2021年10月上汽通用汽车Ultium奥特能超级工厂在上海浦东金桥正式投产。

 

作为企业新能源战略发展的重要里程碑，奥特能超级工厂的投产意味着上汽通用汽车新能源核心部件的本土化制造能力迈上新的台阶。上汽通用汽车总经理王永清表示：“2021年是上汽通用汽车按下电动化和智能网联化发展‘加速键’的一年。奥特能超级工厂将为今后三大品牌基于奥特能电动车平台的纯电动车型落地，提供强有力的支撑。以此为新的起点，上汽通用汽车将聚焦前沿科技和中国市场未来出行生态需求，以全新面貌、全新科技、全新布局、全新体系，加快面向未来的产品与业务布局。”

 

作为上汽通用汽车在电动化和智能网联化新技术领域500亿元投入的重点项目之一，奥特能超级工厂的投产，加上3月启用的泛亚新能源试验大楼和广德电池安全试验室这两座“三电”系统试验中心，使上汽通用汽车具备从技术研发、试验验证、生产制造到本土采购全链路的新能源完整体系能力。

 

作为奥特能电动车平台在中国市场的落地项目——首款车型凯迪拉克豪华智能纯电SUV LYRIQ将于年内开启预售，2022年在国内上市交付。到2025年，上汽通用汽车将推出10款以上基于奥特能电动车平台的国产新能源车型，覆盖别克、雪佛兰和凯迪拉克三大品牌和多个细分市场。

 

 

为在2040年全面实现“碳中和”，上汽通用汽车设定了一个“三零愿景”——零事故、零排放、零拥堵。为此，公司不断加大投入，在技术的驱动下坚定地迈向纯电动的未来。到2025年，在全球范围内，通用汽车在电动车和自动驾驶领域投入的资金和资源将达270亿美元。奥特能平台正是驱动未来的核心。

 

“Ultium”奥特能有终极、无穷之意，是赋能电动未来的终极元素。其中文名寓意丰富，“奥”寓意以灵活强大的性能为原点，衍生出广博丰富的车型谱系；“特”意味着自成一派、独树一帜，卓越的安全品质与性能实力源自通用汽车二十余年在电动领域的探索、积淀与前瞻布局。“能”则指动能满满；以面向未来的智能创新属性与自我迭代能力，成为驱动时代前行的力量。

 

2020年3月，通用汽车首次向外界展示了电气化战略的核心——奥特能平台，这是通用汽车电气化科技的集大成者，为电动车行业带来了全新的电池解决方案和技术方向。

 

奥特能平台具有三大特点：高性能、智能化、安全性。

 

·高性能
 

通用基于模块化的电池和电驱创造了一个兼容并蓄、灵活开放的平台架构。它具有高度灵活的特性，这是上汽通用汽车迈向电动化未来的重要技术支点。

 

为了节省更多的空间，电池的电子元件被嵌入到模块中，与通常的电池相比，减少了80%的电池组线路。
 

模块化的电池设计可以像乐高积木那样横向堆叠，也可以纵向堆叠。堆叠功能可以满足各种独特需求，同时提高效率、功率和续航里程。这种灵活的模块化设计给了工程师广阔的设计空间。根据车辆类型的要求，电池组可以容纳6个、8个、10个、12个或多达24个模块。工程师在设计时还降低了第二排电池模块的高度，这不仅让后排乘客乘坐得更舒适，多出的空间还增加了22千瓦时的储能。

 

模块化设计使得工程师很容易优化能量密度和车辆布局，支持各种形状和大小的电动汽车。极大提升了工程研发和技术落地的效率，也降低了规模化生产的成本，为不同细分市场带来性能差异化的产品。电池范围从50千瓦时到超过200千瓦时，充电里程最可达650公里。

 

在性能上，Ultium可满足不同续航里程、不同驱动形式、不同性能的产品，覆盖从轿车、SUV、MPV、皮卡等不同轴距和尺寸的造型需求，支持全生命周期快充，对电池容量基本无影响。它还支持磷酸铁锂、三元锂电池，未来可能应用的是锂金属电池、固态电池。前驱单元最高实现“8合1”集成。 

 

特别值得一提的是其强大的性能潜力。在北美，GMC悍马EV最快3秒的百公里加速，1000马力的极致动力输出和15,592牛米的峰值扭矩，创造了电动车平台性能天花板，它在全球首款电池驱动重载电力机车FLXdrive上，装了20个电池包、20000个电芯，总容量2400千瓦时；在国内，首款奥特能平台车型凯迪拉克智能纯电LYRIQ的性能也值得期待，续航里程达650公里以上。

