有了 Ultium 平台的上汽通用,就像拥有战斧的金刚

· Jun 09, 2021
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对于「科技日」这个名字,我相信大家已经见怪不怪了,尤其是在「新造车」蓬勃发展的过去五年时间里,「科技」是他们常挂于嘴边的两个字。但我时常会思考一个问题:科技到底代表着什么?起码这个词的核心应该落在「技」上,也就是技术。这样看来,我们原来参加的众多「科技日」中,那些单纯采购高算力平台和堆叠电池能量密度的属实是在「挂羊头卖狗肉」,很多事情也都经不起推敲, 如果新技术可以在资本的簇拥下一蹴而就,又要历史积淀作何用?2021 年 4 月 8 日,上汽通用科技体验日在上海举行,在本次科技日上,我看到的除了创新技术还有传统车企主机厂的想象力。活动中透露的信息量非常大,主要围绕:底层平台、电子架构、智能座舱、智能驾驶,四大板块展开,同时也将多项创新技术和升级功能带到了公众面前,那么接下来我们就对上汽通用四大板块中发布的各项技术进行拆解分析。

首创无线电池管理技术的 Ultium 平台
Ultium 是上汽通用布局电动化进程中的一款具有革命性的三电平台,平台优势包括:高安全性、高灵活度和高智能化,而这三项优势均来自一项物联网跨界创新技术——wBMS 无线电池管理技术。
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目前市面上主流的电池管理技术分为:集中式、半分布式和分布式,大众的 MEB 平台和特斯拉所用的就是分布式电池管理技术。分布式的优势是将电芯归为模组布局,电池的健康状况能够以模组为单位进行管理,避免出现一个模组受损殃及整个电池包的情况。而弊端也非常明显,由于控制网络成多层级布局,需要非常多的线束来完成模组间的沟通工作。无线管理技术能够直击分布式电池管理技术的痛点,模组之间通过无线电互通信息,电池内部可减少 90%的线束,降低线束的信号衰减,优化了电池的空间和重量的同时降低成本。

安全方面,无线电池管理技术能够为整包电池构建双层保护。第一层是软件保护,Ultium 平台通过 wBMS 无线电池管理系统搭建起了一套独立整车系统的实时智能电池监控系统,这套管控逻辑能够对电池包的健康状况进行实时监测,分化整个电池系统的安全风险到单个电芯的预先检测上,并随之调整模块和传感器以保障电池在车辆生命周期内的健康。

第二层是来自结构保护。电池内部减少的 90%线束为工程师留出了更大的设计空间,其中最简单的做法是将空间再次用电芯填充,提高整包电池的单位体积内的能量密度。Ultium 平台的确通过更富裕的空间提高了整包电池能量密度,但工程师们只用了一部分空间来这么做,另一部分则是设计出一条排气通道和安全阀,增强电池从模组到包级别的热扩散能力,目前 Ultium 平台上的这项设计属于专利。

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消费者看得最多的一项电池安全测试试验,估计就是外界被传得最多的针刺试验,其试验目的是让单个电芯快速发生短路,使电芯内的能量在短时间内集中爆发和释放产生热量。但是大部分情况下,电池包面临挑战更多的是挤压、充电异常等其他短路问题带来的热失控。 对此,Ultium 平台上设计了包括实时智能监控系统、纳米级航天材料气凝胶、安全阀和排气通道的专利设计、防拉弧设计、集成式全独立液冷系统、气凝胶防火毯在内的七重保护。此外,全新电池物理防护架构采用高强度的井字形框架结构,超高强度钢占比 37.5%,高强度钢占比约 61%,抗挤压能力达到国标的 3 倍,加上 IP67 防尘防水和 IP6K9K 高压喷水防护的密封等级,Ultium 平台可以全方位满足电压、电能、物理防护、电力系统负载端绝缘的电动车五星安全的设计标准。wBMS 无线电池管理技术加持下的 Ultium 平台在智能化方面也得到突破。在这项技术之上,平台的开发空间和技术灵活性得到大幅提升,配合通用汽车全新一代 VIP 智能电子架构,将支持更精细化的系统管理和功能的迭代升级。

