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-------------------------------------------- 在上一期的文章里，我们对新能源汽车三电核心之一的电机技术做了分析（回顾电机篇），而本期内容中关于电控技术的分享，会进一步关系到我们的选购和使用。且在一定程度上，电控系统所影响到的整车电耗，其实要比续航数值更有参考意义，而关于一辆纯电动汽车的合理电耗值到底是如何计算出来的，也将是我们本期内容的核心。
● 新能源汽车电控系统的组成 电控技术不是因新能源汽车而出现的，在传统燃油车上，电子控制系统（ECU）也同样重要，它直接负责车辆的信号接收、分析以及作出指令判断。而这项技术在应用到了新能源汽车上后，整车电子控制系统需要承担的责任也将更加复杂，而所谓的电气化架构也因为电控系统的模块增多而成为一家车企核心的技术手段。
做为整台车的总控制台，高效、稳定以及提高车辆综合性能，是电控系统在新能源汽车中承担的重要责任。相比于传统燃油车，汽车在转向电气化后增加了电池组、驱动电机、变速箱（减速器）、动能回收系统等等，而如果再加上自动驾驶和增程式系统的话，电控系统所要承担的责任就更多了，所以在传统燃油车上使用的“单一电子控制器”目前也变成了“车辆中央电子控制器”，从名称上也能够看出电控对于新能源汽车的重要意义。
如果说电机和电池技术决定了一台电动车的硬件价值，那电控则直接决定了车辆的软件处理能力，并且也将帮助电机和电池发挥出最大的硬件潜能。我觉得可以用一句话来形容电控的重要性：如果一辆优秀的新能源汽车并非全部来源于电控的好坏，那么一辆糟糕的新能源汽车的原罪可能就是因为电控。
目前一台状态并不算好的新能源车应该包括了续航能力差，最高时速低，驱动系统反应慢等问题，而这其中任何一个状况都和电控系统有着必然的联系。以续航这件事来说，当我们把所有问题怪罪于车辆电池好坏和容量大小的时候，往往忽视了电控在其中扮演的重要角色。
新能源汽车上的电子控制系统又会被在细分为多个子系统，包括电机控制单元，电池控制单元，动能回收系统以及整车高低压转换系统等等。目前市场中新能源汽车被分为了插电式混合动力、纯电动以及燃料电池系统，三类车型在电池与电机方面属于共性的核心技术，而电控系统则会因为驱动方式的不同而不同，当然其中包含的子系统也有所不同。
中央控制器，电控决定了电机的调速、扭矩控制等等，同时也将控制电池放电倍率、整车高低压电转换的效率，它既要控制能耗又要兼顾性能，并且满足高动态的车辆响应频率的同时，还要保护电池和电机的安全性。电控系统就像一辆新能源汽车的“老妈子”一样，它得处处为了车辆做考虑，当然也要为处处负责。
在上期文章中我们说到了，目前电机和电控系统被新能源车企所重视的程度远不如电池，而近几年新能源汽车的长大速度表现也集中在电池领域。从政策扶植的角度上也能够看到，强调车辆的电池密度和容量始终是主基调，而在电机和电控层面并没有强制性的技术要求。 2018年新能源乘用车补贴标准，在扶持力度上依旧倾向于单纯的车辆续航车辆类型 纯电动续航里程R （工况法、公里） 补贴金额（万元）备注纯电动乘用车150≤R＜2001.5 单车补贴金额= 里程补贴标准×电池系统 能量密度调整系数×车辆 能耗调整系数。 单位电池电量补贴上限 不超过1200元/kWh。 200≤R＜2502.4250≤R＜3003.4300≤R＜4004.5R≥4005 插电式混合动力乘用车 （含增程式） R≥502.2 目前国内调研机构给出了一份报告，估算了一台纯电动汽车的成本占比，这也让我们更直观的看到三电技术各自的权重。目前“三电系统”要占据一台纯电动汽车70%的制造成本，而电池组及下属控制系统（BMS）占据了整车成本的45%，在剩下的25%的成本中，电机又拿走了一大部分，可想而知留给电控的成本还有多少，也说明了目前国内对于电控技术的整体重视程度还不够。