 

·智能化
 

未来电动化汽车必须具有极高的智能化属性，Ultium平台将这两者融为一体。电池首次在量产电动车上采用wBMS无线电池管理系统。以往工程师需要为不同的电池包设计不同的线束布局，但wBMS无线电池管理系统的出现，彻底改变了这一现状，它使用无线通信去协同管理每个电芯和电池模组的表现。

 

奥特能电池包去掉了电池包90%的线束，降低整包重量的同时有助于提升续航里程，也为搭载更多电芯创造了空间，同时更少的线束连接也让生产装置的自动化流程大为简化，生产质量和效率都能有所提升。除了上述提到的优点，wBMS无线电池管理系统也为电池的回收带来很多裨益。

 

当电池包从车辆上退役，无线管理系统使得电池回收时，不需要多少重新设计即可简单便捷二次利用。

 

·安全性
 

奥特能第三个特点是安全性。奥特能平台满足ASIL-D级别的系统功能安全要求，这是汽车行业电子电气系统安全层面的最高标准。这一高标准也定义了为高压能量管理和扭矩安全打造的控制架构。

 

电池的安全是电动车安全的基石。上汽通用汽车采用行业领先的电池热管理和物理防护架构，其开发和测试严格遵循了通用汽车全球新能源车相关标准，并高于国标要求。电池安全首先从电芯开始，通过正极材料的纳米级原子包覆和定向掺杂，电芯的热稳定性可提升10%。

 

负极则搭建了高速离子通道，运用最新的材料和优化的工艺，进一步延长了电芯工作寿命，提升快充的能力。

 

电芯之间则使用了纳米级航天材料——新一代气凝胶作为隔热材料，能有效降低电芯间的温度传递，同时当电芯个体热失控时，可通过安全阀和排气通道，快速排出高温气体。工程师还为每个模组配置了集成式全独立液冷板。比起业内常见的电池包集中式液冷板设计，奥特能的冷却系统设计更高效，换热效果提高约10%，籍此电池模组寿命整体可提高了约15%。

 

得益于这套先进的热管理系统和电池配方的优化，奥特能平台可以支持电池在全生命周期内进行快充。对电池容量没有衰减的影响。
 

由于电池的移动部件少，也不需要围绕油箱、发动机、散热器或排气管进行设计，有奥特能电池组相配合，可优化车辆的高度和长度，实现空气动力学、美学、舒适性、驱动感觉和存储。奥特能电动车平台凭借更智能、更安全、更性能这三大优势，树立了电动车驱动系统的新标杆。

 

但奥特能作为业界领先的电池模组，也需要领先的制造工艺相配合。
 

上汽通用汽车将生产电池模组的工厂命名为“超级工厂”，这意味着工厂的智能化水平以及现代数字技术在Ultium电池平台生产中的“超级”实践。

 

 

奥特能电动车平台的电池管理系统采用业内首创的无线通信技术，减少了电池包90%的线束，不仅提升电池包空间利用率，同时为整包的安全性和可靠性带来诸多裨益，还大幅度提升了产线上的检测效率。

 

在模组安装前，奥特能超级工厂在全球率先采用无线通信技术检测电池性能，自动完成电芯压差、模组温度、无线通信部件的联通性等参数的判断，避免传统的测试接头插拔带来的零件损伤，提升产线效率和装配质量。

 

由此上汽通用汽车奥特能超级工厂和通用汽车北美工厂一样，成为全球率先在电池产线上采用无线通信技术进行电池检测的工厂。
 

此外，在电池包的电性能测试过程中，系统可模拟电池包在整车上的真实运行工况进行充放电，对温升、电流、电压数据采集及判断，测点内容高达到3000条，测试效果更加精准可靠。同时，系统会对电池绝缘性测试进行多通道检测，并采用红外热成像设备实时监测电池包温度，对于发热异常的质量缺陷电池包能够准确识别，降低热失控风险，确保电池包的高安全性和性能的一致性。值得一提的是，整个测试放电过程还将进行能量回收，把多余能量反馈至电网，降低生产过程中的能源损耗。

 

