電耗的重要性 新能源核心技術之電控篇

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在文章的最后一期，我們分析了新能源汽車三大電動核心之一的電機技術，本期電控技術的分享將進一步影響我們的購買和使用。而在一定程度上，受電控系統影響的整車功耗其實比續航值更有意義，如何計算出一輛純電動汽車的合理功耗值也將是我們當前研究的核心內容。

●新能源汽車電控系統組成

電控技術的出現并不是因為新能源汽車。在傳統燃油車中，電子控制系統同樣重要。直接負責車輛的信號接收、分析和指揮判斷。這項技術應用于新能源汽車后，整車電控系統的職責將更加復雜，所謂的電氣化架構也因為電控系統模塊的增加而成為了一個汽車企業的核心技術手段。

作為整車的總控制臺，高效、穩定、提升車輛綜合性能是新能源汽車電子控制系統的重要職責。與傳統燃油車相比，汽車轉向電氣化后增加了電池組、驅動電機、變速箱、動能回收系統等，如果再增加自動駕駛和增程系統，電控系統將承擔更多的責任，所以傳統燃油車使用的“單電子控制器”現在變成了“車輛中央電子控制器”，從名字就可以看出電控對新能源汽車的意義重大。

如果說電機和電池的技術決定了一輛電動汽車的硬件價值，那么電控直接決定了汽車的軟件處理能力，也會幫助電機和電池發揮最大的硬件潛力。我覺得可以用一句話來形容電控的重要性:如果一輛優秀的新能源汽車不全來自電控的品質，那么一輛糟糕的新能源汽車的原罪可能就是因為電控。

目前狀態不好的新能源汽車應該包括續航能力差、最高車速低、驅動系統響應慢等問題。，并且這些條件中的任何一個都必然與電子控制系統有關。就電池壽命而言，當我們把所有問題都歸咎于車輛電池的質量和容量時，我們往往忽略了電子控制所發揮的重要作用。

新能源汽車的電子控制系統將細分為多個子系統，包括電機控制單元、電池控制單元、動能回收系統和車輛高低壓轉換系統等。目前市場上的新能源汽車分為插電式混合動力、純電動和燃料電池系統。這三種車型在電池和電機方面是共同的核心技術，而電控系統會因駕駛模式的不同而有所不同，當然其包含的子系統也有所不同。

中央控制器和電控決定了電機的調速和轉矩控制，也會控制電池放電率和整車高低壓電轉換的效率。既控制能耗又兼顧性能，在保護電池和電機安全的同時，滿足高動態車輛響應頻率。電子控制系統就像新能源汽車的“老媽子”。它必須處處為車輛著想，當然也必須處處負責。

上一篇文章我們說了，目前電動馬達和電控系統遠不如電池被新能源汽車企業重視，新能源汽車近年來的增速也集中在電池領域。從政策支持的角度來看，強調車輛的電池密度和容量始終是主基調，但在電機和電控層面并沒有強制性的技術要求。

目前國內有研究機構給出了一份估算一輛純電動汽車成本比的報告，這也讓我們更直觀的看到了三種電動技術各自的權重。目前，“三電系統”占純電動汽車制造成本的70%，而電池組及其下屬控制系統占整車成本的45%。在剩下的25%的成本中，電機帶走了很大一部分。可以想象電子控制還剩下多少，這也說明目前國內對電子控制技術的整體重視不夠。

今年下半年以來，隨著整體新能源汽車市場續航水平明顯提升，在達到理想值后，不少車企開始在產品發布和技術分享中強調未來在電機和電控方面的成本投入。這確實會是下一個新能源汽車技術的好趨勢，那么我們如何看到這些R&D投資的效果呢？所以我還想說一個源自電控系統的新能源汽車關鍵參數:功耗，這很可能成為下一個取代續航參數的重要標準。

●功耗的出現及其現實意義

前不久，蔚來ES8（查成交價|參配|優惠政策）開始交付后，根據一些經驗，網上開始發了很多負面消息來解決這款車的續航問題，但是卻很少有聲音來談論其續航里程和官方標準錯誤的根本原因，這也讓我感覺到功耗的重要性仍然沒有被大多數人感受到，下面我們就來簡單了解一下它的由來。

目前很多電動車用戶和預購者都不知道直接影響續航的原因。當然，電池容量是決定性的，但當涉及到放電率、電池內阻、車輛能量策略等問題時，電控系統起著重要的協調作用。電動汽車的能耗在科普文章中被反復強調。由于電動汽車沒有變速箱，電機會隨著車速的增加而增加功率，導致電池放電率更高，從而導致放電速度更快。這也是為什么電動車速度越快，耗電量越高，續航衰減越明顯的原因。