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没有线束负担,让 Ultium 平台获得了更高的电池组灵活度。它采用可替换、可升级的电池模组,以及可灵活排布的电芯方案,可轻松支持功能的升级和电芯配方的优化。无论是磷酸铁锂、三元锂电池,还是未来可能应用的锂金属电池、固态电池,都能为其所用。
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此外,通过电池和电驱的模块化设计,Ultium 平台以 12 至 16 个电芯为一组可组合成 6,8,10,12 和 24 模组的电池包,同时电池包还可以横置、纵置或叠层排布在电池托盘内。6 种不同能量密度的电池包配合三款电机,将组合出多达 19 种动力单元。目前已知的是,Ultium 平台将在中国市场上提供 7 种驱动形式,其中包括多种尺寸的车型,满足不同细分市场的消费者需求的同时,降低产品开发周期,加快上汽通用转型电动化的速度。
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我们一直认为在电动车时代,世界上的所有车企都会面临重新洗牌的过程,而此刻正是互联网车企大举进军汽车行业的机会,然而上汽通用的科技日还是让我们看到了传统车企和互联网企业的差距。在 Ultium 平台上我们看到了传统车企对于汽车的想象力,一项 wBMS 无线电池管理技术可谓「包罗万象」,打通了平台结构、布局和功能在内的多个环节。还有一点非常重要,就是「落地」。汽车有别于消费级产品,它的使用周期更长,所以对安全性和稳定性的要求更高。尤其在汽车智能化时代,汽车上的每个部件在行驶过程中都需要时刻保持通信,如果通信环节出现问题对于智能电动车来说无疑是一场灾难。而具备 wBMS 无线电池管理技术的 Ultiun 平台,需要通过无线电沟通最重要的电池组件,不仅要保证稳定性,避免信号干扰、跳频和数据损坏,还要通过严苛的车规级测试。

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Ultium 平台在 ISO26262 功能安全标准评定中属于 ASIL-D,也就所有主机厂都在极力避开的最高等级。安全标准评定分为 QM、A、B、C、D 五个等级,每上升一级所需要的研发成本和技术难度都成几何倍增长,Ultium 平台实现系统功能安全的难度系数,不亚于在现在这个时间点上实现 L4 级自动驾驶。由此可见 Ultium 平台的诞生绝不仅是资本的力量,技术积累和造车经验起着至关重要的作用。
全新 VIP 电子架构 和高通 8195 芯片驱动的智能座舱
在智能化时代不得不提的一件事就是电子架构和智能座舱,上汽通用的全新一代 VIP 智能电子架构作为连接和控制车辆几乎所有功能的强大技术中枢,具有高速网络数据传输能力、整车级 OTA 更新功能、航空级网络安全以及无限可持续拓展潜力。它打通了「云、管、端」,为软件定义汽车及汽车智能化提供了有力支持。到 2025 年之前,上汽通用汽车旗下三大品牌所有新车型都将应用这一全新的电子架构,基于该架构的产品和技术将持续为消费者带来更迅捷、安全、智能的出行新体验。8

基于全新一代 VIP 智能电子架构所开发的全新一代 VCS 虚拟座舱系统,集成了全球顶级的硬件配置和行业领先的交互技术,从功能、交互到服务带来智能高效、无缝连接的多维体验和丰富功能。该系统配备行业最强的高性能车规级 SoC、33 英寸环幕式超视网膜屏、全球领先的双景深激光 AR-HUD、新一代智能语音助手等高规格硬件和技术,互联生态与智能场景引擎完美结合,提供无感停车、智慧补能、异地出行、通勤规划等场景服务,并与百度地图、QQ 音乐、爱奇艺等互联应用合作。本次科技日上汽通用在智能座舱方面也爆出猛料,他们将在未来的产品上搭载高通的 8195 芯片。大多数与高通合作的主机厂使用的还是 820A 和 8155 芯片,我们已知的是虽然这两款芯片已经成为主流的座舱芯片,但仍有很大潜力待主机厂开发。并且现在有一种趋势是将图像识别需求较强的 ADAS 功能,比如主动刹车 AEB 和驾驶员检测系统 DMS 融入座舱芯片中。所以在上汽通用公布要搭载 8195 芯片时,我们的一种猜测是上汽通用会将部分 ADAS 功能整合进座舱芯片。

