电动车总管是个什么职位?三大件之电控系统

@网通社 / 2018-04-10 电动车 电控系统
即便不懂汽车机械的人,也不会对发动机、变速箱、底盘这种汽车三大件儿陌生,三个部分缺一不可。

  而且如果要相互协调,真正做到行驶品质的话,哪个也不能当短板,拖了后腿。传统燃油车固然如此,新能源车也需要各部分高度的协作,且作为“三电”技术之一的电控技术承担了汽车“总管”的职务,重要性更强。

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  三电技术指的是“电池”、“电机”、“电控”,作为纯电动车的三大系统,缺一不可。这既是纯电动车的核心技术,同样也是基础。如果非要有个形象的比喻的话,电池顾名思义就是能源,好比是汽油;电机就像是发动机,它是车辆的动力来源;电控就如同一个CPU,用来接收指令并调动车辆各个部件执行命令。

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  作为汽车的“调度”中心,电控系统的职责并不仅仅是驾驶员传达指令,它再将“活儿”分配出去这么简单而已。就像是一个金字塔结构,驾驶员是处于塔尖位置,车辆所有部件都是来为他服务。驾驶员的一切动作,“电控”都看在眼里,然后将指令传递给金字塔底层的各个执行者,犹如一个训练有素的士兵,坚决完成任务!但它并非是愚忠,底层执行者如有什么意见,它还是会去上层反馈。如果路面湿滑、电机过热之类的情况发生,驾驶员仍然想大脚油门,不作难受的话,电控系统则要以保护驾驶者安全为原则,以最理性的方式拒绝指令。

  它就相当于一个大总管,各个单元只是一个小部门,比如电池管理系统BMS、制动系统、电机部分,也就是说各个部门虽然在分头工作,但电控系统依旧是中心,它统管整个汽车大大小小部件,接收并反馈下达指令。如果按照现代公司的管理方式,电控系统起码是个总经理、总监级别。

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  相比于电机和电池技术相比,电控系统没有太多实体硬件,很多东西是看不见摸不着的,存在感不强。它是一套完整的交流与反馈系统。由一个单元和另一个单元同时进行协调工作,那它是怎么进行各个部分的协调工作呢,怎样采集信息并且进行处理的?

  其实电控系统的线人就是各个部件,比如从电池管理系统来知道电池电量还剩多少,电池温度多少。从电机处来了解到现在输出了多少马力、多少扭矩。按照油门踏板的开合力度,结合时速来确定电机需不需要继续加大马力输出。同样通过吸收各个方面的信息,如遇到紧急状况,车辆受到外部干扰(冰雪、大风、行人、车辆等),及时提醒驾驶者并调整车辆实时状态。

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  上文说到电控系统很多都是看不见摸不着的,但它也会有少数硬件做基础,其中主要是ECU(electronic control unit)电子控制单元和软件CPU(control processing unit)微处理器两部分。

  各个小单元由各个单元的ECU收集信息并反馈给CPU,其中ECU的硬件包括传感器、数据存储器以及各种控制模块、执行元件等。将各个元件实时信息汇总到CPU,再由其下达命令,执行最优化的策略,达到节能、提高运行效率等等最终结果。看似复杂的一套系统,其实往往都是一瞬间的事情,由繁化简是这套系统的优势,电控系统是纯电动车的灵魂。

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  各个单元的信息是怎样传递给“大脑”的呢,难道跟装电脑似的由各种实体线来进行串联吗?要知道纯电动汽车是一个庞大的整体,是由无数个零件组成,如果都是以实体线连接的话,那这个线束的长度估计会非常可观。不仅仅是体积太大的问题,后期的维修、诊断都是不太可控的问题,而且越复杂的系统对可靠性、精确性要求会更高,实体线路连接其实不太适用。

  当然有问题就会有解决方式,20世纪80年代BOSCH便推出了串行数据通信总线CAN(controller area network)。以网络化的形式解决线束的问题,而且随着汽车电器元件越来越多,机械的东西越来越少,CAN的优势会越来越大,而且这是目前为止唯一有国际标准的现场总线。在传输速度250kb/s的情况下,CAN直接通信距离可达100m,能够满足汽车通信要求。

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  有各个单元做基础,无数的实时数据做支撑,电控系统便可以做它应该做的事情,如何准备、适合的进行命令的下达。比如你有一百块钱,怎样投资才能得到最大化的利益,这也就是电控系统的核心存在因素。

  当然策略这个东西并不是一尘不变的,每台纯电动车从设计当初开始,技术参数、所面向人群、定位都不相同,也就不可能有完全一致的控制策略。国内街头满大街跑的纯电动自行车,也有其控制策略,比如转动“油门”它会给电机一个特定数值,比如拧“油门”便直接输出百分50的动力,拧到底就直接输出百分之百,这种简单粗暴的策略放在纯电动汽车上肯定就不行。

  汽车在驾驶时各种数据都是实时在变化的,比如油门的开合角度、汽车时速、路面的附着力都不会与设想完全一致。这就需要厂商建立大量的模型,来适用于不同状况下车辆的行驶,达到车辆行驶质感、节能、安全等各方面达到一个最优,或者说最平衡的表现。不能说,在北京道路行驶,车辆开起质感不错,但车放到另一个城市驾驶,便相差太远。最容易理解的例子便是车辆的驾驶模式,现在有很多车都有不同模式选择,比如运动、普通、舒适等等,其实也是基于不同控制策略而形成。

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  从发动机、变速箱、底盘再到电控、电机、电池,汽车整体的变化可以说是天翻地覆,也同样刷新了消费者对汽车的认知。就像现在纯电动车的“变速箱”其实一定程度上已经被电控系统取代,不需要传统机械的动力传动,其实只需要向电池、电机下达几个指令,便成完成动力的“传递”过程。那么变速箱都能够被代替,像车内各种电子部件更不会成为问题,制动系统呢?未来其实可以大胆设想一下,纯电动汽车其实是最适合无人驾驶的模板,当然电子控制肯定也是未来汽车发展的大方向。(图/文/摄 网通社 徐跃翔)

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