焦点热议:奥特能平台：钢刀配重铠的安全电池

别克E4新车发布，通用奥特能电动车平台在中国市场落地的第三款车型。

(资料图片仅供参考)

在上汽通用的奥特能平台中，电池系统设计有着亮眼的表现，尤其在电池兼容性方面，表现出强大的能力。不仅是对不同电池容量大小的兼容，奥特能平台还可以兼容各种化学体系，如磷酸铁锂、三元锂电池，以及未来的锂金属电池和固态电池等。尤其在最近的设计发布中，上汽通用首次在国内引入了磷酸铁锂的短刀电池，就如同钢铁之刃与重铠的完美搭配，具有独特的特色。

针对“钢铠”的结构设计

电池的防碰撞安全再怎么强调也不为过。电池包不仅要满足国标的基础要求，更因为在实际使用中，可能遇到各种极端的场景，这些场景虽然少见，但一旦发生危险性很大，因此目前很多车企的电池包设计，往往都采用了高于国标的要求，这是每一家负责任的车企应有的担当。

奥特能电池平台的独特之处在于电池包的“钢铁重铠”设计。这种设计采用高强度的“井”字形框架结构，其中超高强度钢占比达到了%，而高强度钢则占比约61%。这使得电池包的抗挤压性能为国标要求的3倍。

电池包内部的横梁与上盖总成侧边防护梁采用1500MPa超高强度钢材，托盘总成则采用10000MPa底部防护。这种设计不仅提升了电池的安全性，还增强了整车的扭转刚度约%，使得带有电池包的整车扭转刚度达到35kNm·度。这就像是给电池包穿上了铁甲战士的装甲，让电池包更加坚固和安全。

与业内其它技术的差异

新能源产业蓬勃发展的初期，在政策导向的鼓励下，大量的电池包设计无一例外地追求更高的能量密度。这些设计的首要之处在于极大地提升体积和结构利用率，其终极目标便是尽可能地挖掘和利用更多的空间。

这样的策略无可厚非，因为在发展初期总是需要有明确的技术发展导向。然而，随着电池技术日渐深入人心，安全性成为了市场的关键词，备受广大消费者瞩目。因此，电池平台的设计哲学正在转变，其优先级的排列也开始呈现出差异性，取决于各家公司的独特理念和战略目标。

● 追求“降本增密”的设计：

强调高结构利用率和成本效益，把电池作为结构件，从而实现更高的能量密度。这种设计的优势很直观，即参数提高，但缺点也明显：一旦如果电芯出现问题，无法修复只能全部更换；同时，电池作为结构件，在极端的碰撞情况下，安全性更让人担忧。

● "钢铠"结构：

采用刀片电池配合高强度的托盘结构，虽然整体重量增加，但提高了电池包整体的安全性和可维修性。这里需要其他系统的设计工程师，全方位地配合电池的安全性，做出更多的设计优化。所以背后更是企业理念的体现。

一以贯之的安全设计理念

除了结构上对安全的重视，奥特能的电池平台与整车平台关于安全的设计理念，也体现在对电池热管理等关键领域逐步展开。热管理分普通情况和极端情况两种：

•整车热管理：设计的核心是寻求用户适宜的环境温度区间，充分考虑电池的使用区间，按照电池的独特特性和寿命，为电池构建一个安全且可用的环境。

• 在极端热失控情况下的管理：奥特能平台的安全设计目标是保证顾客逃生的时间至少比国家标准的10倍还要充足。无论是抑制电芯间热扩散的策略，还是防止电拉弧的设计，都是为了在遇到极端工作条件下，确保电池系统达到一个安全的底线，这种保护不仅在于防止整车起火，更是要在特别极端的条件下，保护车内乘客有足够的撤离时间。

在过去的设计中，奥特能电池平台的很多安全相关的技术做的很成功，在采用新电芯配方的电池包上，也体现出这些技术的转移，包括集成式液冷系统、快速排气通道、防拉弧、防爆阀、“车-云”两端相结合的电池健康智能监测系统等。主要有以下几种：

1｜抑制热扩散技术

一旦电芯单体发生热失控，会释放大量的可燃气体。奥特能电池系统设计了快速排气通道，能够迅速排出高温气体，配合液冷板系统迅速散热，减小对相邻模组和电芯的影响。这种设计，配合电芯隔热，以及外部水泵的加速工作，避免整个电池包发生热失控，实现系统的零热失控。