从今年下半年开始，由于整体新能源汽车市场的续航水平有了明显的提高，当达到一个理想数值以后，很多车企开始在产品发布会和技术分享中去强调未来在电机和电控上的成本投入，这的确会是接下来新能源汽车技术走向的一个好趋势，那么我们如何能够看出这些研发投入的效果呢？所以我也想来聊聊由电控系统而衍生的一个关键新能源汽车参数：电耗，它很大可能会成为下一个代替续航参数的重要标准。 2 电耗的重要价值 ● 电耗的出现以及其实际意义 在不久前蔚来ES8开始交付后，根据一些体验表现，网络上开始传来大量的负面消息来针对这款车的续航问题，这其中却极少有声音去谈及其续航里程与官标误差的根本原因，这也让我感受到电耗的重要性目前依旧没有被大多数人所感受到，那么关于它的由来，我们也先简单做个了解。
目前很多电动车用户和预购买者并不太了解直接影响续航的原因，当然电池容量是决定性的，但深入到放电倍率、电池内阻、整车能源策略等问题的时候，电控系统充当了重要的协调角色。关于电动车的能耗问题在科普文章中反复强调的，电动车因为没有变速箱的原因，电机会随着车速越高而提高功率，从而需要的电池放电倍率也越高，导致放电速度加快，这也是为何电动车速度越快，电耗越高，续航衰减也越明显。
由于能源分配策略问题的存在，电控系统中多个管理模块（BSM+MCU+VCU）的协作能力变的极为重要，控制系统要兼顾车辆在高速时的过度放电，也要实时的根据我们给出的指令来控制电池功率输出。最终将影响包括车辆最高车速、瞬时加速响应以及低电量下的功率限制等等，同时在充电和其他时候，管理模块也要放置过度充电、电池过热以及起到安全保护的作用。 优秀的电子控制系统除了要同时兼顾上述的多项任务外，也是提升车辆驱动效率和降低电耗的有效手段。比如根据电池组数量来制定更加合理高效且低衰减的放电效率，同时定制化的去匹配车辆驱动系统，从而提高电机的功率和扭矩，最终上升到服务整车的能源策略，未来这也将成为车企在电控方面的主要研发方向，具体细分出来的电池的单一控制（BMS）也变成了更加复杂的电池综合管理（BMS+BMU），这部分的内容我也会在未来的文章中继续分享。
过去的时间里，国内市场中多数新能源汽车并没有完善的电控系统体系，例如重要的电池管理模块的开发基本上是被电池生产商或者电池组装商（PACK）所承担，我走访过几家目前国内的电池管理系统企业，但从他们角度上去看，电池管理系统安全是第一技术目标，而如何能在具体车型中实现更多角度的技术价值，责任又回到了车企身上。 当电池组被被车企打包采购后，安全仅仅是新能源汽车控制系统的必要项之一，而不是唯一项。在很多中低端的纯电动汽车上，为了成本考虑，当多个控制系统被强硬的拼凑在一起放到车里时，就导致很多奇怪现象的出现：极速差、加速慢、电耗高等等。直白一些来讲，现在很多消费者对于电动车在机械品质上的意见，几乎是来源于这种不匹配而造成的。
所以关于电耗的意义，我觉得可以代表一台新能源汽车在电控以及能源策略上的技术高度，也是真正实现高续航能力的最优手段。举一个不是很严谨的例子：同样是400公里续航的车，A车的电池组容量是80kWh，而B车的60kWh，因为电池组的减少，所以车重更低，轻量化更好，加速更快，甚至极速也更高，而这种优势的出现很大程度上是由电池管理系统决定的。 如果把电池组容量比作燃油车的油箱，那电耗可以充当新能源汽车的“油耗”参考，而目前电耗已经被美国EPA组织（美国国家环境环保局）作为了一项重要的参考标准，并且通过换算的方式，将燃油车与新能源汽车放到一起来做“能源消耗的比较”，在EPA设定的标准中，油耗代表了MPG，而电耗则是MPGe。
美国EPA的能耗数据意义在一定程度上类似于中国的工信部能耗数据，而作为一家环境能源机构，EPA更加看重汽车燃耗在实际驾驶环境中的表现，并用统一的标准去衡量新能源汽车和燃油车，从而反应车辆的能耗表现，也让电耗这项数据成为了新能源汽车关键的参数之一。 今年8月份我曾在美国体验了特斯拉
Model 3(参数|图片)（回顾：《1100公里，Model 3全面体验》），全程共行驶了1100公里，并在行驶中持续记录车辆的能耗数值，并通过对车辆电耗进行换算做出了汇总。虽然是一次非严谨性的数据统计，但也从侧面表达了电耗对于车辆续航能力的关键影响。（此数据仅对车辆仪表信息进行分程统计后进行换算，非严谨性测试仅供参考）
