温， 并将热量送达电池系统内部。

o    当电池处于高温环境下时，电池管理系统此时将控制液冷管道切换至散热片回路中，大量的热量由冷却液从电池系统中带出来，通过散热片释放。

o    当电池处于极端高温场景（例如长时间高速行驶）下，需要迅速降温时，电池管理系统将控制液冷管道切换至空调回路中，利用空调对冷却液制冷，从而达到迅速降温的目的。

o    除了高效调节温度，通用在电池系统中采用了嵌入式换热片设计，可以将热量均匀的在电池系统中置换，防止出现部分区域过热、部分区域过冷的情况。

归根结底，核心在于「一致性」，维护着电池在制造中的一致性、使用中的一致性、环境的一致性，这是所有电池都能在电动汽车上高性能、长寿命、安全运行的关键。

电池

对锂离子电池来说，以下几个参数至关重要：电压、容量、能量密度、功率、寿命、安全、成本。通用电动车采用的是由LG供应的软包三元锂电池，但工程师们对「外包」的说法不太满意：“我们会全程参与电池的研发、设计、生产和电池性能的测试验证。”

通用对动力电池有以下几点要求：

安全第一：首先，电池研发的关键，是在安全性和电池性能之间达到平衡，其中，安全性更是重中之重。只有自己掌握全套的电池技术，全程参与电池的研发、设计、生产与验证，才能真正意义上确保电池的安全性。

量体裁衣： 其次，不同车型对于电池的具体需求是有所不同的。混合动力车型需要超高倍率性能的电池设计，纯电动车型更多需要考虑高能量密度的电池，而插电式车型更多需要倍率和能量的平衡。为每一种型号的车型提供最合适的电池，最好的办法是有针对性地和供应商一起开发相应的电池体系，确保电池不仅能满足成本、安全性和使用寿命的目标，还能满足顾客的多样化需求。

掌握全局：只有亲身参与，才可以掌握整个电池生产环节中的细节，掌握更多数据，确立更为精确的数学模型，并不断在迭代中寻求优化提升的机会。

前瞻布局： 电池是汽车电气化研发的关键部分。除了和电池供应商的合作，通用在北美和中国的电池研发中心也会开展前瞻电池技术开发，确保通用在电气化竞争中保持领先。

通用汽车目前的插电式混合动力车型和纯电动车型上，普遍采用的是三元材料的锂离子电池。它在设计上有几大优势。

首先，材料的选择。三元材料的类型多样，如111、532、622等，通用汽车可以根据不同车型要求选用对应的三元材料。比如纯电动车型电池选用高能量密度的三元材料，以使得这款电池拥有高的能量密度，也就是说在同等重量和体积下，可以储存更多的电量，对于减少整车重量和提高续航里程有着重要意义。

同时，三元材料的电池匹配通用汽车开发的温度管理系统可以展现极为出色的低温性能，这一点对于北方消费者来说十分重要。通用汽车的电池可以承受零下65摄氏度，湿度0%-100%的严苛极限考核。据悉，通用曾将增程式混动车型Velite 5送到中国黑河进行极寒气候测试，但Velite 5并未出现性能的波动。优化设计并经过严格测试后的三元材料的电芯加上通用汽车自主开发的电池管理系统可以确保我们电池的安全性。

其次，是电芯封装的形式，也就是电池最后的呈现形态，也是电池设计中需要特别注意的。

通常情况下，电芯的封装形式有以下几种，圆铝壳、方形硬壳和软包。通用汽车除了采用硬壳封装之外，也会采用软包形式。软包电池使用铝塑膜通过焊接封装，轻便的铝塑膜，加上叠片工艺制作的电芯可以获得较高的电芯能量密度，软包的封装可以使得电芯和散热片完美贴合。此外，正负电极极片的设计也需要根据不同车型来制作。包括电极的组成比例（导电碳的种类、多少，粘结剂的种类和含量，以及金属铝箔的种类）、厚度、压实密度、孔隙率以及正负极容量比例也至关重要。通用汽车目前采用的电池极片设计是和供应商一起设计，开发验证完成的，以确保最优。

最后，特别值得提出的，是通用独创的叠片式电池模块设计。

个体的电池单元，也称作电芯，不同数量的电芯先组成电池模组，若干个电池模组拼在一起，就是电池包。通用汽车采用独创的叠片式电池模块设计，每个电池模块，由电芯、换热片、隔热片等组成。这样的设计，使得电池模块的热管理效率得到大大的提高。

同时，电池单元与电池单元之间不会直接接触，这样即便某些电池单元间歇性地出现过冷或者过热的情况，也不会将温度传到给其它电池单元。相比其他的换热方案，这样的设计能更充分、更均匀对电池进行冷却或加热，即使在恶劣环境下也能保持电池“冬暖夏凉 ”，始终处于最佳的温度区间。

电机也是非常关键的一个零部件，但由于涉及部分专利，同时更加技术化，本文不再展开。

跳出技术细节，更宏观的看，电动汽车未能普及的最大拦路虎仍然是性能对标同级燃油车的电动车电池成本过高。对于这一问题，通用中国电气化总工程师Jennifer Goforth表示，通用的目标是，通过与的电池电芯供应商的深度战略合作，到2022年将电池价格降低到100美元/kWh。与之配套的，还有到2023年推出多达20款新能源汽车的产品规划。

在管理层全面而详尽的转型计划支撑下，通用的转型已经徐徐拉开帷幕。对于新造车公司而言，这种战略明确而执行力高效的传统巨头是最不容忽视的。

我是36氪汽车小组记者郑晓康，关注特斯拉、无人驾驶、新能源车、车联网、出行及后市场，欢迎直接与我联系，微信：15735104947