天道好輪回，蒼天饒過誰？
當(dāng)歷史照進現(xiàn)實
說到電動車，我們可能首先會想到這樣一個場景：在道路上行駛的車輛中，有三分之一是電動汽車，并且電動車的銷量是燃油車的十倍之多……
這是不是聽起來像是發(fā)生在未來的故事？其實并不是，這個場景曾切切實實發(fā)生過。在十九世紀末期，美國汽車工業(yè)剛剛起步，電動汽車是當(dāng)時率先面向消費者推出的車型之一。
第一代的電動汽車，怎么樣，看起來是不是很好看？

在1895-1905的十年間，當(dāng)時電動汽車的市場銷量一度占據(jù)了30%到50%的市場份額，甚至于在1900年的美國，當(dāng)燃油汽車生產(chǎn)了936輛的時候，電動汽車的產(chǎn)量便達到了15755輛。以至于美國著名的發(fā)明家和企業(yè)家愛迪生，都是安靜又沒有尾氣的電動車的擁躉。
愛迪生為他的電動汽車“帶鹽”


后來，隨著燃油發(fā)動機的技術(shù)成熟、石油價格下降，續(xù)航里程更長、使用成本更低的燃油車才逐漸把電動車從市場中“擠兌”出去。
不過，隨著眼下因為使用化石燃料導(dǎo)致的空氣污染問題日益嚴重，對環(huán)境更加友好的電動汽車大有卷土重來的勢頭，以至于在電動車曾經(jīng)興盛的美國，像通用這樣的企業(yè)一直與電動車保持“藕斷絲連”的關(guān)系。
1996年的EV1


Tips：其在1996年曾經(jīng)推出續(xù)航能力達120公里的EV1雙人座電動車，并在不久前推出過續(xù)航能力達380公里的雪佛蘭Bolt純電動車。
在本月初于上海舉行的“通用汽車中國電氣化技術(shù)探秘體驗日”上，這個來自于那片電動車曾經(jīng)興盛一時土地上的美國汽車制造商，信心滿滿地推出了自己一系列面向中國的電氣化戰(zhàn)略——中國將成為通用汽車實現(xiàn)純電動未來的最前沿，大有喊出一個激奮人心的口號之勢：
“Make Electric Great Again！”
復(fù)興不易
不過，想實現(xiàn)電動汽車的“復(fù)興”，還真不是那么一件容易的事情，在通用看來，這至少需要包括零部件以及系統(tǒng)供應(yīng)商在內(nèi)的整個行業(yè)，不斷在實際應(yīng)用中證明他們的產(chǎn)品價值。但是，對于某些關(guān)鍵的電動汽車組件，比如電池或者電機，無論它們在技術(shù)上如何先進，都無法直接拿來就用，更不可能被獨立使用。因此，如何讓不同組件完美地協(xié)同工作，變成了一個必須解決的艱難課題。
因此，通用不單單在美國，也在中國市場選擇了一條相對更加“自力更生”的電動車復(fù)興之路——自行測試所有零部件和系統(tǒng)，包括電池、電池管理系統(tǒng)、發(fā)動機和驅(qū)動單元，確保它們的安全、可靠和耐久性，并通過一步步對設(shè)計、材料選擇和生產(chǎn)工藝的優(yōu)化，來降低成本，提高產(chǎn)品性能、質(zhì)量、可靠性和可制造性。

 

Tips：通用汽車眼下?lián)碛斜泵雷畲蟮碾姵叵到y(tǒng)實驗室（上圖），并且于2011年在上海成立了一個姊妹實驗室，負責(zé)電池系統(tǒng)的設(shè)計、研發(fā)、測試和生產(chǎn)的技術(shù)優(yōu)化和推進。
不懂電池技術(shù)的汽車制造商不是好廚子
大家日常生活中都經(jīng)常接觸到電池。電子設(shè)備發(fā)展到今天，照相機、電腦、錄音筆、藍牙耳機都已經(jīng)成為我們生活中不可或缺的一部分，而支撐這一切電子設(shè)備正常工作的最基本前提，就是電池。電動汽車，同樣如此，最基本的供電單元也是我們?nèi)粘Ｉ钪须S處可見的電池。
目前，市場上比較常見的電池包括堿性電池和鋰離子電池。我們常見的南孚5號電池、7號電池，就屬于堿性電池。而我們的手機、電腦、相機中使用的電池，就是鋰離子電池。堿性電池不可充電，成本低，儲電量相對少，一般用于兒童玩具等便攜生活用品中。而通用汽車的電氣化車型中，則統(tǒng)一采用能量密度更高，可以循環(huán)使用的鋰離子電池。
通用汽車中國科學(xué)研究院的電池工程師孔德文分享了通用汽車的電池開發(fā)策略