通过这份数据统计能够看到，在1100公里中我完全模拟日常的驾驶环境，特斯拉Model 3在30-100km/h的综合路况条件下，车辆的平均电耗趋近于17kWh/100km，当车速继续升高时，电耗的上升幅度也没有明显的跳跃变化，整车的电耗处于一个比较稳定的状态。目前Model 3搭载的是一套80.5kWh的电池组（可用容量78.5kWh），电耗越低，电池组带来的续航收益当然也就越大。 而国内目前并未有系统的电耗测试标准以及统计机构，但根据汽车之家EVAH-100的车辆测试估算中，目前国内多数电动车的综合电耗值很难低于20kWh/100km（通过续航测试结束后，将总充电量和行驶里程做电耗估算），而部分车辆的平均电耗甚至会达到30kWh/100km以上，所以当这些车辆续航看似达标的背后，也论证国内当前的电控技术与整车能量策略还有些落后。
总结：依赖采购不是长久之计 依赖采购是中国制造业的一个通病，但汽车不像科技类快消品，过分依赖采购并不一定能够得到更好的产品质量。目前电池以及电机系统在全球范围内有了成熟的供应体系，但电控方面是个例外，或许也并非是大家不重视，而是从供应链端就没用一家能够提供打包式的电控解决方案。 电控系统的开发难度并不小，短时间之内见到成效也不是一件容易的事，但可喜的是目前国内一线新能源车企已经开始投入到电控的研发当中，在今年已经初见成效的能够在一些旗舰级的车型中看到变化，从性能到电耗表现都有了更好的水准。但入门级产品的状态并没有好转，今年和去年相比，你的确可以用同样的价格买到续航更高的车型，但在实际体验上，除了能够让你开的相对远一些之外，也没有额外的惊喜了，但正如我这两期文章想表达的核心一样：续航仅仅是新能源汽车的一个属性而已，在其他方面，我们还有很长的路要走。 混合动力变速箱进化路径分析 一览众车 01、绪论 混合动力系统的电动机动力可以以不同形式参与到动力总成输出之中，形成混合动力的各种新型动力组合及功能，一般称为混合动力的运行模式或特性。 如：启停模式(Start/Stop)、启停滑行模式(cut-off coasting/sailing)，能量回收模式(recuperation)，转矩增强模式(助力)(boost)，混合动力驱动模式(hybrid driving)，纯电驱动模式(electric driving)等。 下图列举了不同电气化程度的混合动力总成可能的运行模式(特性)。
动力总成电气化可能的运行模式(特性) 02、混合动力汽车的节能机理 混合动力汽车可以从以下四个方面达到节能目的: (1)由于有辅助动力系统所以可选择较小的发动机，从而提高发动机的负荷率。 (2)通过系统控制使发动机在高效区工作，以实现燃油经济性。 (3)发动机具有取消怠速和高速断油的功能，以节省燃油消耗。 (4)可在制动、下坡时进行能量回收。
综合分析表明，混合动力技术在特定工况下的总节能潜力可达到30%-60%。 目前汽车行业的一个重大趋势是汽车电气化的快速发展以及电动车的市场份额逐步提高。这种趋势对自动变速器行业的影响也越来越大。 03、附加式混合动力变速箱 动力总成的电气化产品表现为： 一方面是基于现有传统发动机动力总成，把电动机安装到动力传输线路的合适位置，构成混合动力实现动力总成的总体效率提高以及排放的减少。 这种结构要尽量减少对原动力总成的改变，利用现有的批量变速器产品，从而降低开发新产品费用，这种混合动力从自动变速器角度称之为附加式(Add-On)混合动力系统，其结构比较复杂，适合小批量混合动力或者高端汽车。由于自动变速器变化较少，这类变速器产品可以归纳在传统自动变速器分析里。 另外一方面，随着混合动力及电动汽车的规模加大，开发全新的专用混合动力变速器(DHT- Dedicated HybridTransmission)以及纯电驱动系统成为一个趋势，这主要表现为两个方向： (1)电动机与自动变速器集成为一个统一功能系统，与发动机结合形成混合动力系统。在产量规模达到一定程度时，减少变速器挡数，在节油的同时，可以实现系统的成本及空间的优化。 (2)电动汽车的变速器，由于电动机的输出特性，电动车驱动系统一般只要单级或者双级变速即可，机械结构大大简化，但当单机转速很高时，NVH要做很好的优化;另外要提高集成度，实现模块化产品。 鉴于开发全新的混合动力系统开发成本高昂，在混合动力市场有限的情况下，汽车厂以及变速器公司选择在已有的自动变速器批量产品上做尽量少的改动，加入电动机实现附加式(Add-On)混合动力系统。 目前比较多的是将电动机加装在变速器输入轴上，电动机与发动机之间加入一个切换离合器，实现并联混合动力系统(P2)。 下图显示的是一款搭载在宝马
