电耗的重要性 新能源核心技术之电控篇

  在文章的最后一期，我们分析了新能源汽车三大电动核心之一的电机技术，本期电控技术的分享将进一步影响我们的购买和使用。而在某些特定的程度上，受电控系统影响的整车功耗其实比续航值更有意义，如何计算出一辆纯电动汽车的合理功耗值也将是我们当前研究的核心内容。

  电控技术的出现并不是因为新能源汽车。在传统燃油车中，电子控制管理系统同样重要。直接负责车辆的信号接收、分析和指挥判断。这项技术应用于新能源汽车后，整车电控系统的职责将更为复杂，所谓的电气化架构也因为电控系统模块的增加而成为了一个汽车企业的核心技术手段。

  作为整车的总控制台，高效、稳定、提升车辆综合性能是新能源汽车电子控制管理系统的重要职责。与传统燃油车相比，汽车转向电气化后增加了电池组、驱动电机、变速箱、动能回收系统等，如果再增加无人驾驶和增程系统，电控系统将承担更多的责任，所以传统燃油车使用的“单电子控制器”现在变成了“车辆中央电子控制器”，从名字就能够准确的看出电控对新能源汽车的意义重大。

  如果说电机和电池的技术决定了一辆电动汽车的硬件价值，那么电控直接决定了汽车的软件解决能力，也会帮助电机和电池发挥最大的硬件潜力。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不全来自电控的品质，那么一辆糟糕的新能源汽车的原罪可能主要是因为电控。

  目前状态不好的新能源汽车应该包括续航能力差、最高车速低、驱动系统响应慢等问题。，并且这些条件中的任何一个都必然与电子控制管理系统有关。就电池使用寿命而言，当我们把所有问题都归咎于车辆电池的质量和容量时，我们往往忽略了电子控制所发挥的重要作用。

  新能源汽车的电子控制管理系统将细分为多个子系统，包括电机控制单元、电池控制单元、动能回收系统和车辆高低压转换系统等。目前市场上的新能源汽车分为插电式混合动力、纯电动和燃料电池系统。这三种车型在电池和电机方面是共同的核心技术，而电控系统会因驾驶模式的不同而不一样，当然其包含的子系统也有所不同。

  中央控制器和电控决定了电机的调速和转矩控制，也会控制电池放电率和整车高低压电转换的效率。既控制能耗又兼顾性能，在保护电池和电机安全的同时，满足高动态车辆响应频率。电子控制管理系统就像新能源汽车的“老妈子”。它必须处处为车辆着想，当然也必须处处负责。

  上一篇文章我们说了，目前电动马达和电控系统远不如电池被新能源汽车企业重视，新能源汽车近年来的增速也集中在电池领域。从政策支持的角度来看，强调车辆的电池密度和容量始终是主基调，但在电机和电控层面并没有强制性的技术要求。

  目前国内有研究机构给出了一份估算一辆纯电动汽车成本比的报告，这也让我们更直观的看到了三种电动技术各自的权重。目前，“三电系统”占纯电动汽车制造成本的70%，而电池组和他的下属控制管理系统占整车成本的45%。在剩下的25%的成本中，电机带走了很大一部分。能想象电子控制还剩下多少，这也说明目前国内对电子控制技术的整体重视不够。

  今年下半年以来，随着整体新能源汽车市场续航水平显著提升，在达到理想值后，不少车企开始在产品发布和技术分享中强调未来在电机和电控方面的成本投入。这确实会是下一个新能源汽车技术的好趋势，那么我们如何看到这些R&D投资的效果呢？所以我还想说一个源自电控系统的新能源汽车关键参数:功耗，这很可能成为下一个取代续航参数的重要标准。

  前不久，蔚来ES8）开始交付后，根据一些经验，网上开始发了很多负面消息来解决这款车的续航问题，但是却很少有声音来谈论其续航里程和官方标准错误的最终的原因，这也让我感觉到功耗的重要性仍然没有被大多数人感受到，下面我们就来简单了解一下它的由来。

  目前很多电动车用户和预购者都不知道直接影响续航的原因。当然，电池容量是决定性的，但当涉及到放电率、电池内阻、车辆能量策略等问题时，电控系统起着重要的协调作用。电动汽车的能耗在科普文章中被反复强调。由于电动汽车没有变速箱，电机会随着车速的增加而增加功率，导致电池放电率更高，因此导致放电速度更快。这也是怎么回事电动车速度越快，耗电量越高，续航衰减越明显的原因。