·行业最严苛的密封测试
 

电池包壳体和电池冷却系统的密封质量，关乎电池系统运作的可靠性和安全性，是电池系统制造过程中极为关键的工艺之一。
 

奥特能超级工厂从电池系统的零部件开始控制产品的密封质量。车间从零部件开始，运用高精度气密仪对来料、过程及总成进行100%气密性检测，且结果可全生命周期追溯。电池壳体气密性测试限值比行业平均限值严苛5倍，电池整包气密性测试限值比行业平均限值严苛10倍。行业领先的严苛气密性测试标准，可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。
 

同时，在测试过程中，测试设备配合有仿形填充，既可避免钣金零件在测试过程中变形，又可缩小测试腔体，从而进一步保障了测试的准确性，提升了产品质量。

 

值得一提的是，常规的密封性测试方法耗时长且易受环境影响，因此奥特能超级工厂通过对现有泄漏测试曲线数据进行统计分析，运用机器学习方法建立预测算法模型，最终能快速、高效、精准地获得测试结果，确保产品的交付质量。

 

·全球领先的高精度、高标准装配工艺
 

奥特能超级工厂电池生产的涂胶、合盖等工艺全部由基于数字孪生技术的机器人自动完成。设备加工方案在设计初期，会针对轨迹、速度、出胶量等工艺参数进行数百次虚拟仿真，生产时将仿真运行后的最优程序输出到现场设备，并配合3D视觉手段进行多重质量保证，全系统实现测量精度小于0.1mm，约为一根头发丝的直径。自动化和高精度的智能装配工艺，确保了奥特能电池包可以实现整包IP67防尘防水和IP6K9K高压喷水防护的密封等级，进一步提升了产品品质。

 

同时，奥特能超级工厂的电池包组装过程中，还采用了超声波定位拧紧技术，通过超声波发生器及接收器精确定位拧紧螺栓位置，以确保螺栓拧紧顺序及拧紧质量。拧紧过程中100%监控拧紧扭矩及角度，并将拧紧信息上传至IT系统，使每一个电池装配环节的数据均可追溯、可查询。

 

整体来看，奥特能电池系统需要通过4次泄漏测试、2次电性能测试、4次IT系统比对检测，以及百余项视觉系统及传感器的检测，只有全部满足行业领先的严苛标准才能最终合格下线，确保了产品的整体交付质量。

 

 

上汽通用汽车新能源试验体系，是企业电动化发展战略的重要组成，它是通用汽车全球试验体系的一员，按照通用汽车试验室最高标准和流程体系建设，与通用汽车共同开展新能源电池、电机和电控的开发和验证，做到全球数据共享。

 

经过10年来的积累，上汽通用汽车于2021年3月建成泛亚汽车技术中心新能源试验大楼和广德电池安全试验室这两大“三电”技术试验中心，完善了电动化试验开发的全过程能力，覆盖新能源车型核心“三电”零部件的主要试验验证项目，为企业电动化发展提供强大的工程加持。

 

 2021年年初启用的唐镇园区泛亚汽车技术中心新能源试验大楼占地9000平方米，按照通用汽车试验室最高标准和流程体系来建设，覆盖新能源车型核心“三电”零部件——电池、电驱和电控系统的主要验证和试验能力，并充分预留下一代项目的试验升级和扩展能力。目前试验室包含数套电芯/模组性能台架，大型整包性能耐久台架及2台大型三综合振动测试系统，可支持电芯、模组和整包级的性能及耐久测试。

 

广德电池安全试验中心占地有1100平方米，包含针刺挤压、过充过放、热扩散设备等，可支持电芯、模组和整包级的设计开发和测试，它也令上汽通用汽车成为国内合资企业里唯一具备电池安全开发能力的主机厂。

 

奥特能超级工厂的投产是上汽通用汽车新能源战略发展的重要里程碑，意味着上汽通用汽车新能源核心部件的本土化制造能力迈上新的台阶。它的竣工投产，加上3月份启用的泛亚新能源试验大楼和广德电池安全试验室这两座“三电”系统试验中心，使上汽通用汽车具备从技术研发、试验验证、生产制造到本土采购全链路的新能源完整体系能力。未来，上汽通用汽车将继续创新整合全球优势资源，结合自身对中国消费者需求和本土市场环境的洞察和把握，将前沿智能出行科技同步引入中国，加速推进企业电动化布局，为消费者带来“更智能、更安全、更性能”的全新电动化出行体验。（GG）