基于采埃孚8AT形成并联混合动力系统(来源：BMW) 下图显示的则是一款搭载在大众汽车上的混合动力系统，在6档DCT基础上加装电机和切换离合器。
基于大众6DCT形成并联混合动力系统(来源：Volkswagen) 现在国外主要汽车厂家基本上都开发了这种附加式的混合动力系统，尽管利用了现有的量产自动变速器作为基础，但由于加了一整套电驱动系统，动力总成比较复杂且整车的价格还是提高很多，普及率还有限。 04、专用混合动力变速箱 混合动力系统的市场继续扩大，发展趋势是纯粹燃油发动机汽车将逐步全部混合动力化，目前开发新型专用混合动力变速器从性价比角度考虑就是一个好的途径和时机，目前众多主流汽车企业大力开发多种专用混合动力变速器也证明了这种趋势。 实际上丰田公司从1997年就开发了应用在 专用混合动力变速器(DHT：Dedicated Hybrid Transmission)的定义是：通过集成一个或多个电动机到变速器中形成带电动机的自动变速器系统，加上发动机输入后即可实现混合动力驱动的功能。 一般概念的混合动力系统为了实现全部功能，不可缺少电动机，即去掉电动机后变速器本身将不能正常工作。与此形成对比的是在现有的自动变速器上附加电动机形成的附加式(Add-On)混合动力系统。 传统自动变速器为了获得更好的油耗特性，必须充分利用发动机的最佳工作点，变速器挡位越多，发动机工作效率高的区域可以更多的利用;目前先进自动变速器已经达到8挡到10挡，这使得自动变速器变得非常复杂，技术门槛高，开发费用高昂，并且只有达到一定的产量才有好的经济效益。 05、专用混合动力变速箱的空间优势 在混合动力系统中由于电动机驱动可以帮助发动机工作在比较好的区域，导致混合动力系统的挡位数可以适当减少，对整车的油耗影响很小。 一般来说混合动力系统从节油方面讲，变速器的挡位不需要超过6挡即可;如果配置针对专用混合动力变速器开发的发动机，则挡位数量可以进一步减少到3挡左右;在配备双电动机系统中甚至没有换挡单元，传动比是在某一车速情况下通过转矩平衡控制发动机和电动机的速度，实现所谓的电无级变速(eCVT)功能。 专用混合动力变速器挡位数比附加式混合动力挡位数少，其结构也就相对简单，需要空间也比较少。 下图比较了一个传统8AT的空间和一个5AT专用混合动力变速器所需空间。空间和质量的优势也给专用混合动力变速器的应用提供了好的前提。
图4 传统8AT和一个专用混合动力变速器所需空间的比较 06、专用混合动力变速箱的成本和规模效益分析 由于开发一个新系统费用高昂，虽然专用混合动力变速器相对可以简单，但是如果产量不能达到一定水平时，一次性投入的研发成本导致最终成本比利用现有的自动变速器实现附加式混合动力系统成本高。 只有达到一定量产时，一次性开发费用分摊到单件产品的比例就低，开发专用混合动力变速器才有经济性。 下图比较了传统8AT的成本与用于专用混合动力的5AT-DHT成本比较。以8AT年产20万台为100%基准，只有当5AT-DHT产量超过8.1万台时，其价格才能开始到达8AT大批量的成本的临界点。 也就是说，5AT-DHT混合动力变速器销量超过8.1万台时，其额外的开发成本计入5AT-DHT后每台成本时也开始低于8AT大批量的每台成本，表明可以考虑重新开发5AT-DHT用于专用混合动力汽车。
8AT和专用混合动力的5AT-DHT成本比较 今后市场对混合动力需求提高，占有率达到一定的水平时，从成本角度就可以考虑开发专用混合动力变速器了。 --------------------------------------------------- 接下来的舞台就是您的 --------------------------------------------------- 本文来源【汽车工程师cartech8】版权归原作者所有 |
