本文是驾仕派的原创文章，来自撰稿人密斯特张。
我当然听过鼎鼎大名的雪佛兰Volt沃蓝达增程式混合动力汽车、雪佛兰Bolt纯电动汽车，以及在国内有销售的凯迪拉克CT6插电式混合动力汽车、凯迪拉克XT5 28E轻混车型等通用旗下的新能源汽车产品。但若非10月份通用汽车公布纯电动化路径，以及12月份参加在通用汽车前瞻技术科研中心举行的技术开放活动，我确实未曾想到百年通用汽车的“触电”历史也已经长达百年了——通用汽车于1911年成立的GMC品牌，在第一个十年里就生产了电动卡车，主要用于公共交通和商业运输。
事实上，在十九世纪末期美国汽车工业刚刚起步时，电动汽车就是当时率先面向民众推出的车型之一。然而随着内燃机与其他相关核心技术的出现，燃油汽车变得越来越经济实用。因此，在整个二十世纪，纯电动汽车的发展几乎停滞不前。
不过，在近现代时期，通用汽车发展新能源汽车的脚步却未曾停歇。20世纪60年代，通用汽车重新开始研发新能源汽车，包括电动车和氢燃料电池汽车。
1964年，通用汽车基于雪佛兰的畅销车型Corvair开发了电动版车型，命名为雪佛兰Electrovair。
1966年，通用汽车推出全球首款氢燃料电池汽车Electrovan。
1971年，通用汽车与波音公司合作开发了名为“月球漫游者”的电动汽车——阿波罗15号曾搭载这款月球车首度登上月球表面。
而在1996年，推出了业界首款量产电动车EV1，成为近现代第一家为电气化量身定制车型的制造商，而这个时间比特斯拉第一款产品的推出早了近20年。这款轻量级、双座纯电动车的行驶里程可达120公里，并拥有出色的运动性能。这是电动汽车在技术上取得的一次关键性成功。
如今，通用汽车生产全系电动车，从混合动力车，到插电式混合动力车、增程式混合动力车，再到纯电动车，能提供多个车型的选择。其中，2010年通用汽车推出了具有划时代意义的雪佛兰Volt沃蓝达，展示了“插电式混合动力技术”给电动汽车发展带来的无限可能。通过其出色的纯电续航里程表现，Volt沃蓝达开创了一个全新的电动汽车类别——增程式混合动力汽车。而近期，通用汽车再度推出了具有颠覆性意义的电动汽车——雪佛兰Bolt纯电动车——它价格亲民，注重实用性，并拥有超过380公里的超强续航能力。
而在国内，通用汽车的电气化解决方案及产品矩阵包括凯迪拉克XT5轻混合动力车、雪佛兰迈锐宝XL混合动力车、别克君越混合动力车、别克君威混合动力车、别克Velite 5增程式电动车、凯迪拉克CT6插电式混合动力车以及宝骏E100纯电动车。
事实上，通用汽车已成为在国内推出新能源产品形态最多、车型最多的企业之一。而这样的领先无疑是源于整个体系力的强大。这次在通用汽车前瞻技术科研中心举行的技术开放活动上，驾仕派也罕有的参观到从电池材料研发到电池试制、电池管理系统，再到电机工作原理的一系列展示和演示。而这次参观给驾仕派的感受是——通用汽车在整个新能源汽车产品链的完整和强大，甚至“简直就是一个电池研发企业”。
孔德文，通用这次技术开放日负责接待参观和沟通的其中一位工作人员，他也是通用汽车中国科学研究院的电池工程师，目前主要负责车用锂离子电池的电解液研发工作。我们参观了他主持的实验室，这座实验室里有数十台高尖精的仪器以及操作设备，他最近每天的工作即围绕着车用锂离子电池电解液的构成、配置、状态等方面研究展开——他的研究内容是这个领域中很前沿的，其研究成果也将上报给整个通用全球的电池研发部门。而他所在的通用汽车中国科学研究院电池组，事实上这样的TEAM里有不同的分工，比如叶磊负责电池管理系统，也有其它的工程师负责电极材料的研发。
在通用汽车中国科学研究院电池组的一整套实验室里，可以进行完整的电池基础试制流程，包括mixing，coating，pressing，blanking，stacking，welding，sealing，filling，degassing（dry cell）以及testing。此外，还有一系列实验室和工程师从事着此后阶段对电池组的测试工作，包括极高温、极低温、压力以及穿刺等。这样的研究和测试无疑是提高电池在实际使用中的稳定性和安全性的重要环节。而整个Team，实际上是通用全球电池研发力量的一部分，他们与在通用总部设立的北美研发中心进行协调分工，来共同展开对电池的研究。而这些工程师的研究项目在业界是属于顶层的，这与大部分合资企业在国内单纯的本地化测试研发完全不一样。
通过参观，我们再次印证了一个结论：通用汽车的研发是基于全链条的，例如电池环节，始终坚持和供应商深度合作，全程参与电池的研发、设计、生产和电池性能的测试验证，然后才通过供应商的制造形成对车载电池的供应——这与普通企业直接采购电池进行电动车的制造有本质上的差别，所以通用汽车可用把产品优势建立在更基础、更专属的形态上。目前，通用汽车在电池研发领域的优势主要体现在：电池材料选定、电极设计，电芯设计、特有的叠片式电池模块设计、自主开发的电池管理系统以及生产优化。