2｜集成式液冷系统

奥特能电池平台在传统的电池模组中配置了专利设计的一体化独立液冷板，而新的短刀电池设计继续坚持一体化的理念。通过液冷系统的独特流量控制，能够将电芯间的温差控制在1摄氏度以内，大大延长了电池的寿命。为了提高充电功率，液冷板还设置在电池断路单元中，以支持峰值电流负载并保持较低的温度(<65°C)，减少对周围零件的热影响。

3｜模组和整包的防火设计

在奥特能电池平台的传统方壳设计中，根据泄压阀的方向设计采用上盖防火专利设计，电池上盖内置气凝胶防火毯，主要用于消除电芯喷射对上方部件的影响。而刀片电池的设计方案，同样将防火设计的理念贯彻到电芯模组和整包的设计中，系统性地进行优化处理和配合，以确保整体防火效果最佳。

4｜大面积防爆阀

奥特能电池平台设计了大面积防爆阀，配合快速排气通道，能够迅速排出高温气体。不管是哪种化学体系和电芯形状，这都是必备的安全设计。

5｜电气防拉弧设计

随着大家对电池的认知越来越深入，高压元器件都需要采用在电芯热失控后防止拉弧的设计，为电池系统提供了二次防护。在这点上，使用了刀片电芯的奥特能电池平台也同样做到了。

系统设计的重要性

电芯化学体系的联合开发

对于汽车公司来说，动力电池是电动车的最核心的部件。要设计出一个优秀的电动汽车平台，需要从核心技术指标出发，通常包括容量、能量、能量密度、高低温特性、充放电倍率和脉冲功率特性等。别克E4采用奥特能平台专属磷酸铁锂电芯，在设计开发与验证过程中，通用汽车、上汽通用汽车、泛亚汽车技术中心和本土电芯供应商联手完成。

具体到别克E4奥特能电池包的磷酸铁锂电芯，它的正级进行了优化，包括采用μm的磷酸铁锂颗粒，比行业普遍的1μm更细，带来更高的比表面积，从而可减小5%内阻，并提升充放电功率，包括全新设计的碳包覆技术，提升导电性，实现更优异的充放电功率，包括大小颗粒组合技术，能量密度提升11%；负级也进行了优化，包括采用高容量石墨负极，可增加2%的电量，包括原位搭建离子传输快速通道，快充性能提升15%，包括采用宽幅化多点涂布工艺，微米级全程监控，极片更加均匀，确保电芯一致性高。

这种联合开发中，上汽通用汽车和泛亚汽车技术中心深入参与电芯材料体系配方的制定及优化、制造工艺、性能评估、安全滥用等多个方面，并基于通用汽车全球统一的电池安全与性能标准，研发出了奥特能平台专属的磷酸铁锂电芯。这个电芯以其高热稳定性、强大的充放电功率、低衰减和长寿命的特性著称，同时也协助电芯供应商共同优化技术标准和提升产品加工工艺。

奥特能专属电芯的联合开发展现出了令人印象深刻的能力。

电芯的独立验证能力

上汽通用可在单体电池测试试验室，同时测试96颗电芯样品，电池包测试试验室可以同时测试6个测试样品，单体电池的测试项目主要包括温度测试（零下40°C~85°C）和充放电测试、循环寿命、安全性、一致性、可靠性等多项指标。

在电芯/电池包试验认证环节，经过100%电芯DCR（直流内阻）检测、跌落试验、挤压试验、针刺试验等多项检查，确保电芯/电池包的安全。

通过这些测试，可以让设计工程师更清晰的知道一颗电池的特性优劣在哪里，以及如何在细节上改进。

#小结

在现今市场上，为了达到轻量化的目标，大部分电池包会选择铝材作为主要的结构材料；在电池包的结构设计目标上，也以能量密度放在首位。然而，上汽通用的奥特能平台坚持以安全为理念，一一以贯之地坚持使用钢材。这种“钢刀配重铠”的设计理念使得电池包仿佛一个身披钢铠的勇士，坚韧而无比强大，确保了电池系统的极致安全性。随着新能源汽车的普及，电池的安全性能被电池制造商和汽车企业越来越看重，因此我们预见电池包的结构强度也会越来越被重视。

奥特能平台除了在安全性上独树一帜，其电池模组的设计也展现了兼容性强的特点。短刀电池的引入进一步推动了其能源效率和安全性能的提升。这正是我们期待在电动汽车平台上看到的：不断提高的安全性。上汽通用的奥特能平台的新电芯配方的电池包在展示了“钢刀配重铠”的坚韧与全面性的同时，也展现了它的前瞻性和适应性。

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