雖然鋰離子電池是一個技術(shù)相當(dāng)成熟、應(yīng)用極其普遍的產(chǎn)品，目前市場上也有“一抓一大把”的車用鋰離子電池供應(yīng)商，但是對通用來說，考慮到以下三個原因，這些現(xiàn)成的電池并不能拿來就用。
首先，電動車的量產(chǎn)前提是電池在安全性和性能之間達到平衡，其中，安全性是所有目標(biāo)的最基本條件，在通用看來，只有自己掌握全套的電池技術(shù)，全程參與電池的研發(fā)、設(shè)計、生產(chǎn)與驗證，才能真正意義上確保電池的安全性。
其次，考慮到通用汽車旗下現(xiàn)在有諸多采用了電驅(qū)技術(shù)的車型，其涵蓋了混動、插電混動、增程式混動和純電動等技術(shù)流派，因此面向不同車型設(shè)計的電池也是有具體需求的。
譬如說，混合動力車型需要超高倍率性能的電池設(shè)計，純電動車型更多需要考慮高能量密度的電池，而插電式車型更多需要倍率和能量的平衡。所以為每一種型號的車型提供最合適的電池，最好的辦法就是量體裁衣，這就要求通用汽車有針對性地和供應(yīng)商一起開發(fā)相應(yīng)的電池體系，成為該領(lǐng)域的專家。
最后，電池將成為未來電動車打造自身競爭力的一個有力武器，因此掌握了整個電池的生產(chǎn)環(huán)節(jié)，得到更多數(shù)據(jù)，確立更為精確的數(shù)學(xué)模型，就意味著能不斷地從基礎(chǔ)技術(shù)層面領(lǐng)先競爭對手，也就保證了汽車制造商的領(lǐng)先地位。
以上的考量，意味著通用必須走一條更接近獨立開發(fā)的電池研發(fā)道路，可考慮到其面對的全球競爭對手以及整體市場的體量，這個汽車巨人做出的這個決策依然可以稱之為“顧全大局”，事實上，根據(jù)車云菌之前對凱迪拉克CT6及若干通用旗下混動車型的接觸，其電氣化車型的電池系統(tǒng)在至少以下兩個方面都具有很強的優(yōu)勢。

 

A、電芯的封裝形式，也就是電池最后的呈現(xiàn)形態(tài)。
通常情況下，電芯的封裝形式有以下幾種，圓鋁殼、方形硬殼和軟包。通用汽車除了采用硬殼封裝之外，也會采用軟包設(shè)計這一封裝形式。
軟包電池使用鋁塑膜通過焊接封裝，輕便的鋁塑膜，加上疊片工藝制作的電芯可以獲得較高的電芯能量密度，軟包的封裝可以使得電芯和散熱片完美貼合，同時大幅度降低電池系統(tǒng)的重量負載，并方便電池包在車身內(nèi)部的靈活布局。
B、疊片式電池模塊設(shè)計
通用汽車采用獨創(chuàng)的疊片式電池模塊設(shè)計，每個電池模塊，由電芯、換熱片、隔熱片等組成。這樣的設(shè)計，使得電池模塊的熱管理效率得到大大的提高。
嵌入式換熱片設(shè)計相當(dāng)于在電池系統(tǒng)內(nèi)構(gòu)建了一套可以與每個電池充分接觸的“毛細血管”。冷卻液在遍布系統(tǒng)全身的“毛細血管”中流淌。該種設(shè)計可以將熱量均勻的在電池系統(tǒng)中置換，防止出現(xiàn)部分區(qū)域過熱、部分區(qū)域過冷的情況。
同時，電池單元與電池單元之間不會直接接觸，這樣即便某些電池單元間歇性地出現(xiàn)過冷或者過熱的情況，也不會將溫度傳到給其它電池單元。相比其他的換熱方案，這樣的設(shè)計能更充分、更均勻?qū)﹄姵剡M行冷卻或加熱，使其始終處于最佳的溫度區(qū)間。
除此之外，通用在車用電池的材料選定、電極設(shè)計和生產(chǎn)優(yōu)化等方面，也擁有程度不同的技術(shù)領(lǐng)先優(yōu)勢。考慮到造出好電池只是生產(chǎn)出安全、高性能電動車的第一步，那么讓這些電池高效協(xié)同地工作，就是電池管理系統(tǒng)的工作了。
在通用，電池管理系統(tǒng)的研發(fā)是其“自力更生”策略的重要組成部分。
這輛“月球漫步者”，肯定是通用公司生產(chǎn)的最有名的電動車了。