根据北美地区雪佛兰Volt车主的驾驶数据，2011至2017年间，该车型纯电动行驶里程超过28亿公里，而电池故障率低于百万分之二；时至今日，暂没有因为容量缩减而更换过任何尚在质保期的电池组。这样的成绩与目前市场上低端的电动车形成了巨大的产品区隔。
而我们也感慨一个潜心科学研究的企业有耐心来把技术通过深入浅出的形式来让消费者了解。而这样的态度和互联网企业的天马行空形成了巨大的反差。在最为复杂的电机阐述上，通用中国电气化驱动系统集成助理总工程师萨支真甚至为展示而专门制作了阐释电动机工作原理的木工模型。一个事实是，目前大多数消费者并不太知道这些电池与用在手机、笔记本电脑以及充电宝的电池究竟有何区别。而在这次的技术开放日上，通用应该说是从基础材料到最终产品，都向我们进行了详细的科普。这篇推送，驾仕派就针对电动车电池基础来为大家分享“通用技术开放日”的精彩展示。
基础电池研发，电动车的电池跟玩具电池、手机电池到底有何不同？
目前，市场上比较常见的电池包括碱性电池和锂离子电池。我们常见的南孚5号电池、7号电池，就属于碱性电池。而我们的手机、电脑、相机中使用的电池，就是锂离子电池。碱性电池不可充电，成本低，储电量相对少，一般用于儿童玩具等便携生活用品中。通用汽车的电气化车型中，则统一采用能量密度更高，可以循环使用的锂离子电池。所谓“锂离子电池”，内部依靠锂离子，外部依靠电子在正极和负极之间移动来工作。锂离子电池通常使用含锂元素的化合物作为正极，石墨作为负极——如果把锂离子电池比作一个生命体，实际上充电和放电就是一个吃饭和干活的两种过程。
对锂离子电池来说，以下几个参数至关重要：
o电压
o容量
o能量密度
o功率
o寿命
o安全
o成本
而针对不同车型，对于电池的具体需求是有所不同的。比如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，而插电式车型则要求倍率和能量的平衡。所以在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。而三元材料的特点之一就是能量密度高，也就是说在同等重量和体积下，可以储存更多的电量，以减少整车重量和提高续航里程。
同时，汽车电池不能像手机锂电池那样放上去就完事，还需要开发温度管理系统。很多人知道手机在低气温时经常会自动关机，而车辆则必须杜绝这种现象。例如北方冬季的极致气温下，实际上在使用车辆前温度管理系统是会对电池组进行保温和加热的。而通用汽车的电池标准是要实测零下65摄氏度、湿度0%-100%的严苛极限考核。而这样的工况就一定需要高寒测试，所以每年很多企业在中国黑龙江黑河等地进行的汽车寒测，对于电动车来说意义就尤其重大。
其次，电芯封装的形式（电池的呈现形态），也是电动车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，也会采用软包设计这一封装形式。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，而这些就是上文所提到的电极材料实验室所研究的内容之一，这种研究属于前瞻电池技术开发，目的就是确保通用汽车在电气化竞争中保持领先。
最后，就是设计电池模块。前面的封装是指个体的电池单元，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——通用汽车就采用了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。这种结构可见电池“热管理”的重要性，这是你抱怨会发烫、会天冷关机的手机所不具备的。
通用开发的嵌入式换热片设计，相当于在电池系统内构建了一套可以与每个电池充分接触的“毛细血管”。内含冷却液，在遍布系统全身的“毛细血管”中流淌。该种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。
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。
电池管理系统是怎样工作的？
我们在很多电动车的结构图片上看到电动车的电池组是一片片的，似乎是简单的连接和排组，但实际上这种排组所需要的电池数量是特别多的，例如，续航380公里的雪佛兰Bolt纯电车型就拥有288节电池。而电池组系统又符合木桶效应，也就是说系统的性能是由最差的那节电芯所决定的。因此，只有准确监测到每一节电池、精确评估到每一节电池、并且高效的管理到每一节电池，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、和安全的运行。这就构成了对电池管理系统很高的要求。