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进一步了解后,我们发现上汽通用并不是这样。首先,全新一代 VCS 虚拟座舱系统搭载的 33 英寸环幕式超视网膜屏的分辨率很高和又具备双景深激光 AR-HUD 功能,对驱动资源和算力要求非常高,所以他们现人一步布局 8195 芯片来驱动多屏需求输入。其次,就芯片本身来说,8195 和 8155 之间的主要差异在于 GPU,8195 芯片性能虽然更好,但二者之间差距并不像 820A 和 8155 那么大。
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同时,车机娱乐这一块也需要很多算力驱动,所以 ADAS 是依靠另外一个处理器,不过会有一些跟智能驾驶显示或与客户相关互动有关系的功能是依靠 8195 芯片实现,但并不是靠 8195 芯片做算力支持。虽然「新造车」企业没有丰富的造车经验积累,但他们拥有更强大的互联网基因,在汽车智能互联方面的市场洞察力更强,响应更快。所以现在的中国智能汽车市场上出现了一种趋势,「新造车」企业在极力地通过更快速地迭代芯片算力,在智能化方面拉开与传统车企的距离,同时通过宣传推广提升用户对汽车智能化的关注度,从而侵蚀传统车企市场。

这也是上汽通用不得不面临的问题,即便底层能力过硬,上层功能跟不上时代也是无法在市场上立足的,而且中国在汽车网联化上的进程又快于其他地区,所以「本土化」非常重要。对此,上汽通用会将车联网及车机的研发全权交由泛亚的中国团队主导设计研发。

增强型 Super Cruise 超级智能驾驶系统
依托通用汽车强大的技术储备,上汽通用汽车正在积极推进先进自动驾驶技术在中国的落地以及应用场景的不断扩展。在 Super Cruise 系统已搭载于中国量产车型的基础上,今年,增强型 Super Cruise 超级智能驾驶系统将在凯迪拉克车型上首发,增加指令变道等更多辅助功能。未来 5 年内,Super Cruise 超级智能驾驶系统将覆盖凯迪拉克品牌大部分车型,并逐渐应用于别克和雪佛兰品牌未来新车型;车道居中智能巡航功能将应用到三大品牌超过 80%的车型上,并在 Ultium 平台车型实现 100%  全覆盖。
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增强型 Super Cruise 超级智能驾驶系统增加的几项功能在中国市场上已经算不上新鲜,甚至有的品牌在最近还推出了基于高精地图打造的 hands off 领航型辅助驾驶系统。对此我认为上汽通用的做法并不是「保守」,而是希望在政策明朗的环境中给消费者最好的功能体验。
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通用在美国收购了多家自动驾驶初创公司来保障技术迭代,而且在美国市场上,通用也在宣传 hands off 辅助驾驶,但这个功能点在中国还属于灰色地带,如果将功能和技术带入中国市场,是非常冒进的。而且辅助驾驶功能还牵扯到的数据和隐私问题,这两个问题在中国非常敏感,也是在开放领航型 hands off 辅助驾驶功能时不可避免的问题。所以上汽通用在等政策环境进一步明朗,再将新技术带入中国市场。在功能与政策的博弈上,车企不得不做出让步。不过,Super Cruise 功能目前属于中美双方共同研发的状态,中方团队更加熟悉中国的道路环境和行驶场景,在推进中国版 Super Cruise 的细分功能上占有绝对的话语权。所以在政策允许的条件下,上汽通用依然能够保证 Super Cruise 功能在中国市场中的竞争力。

结语
汽车全球化的过程催生出了庞大的供应商体系,也让造车变得越来越容易,只要有准确的整车逻辑就能通过采购的方式攒出一台「汽车」。但我们永远都不能忽视主机厂的想象力,技术永远是驱动汽车发展的第一动力,创新让上汽通用领先行业的同时,也在促使其他车企走上与他们相同的技术路线。我相信在未来的某一天,汽车行业会因为自动化迎来一次大规模洗牌,在洗牌的过程中掌握技术主导权的人将会走到最后。
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