把幾千碗水端平
我們知道電動汽車的電池組系統(tǒng)往往是由成百甚至上千節(jié)電池組成的，例如雪佛蘭的電動車Bolt就擁有288節(jié)電池（特斯拉的Model S有超過7000節(jié)電池），管理這么多的電池必須依靠一個出色的電池管理系統(tǒng)。
由于電池組系統(tǒng)符合木桶效應(yīng)，也就是說電池系統(tǒng)的性能是由最差的那節(jié)電芯所決定的。所以確保所有電池保持一致的良好狀態(tài)，就像同時把幾千碗的水給端平，才能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)的高性能、長壽命且安全的運行，而這也是每一個電動車的電池管理系統(tǒng)的核心要務(wù)。
在電池組工作過程中，兩個例子特別明顯地可以說明電池管理系統(tǒng)的重要性。
當(dāng)電池組在充電的過程中，如果有一節(jié)電池即將充滿，荷電狀態(tài)接近100%，那么其他電池的充電也必須停止，否則充滿電的電池將被過充電；但一旦充電停止，意味著整個電池組的電并沒有充滿，電池組的系統(tǒng)容量就不能完全發(fā)揮。因此在這種情況下，如何保證所有的電池能同時充滿電，就顯得非常重要。
除去荷電狀態(tài)的一致性之外，電池組的溫度一致性也非常重要。電池在不同溫度下老化的速率是不同的，如果不能維護溫度的一致性，那么一段時間之后電池間的差異將顯現(xiàn)出來，并且這種不一致是無論怎么均衡都不可能修復(fù)的。
所以，合格的電池管理系統(tǒng)必須準(zhǔn)確監(jiān)測到每一節(jié)電池、精確評估到每一節(jié)電池、并且高效的管理到每一節(jié)電池。
通用汽車中國公司新能源汽車動力技術(shù)工程師葉磊分享了通用汽車在電池管理系統(tǒng)方面的策略


在通用的電池管理系統(tǒng)中，電池電壓僅僅1mv的微小變化便可被系統(tǒng)識別到；系統(tǒng)在每個電池包里都設(shè)置了溫度傳感器，使電池系統(tǒng)內(nèi)熱場分布情況能被充分感知。基于疊片式的電池模塊設(shè)計，整體電池組的溫度分布會更加均勻。
同時，電池管理系統(tǒng)還會實時監(jiān)測電池的絕緣特性和充放電過程中的電池表現(xiàn)，充分確保電池高壓與車身的充分隔離并為電池狀態(tài)的評估提供有效依據(jù)。如果系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)了監(jiān)測系統(tǒng)故障，還將會啟動冗余方案，確保電池管理系統(tǒng)的感知能力始終處于靈敏的狀態(tài)。
正是基于以上獨立研發(fā)技術(shù)，通用才能擁有一套“量身定制”的電氣化技術(shù)體系，這是保證其擁有眼下數(shù)量足夠多的電氣化車型的前提，也是滿足未來更復(fù)雜消費者需求和政府政策導(dǎo)向的基礎(chǔ)。
眼下，混合動力和插電式混合動力技術(shù)旨在幫助通用從純?nèi)加蛙囘^渡到純電動車，在未來的18個月之內(nèi)，后者基于雪佛蘭Bolt純電動車研發(fā)經(jīng)驗打造的2款全新電動車型將陸續(xù)亮相，而這一數(shù)字在截止到2030年之前，將達到至少20款。
可以說，通用的電動復(fù)興計劃相當(dāng)宏偉，而且其已經(jīng)在這條道路上做好的充足的準(zhǔn)備，比較讓人感到驚訝的是，在電動計劃之外，通用并沒有放棄氫燃料電池計劃，在通用戰(zhàn)略高層的言語中，電動和氫燃料電池仿佛是通用為零排放未來做好的雙保險。
早期電動車在通過一個婦女演示如何操作當(dāng)時的“充電樁”


說到最后，車云菌想起一個同行跟我描述的日系汽車制造商，這些從島嶼上出發(fā)的汽車企業(yè)，正是憑借對一件事物或者一個方向孜孜不倦的追求，才贏得了世界的尊重；那么在通用面前，當(dāng)這個擁有巨大市場體量和極強背景實力的汽車巨人決定向未來全線出擊的時候，世界再次擁抱百年前的電動車時代，還遠么？