在电池管理系统的功能性上，大体可以分为监测、评估和管理三个层面。
第一，好的管理需要基于对真实信息的掌握，所以灵敏的感知能力是电池管理系统实现最优控制的基础。电池管理系统会监测到系统内每一节电池的电压，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被实时记录，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，这相当于对自身检测能力的“再检测”，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。
第二，电池管理系统可以根据感知到的信息对系统状态进行深层次的评估。
首先是荷电状态评估，也就是电池剩余可用的电量。比如我们平时使用手机都有类似的经验，明明手机前面50%的电量用了半天，后面50%却用了短短半个小时就关机了。而电动汽车的电池管理系统若不能精确计算出剩余电量，后果就不单单是突然打不了电话、刷不了朋友圈这么简单了。错误的电量信息可能导致驾驶人员对续航里程的误判，出现车辆在行驶过程中停摆的情况。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准确的获得真实数据，这些是手机等的电池监控系统差距甚远的，哪怕是售价高达近一万块钱的iPhone X。
此外，针对刚才我们提到了木桶效应，意味着保持电池的一致性至关重要。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。好的电池组系统应该像阅兵式上整齐的方正一样，在前进的过程中能够始终保持相同的步调。通用汽车的电池均衡技术即在于，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步调。
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%。我们知道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，否则充满电的电池会被过度充电，这种情况将引起电池不可逆的损伤，甚至出现安全问题。而一旦充电停止，意味着多数电池并没有能充满，电池组系统的容量就不能完全发挥。因此在这种情况下，电池管理系统会提前开启均衡功能，使得最高荷电态的电池充电电流小于其他电池，最终确保所有电池在同一时刻充满。
除此之外，电池温度的一致性同样十分重要。电池在不同温度下老化的速率是不同的，如果不能维持温度的一致性，那么一段时间之后电池间的差异将显现出来，并且这种不一致是无论怎么均衡都不可能修复的。
因此通用才设计了先进的电池液冷方案，并具备多重换热方式，一方面为了电池能在适宜的温度区间工作，另一方面为了保持电池间最小的温度差异。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。高温时，电池管理系统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。而当电池处于极端的高温情景下，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。
整体来看，液冷形式的嵌入式换热片设计相比其他的换热方案，能更充分、更均匀的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。
驾仕结语：
2017年，人们正前所未有的感知到汽车电气化风暴来临，互联网造车也不再是停留在PPT的阶段，有一些互联网车企开始以真实的电动车产品发布而走到大家的面前；也有一些基于传统车企的新品牌走上了另一条路，先拿出传统能源车打品牌并摸水市场，而紧接着是把宝都压在了一两年内将推出的插电混动车型和未来的纯电动车上。
面对这样的形势，通用汽车这次的技术开放活动实则是欲强调“谁在变革期内有更早、更深、更全链条的布局”——通用厚实的技术储备无疑将有助于更快的产品投放步伐。到2023年之前，通用汽车计划在全球推出至少20款零排放车型。其中，基于雪佛兰Bolt纯电动车研发经验打造的两款全新电动车型将在未来18个月内上市。
通用中国电气化首席工程师Jennifer Goforth女士认为，通用百年的技术积累在这场竞赛中一定握有优势。目前通用能提供全面的电气化解决方案——类型涵盖了燃料电池车、弱混合动力、强混合动力、插电式混合动力、增程型混合动力以及纯电动汽车。
而通过这场技术开放日活动给我的感觉是——在大势推动下，通用汽车甚至会是分分钟就变身新能源车企的节奏。