  由于能量分配策略的问题，电控系统中多个管理模块的协作能力变得非常非常重要。控制管理系统要考虑到车辆高速时的过度放电，也要依照我们的指令实时控制电池功率输出。最终影响将包括最大车速、瞬时加速度响应、低功率下的功率限制等。同时，在充电等时候，管理模块也要放置过充、电池过热的地方并起到安全保护的作用。

  优秀的电控系统不仅同时兼顾了上述任务，也是提高车辆行驶效率、降低功耗的有效手段。比如根据电池组数量，制定更合理、高效、低衰减的放电效率，同时对车辆驱动系统来进行定制，提高电机的功率和扭矩，最终上升为服务整车的能源策略。未来这也将成为整车企业在电控方面的主要研发方向，具体的电池单控也变成了更复杂的电池综合管理，我会在以后的文章中继续分享。

  过去，国内市场上的大多数新能源汽车都没有完善的电控系统。例如，重要电池管理模块的开发基本上由电池制造商或电池组装商承担。我目前走访了国内几家电池管理系统企业，但从他们的角度来看，电池管理系统的安全性是首要的技术目标，而如何在具体车辆中实现更多的技术价值，责任又回到了车企身上。

  当电池组被车企打包采购时，安全只是新能源汽车控制管理系统中的必备项目之一，而不是唯一的项目。在很多低端纯电动汽车中，为了成本，当多个控制管理系统放在一起放入车内时，会出现很多奇怪的现象:速度差、加速慢、功耗高等。坦白说，很多花了钱的人电动车机械质量的看法，几乎都是这种不匹配造成的。

  所以，关于功耗的意义，我认为能代表一款新能源汽车在电控和能源策略上的技术高度，也是真正的完成高续航的最好手段。举个不太严谨的例子:同样一辆续航400公里的车，A车的电池组容量是80kWh，而B车的电池组容量是60kWh。因为电池组的减少，汽车的重量更低，重量更轻，加速更快，甚至最高时速更高。这个优势很大程度上是由电池管理系统决定的。

  如果把电池组的容量比作燃油车的油箱，那么功耗就可当作新能源汽车“油耗”的参考。目前，功耗已经被美国EPA组织作为重要参考标准，通过换算，将燃油车和新能源车放在一起进行“能耗对比”。在EPA设定的标准中，油耗代表MPG，而功耗是MPGe。

  美国EPA能耗数据的意义与中国工信部在某些特定的程度上是相似的。作为一家环保能源机构，EPA更加关注汽车在实际行驶环境中的油耗表现，采用统一的标准来衡量新能源汽车和燃油汽车，从而反映汽车的能耗表现，并使电耗数据成为新能源汽车的关键参数之一。

  今年8月份，我在美国体验了），一共开了1100公里，持续记录车辆行驶过程中的能耗值，通过换算车辆功耗做总结。虽然这是一个非严格的数据统计，但它也显示了功耗对车辆续航能力的关键影响。

  根据这个统计，我完全模拟了每天行驶1100公里的环境。在30-100公里/小时的综合路况下，特斯拉Model 3的平均功耗接近17千瓦时/100公里。车速持续提升时，电耗上升幅度变化不明显，整车电耗处于相对来说比较稳定状态。目前，Model 3配备了80.5千瓦小时的电池组。功耗越低，电池组的电池使用寿命优势就越大。

  目前国内还没有系统的功耗测试标准和统计机构，但根据EVAH-100的整车测试估算，国内大部分电动汽车的综合功耗很难低于20kw wh/100km，部分车型的平均功耗甚至有可能达到30kw wh/100km以上。因此，当这些车辆的续航能力似乎达标时，目前国内的电子控制技术和整车也在进行论证。

  依赖采购是中国制造业都会存在的问题，但汽车不像科技快速消费品那样，过分依赖采购不一定可以获得更好的产品质量。目前，世界各地都有成熟的电池和电机系统供应系统，但电控是个例外。或许不是人们不重视，而是供应链上没有包装好的电控解决方案。

  电控系统的开发并不难，短时间内看到成果并不是特别容易。但令人欣慰的是，国内一线新能源车企已开始投入电控研发，今年已初见成效，部分旗舰车型可见一斑，性能和功耗表现更佳。然而，入门级产品的地位并没有提高。和去年相比，今年确实可以用同样的价格买到续航能力更高的车型。但是在实际体验中，除了能开得比较远之外，并没什么额外的惊喜。但作为我两篇文章的核心，续航只是新能源汽车的一个属性，在别的方面，我们还有非常长的路要走。