通用汽车最新技术白皮书:模块化推进系统如何加速全面电气化

本期结合SAE技术论文来了解“通用汽车的模块化电气战略”。

说起通用的电动化，很多人第一反应是1996年那款石破天惊的EV1——现代汽车史上第一款真正量产的纯电动车，或是2016年把纯电价格打下来的雪佛兰Bolt。

但很少有人知道，真正让通用能在电动时代一口气铺开十几款车、覆盖从家用到商用全场景的，是它的BEV+BET模块化电驱战略。

一、通用的底层逻辑是什么？

电动化刚起步那几年，整个行业都在踩同一个坑：一款车一套三电系统。紧凑型车要做小功率的，豪华车要做大功率的，皮卡还要单独做重载版的。结果就是研发成本居高不下，还容易出各种适配问题。

通用的解法是：把三电系统拆成标准化的“积木”，用最少的设计，拼出最多的产品。

按功能拆成了三个独立的部分，针对每个部分的核心痛点，用不同的思路解决：

• 动力部分：不同车的马力差好几倍，那就做几款不同功率的电机。
• 电池部分：不同车的续航差几百公里，那就用同一个电池模块，需要多少拼多少。
• 充电和供电部分：不同车的用电需求不一样，那就做几个不同功率的集成盒子，按需选用。

二、三大核心 “积木”，每一块背后的技术细节

? 驱动单元：3 款电机，搞定所有马力需求↓↓↓

驱动单元是电动车的心脏，通用只做了3款标准化电机，通过不同的组合和速比，满足了从85kW到510kW的全部动力需求。

这3款电机按不同需求定制设计：高功率电机用8层16匝，兼顾高速和扭矩；中功率电机用6层24匝，优化低速通勤的效率；低功率感应电机用4层32匝，成本低还不容易坏。

所有驱动单元的动力传递路径完全一样。这就意味着，所有驱动单元可以在同一条生产线上组装，用同样的工具，同样的工艺。出了问题，解决方案也能直接用到所有车型上。

需要四驱？前后各装一个驱动单元就行。

需要越野？直接用一个集成了双电机的驱动单元，能单独控制左右车轮的扭矩。

? 电池系统：一个模块走天下，充电不挑桩↓↓↓

电池是电动车最贵的部件，占了整车成本的近一半。通用的思路很简单：只做一种电池模块，需要多少拼多少。

这个小小的模块里，已经集成了电芯、冷却板和电池管理系统的子板，拿过来就能直接用。

• 小型车拼8-12个，单层放在底盘上，续航300英里起步。
• 大型皮卡拼20-24个，上下两层叠起来，不增加底盘高度，续航能到450英里。
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• 而且同一个模块，既能装软包电芯，也能装方形电芯，哪个供应链便宜用哪个，不用重新设计电池包。
• 双层电池平时是并联的，输出400V，和全平台的电机、电力电子部件都兼容；插上快充桩的时候，通过6个高压开关，自动把两层电池串联起来，变成800V，最大充电功率能到350kW。
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充电的时候，系统会实时监控上下两层电池的电量，通过空调、加热器这些附件的功率分配，让两层电池始终保持平衡，不会出现一边充得快一边充得慢的情况。充完电自动切回并联模式。

⚡ 集成电力电子：把一堆零件塞进一个盒子↓↓↓

通用直接把四大部件（逆变器、车载充电机、DC-D 转换器、高压附件控制器）全部整合进了一个叫IPE的盒子里，还根据不同车型的需求，做了4个版本：

• IPE0：管充电和车上的小电器，入门车用。
• IPE1：加了一个逆变器，两驱车用。
• IPE2：加了两个逆变器，四驱车用。
• IPE0T：高功率版，专门给皮卡和商用车用。

这个盒子里最核心的部件，是通用和供应商联合开发的双面冷却烧结功率模块。以前的逆变器用焊点和铝线连接，用久了容易断；现在用银烧结工艺，直接把芯片焊在散热板上，寿命大幅提升。

而且上下两面都有冷却水道，散热效率大幅提高，功率密度达到了65kW/L。最终的结果是，这套集成系统比上一代轻了60%。

三、不用加电机不用换电池，靠软件就能提升性能

电动车的加速其实只有几秒钟，但电机、电池这些部件的热容较大，几秒钟内热风险低。唯一的瓶颈是逆变器里的半导体开关，它的温度上升得特别快。

通用就针对这个瓶颈，开发了一套专门的控制算法：

利用热瞬态：允许系统在加速的几秒钟内，短暂突破平时的功率限制，反正其他部件还没热起来。

优化开关方式：用 GDPWM 算法代替传统的 SVPWM，把开关损耗降低了近 50%，同样的发热，能输出更大的电流。

多场景模式：针对城市、高速、越野这些不同场景，调整控制策略，该快的时候快，该省的时候省。

不用换任何零件，不用加任何硬件，只要刷个软件，就能让车的扭矩提升一个档次。通用还做了三级性能梯度：基础版、扩展版、中期强化版，不同车型可以按需选用。