由于能量分配策略的問題，電控系統中多個管理模塊的協作能力變得極其重要。控制系統要考慮到車輛高速時的過度放電，也要根據我們的指令實時控制電池功率輸出。最終影響將包括最大車速、瞬時加速度響應、低功率下的功率限制等。同時，在充電等時候，管理模塊也要放置過充、電池過熱的地方并起到安全保護的作用。

優秀的電控系統不僅同時兼顧了上述任務，也是提高車輛行駛效率、降低功耗的有效手段。比如根據電池組數量，制定更合理、高效、低衰減的放電效率，同時對車輛驅動系統進行定制，提高電機的功率和扭矩，最終上升為服務整車的能源策略。未來這也將成為整車企業在電控方面的主要研發方向，具體的電池單控也變成了更為復雜的電池綜合管理，我會在以后的文章中繼續分享。

過去，國內市場上的大多數新能源汽車都沒有完善的電控系統。例如，重要電池管理模塊的開發基本上由電池制造商或電池組裝商承擔。我目前走訪了國內幾家電池管理系統企業，但從他們的角度來看，電池管理系統的安全性是首要的技術目標，而如何在具體車輛中實現更多的技術價值，責任又回到了車企身上。

當電池組被車企打包采購時，安全只是新能源汽車控制系統中的必備項目之一，而不是唯一的項目。在很多低端純電動汽車中，為了成本，當多個控制系統放在一起放入車內時，會出現很多奇怪的現象:速度差、加速慢、功耗高等。坦白說，很多消費者對電動車機械質量的看法，幾乎都是這種不匹配造成的。

所以，關于功耗的意義，我認為可以代表一款新能源汽車在電控和能源策略上的技術高度，也是真正實現高續航的最好手段。舉個不太嚴謹的例子:同樣一輛續航400公里的車，A車的電池組容量是80kWh，而B車的電池組容量是60kWh。因為電池組的減少，汽車的重量更低，重量更輕，加速更快，甚至最高時速更高。這個優勢很大程度上是由電池管理系統決定的。

如果把電池組的容量比作燃油車的油箱，那么功耗就可以作為新能源汽車“油耗”的參考。目前，功耗已經被美國EPA組織作為重要參考標準，通過換算，將燃油車和新能源車放在一起進行“能耗對比”。在EPA設定的標準中，油耗代表MPG，而功耗是MPGe。

美國EPA能耗數據的意義與中國工信部在一定程度上是相似的。作為一家環保能源機構，EPA更加關注汽車在實際行駛環境中的油耗表現，采用統一的標準來衡量新能源汽車和燃油汽車，從而反映汽車的能耗表現，并使電耗數據成為新能源汽車的關鍵參數之一。

今年8月份，我在美國體驗了特斯拉Model 3（查成交價|參配|優惠政策），一共開了1100公里，持續記錄車輛行駛過程中的能耗值，通過換算車輛功耗做總結。雖然這是一個非嚴格的數據統計，但它也顯示了功耗對車輛續航能力的關鍵影響。

根據這個統計，我完全模擬了每天行駛1100公里的環境。在30-100公里/小時的綜合路況下，特斯拉Model 3的平均功耗接近17千瓦時/100公里。車速持續提升時，電耗上升幅度變化不明顯，整車電耗處于相對穩定狀態。目前，Model 3配備了80.5千瓦小時的電池組。功耗越低，電池組的電池壽命優勢就越大。

目前國內還沒有系統的功耗測試標準和統計機構，但根據EVAH-100的整車測試估算，國內大部分電動汽車的綜合功耗很難低于20kw wh/100km，部分車型的平均功耗甚至可能達到30kw wh/100km以上。因此，當這些車輛的續航能力似乎達標時，目前國內的電子控制技術和整車也在進行論證。

總結:依靠采購不是長久之計。

依賴采購是中國制造業普遍存在的問題，但汽車不像科技快速消費品那樣，過分依賴采購不一定能獲得更好的產品質量。目前，世界各地都有成熟的電池和電機系統供應系統，但電控是個例外。或許不是人們不重視，而是供應鏈上沒有包裝好的電控解決方案。

電控系統的開發并不難，短時間內看到成果并不容易。但令人欣慰的是，國內一線新能源車企已開始投入電控研發，今年已初見成效，部分旗艦車型可見一斑，性能和功耗表現更佳。然而，入門級產品的地位并沒有提高。和去年相比，今年確實可以用同樣的價格買到續航能力更高的車型。但是在實際體驗中，除了可以開得比較遠之外，并沒有什么額外的驚喜。但作為我兩篇文章的核心，續航只是新能源汽車的一個屬性，在其他方面，我們還有很長的路要走。