cookieOptions = {...}; ‧ 還記得 Faraday Future 的那款“概念車”嗎?他們採用了一種 叫VPA 的技術 - 3S Market「全球智慧科技應用」市場資訊網

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2016年1月15日 星期五

leiphone 李永生

【編者按】今年的CES上,FF展示了首台概念車,中國大陸網媒雷鋒網邀請了知名車企工程師李永生,來解讀下FF廠這款概念車型中所採用的VPA,以此來窺探其技術路線。由於FF這款車透露出的消息不多,所以本文也只是作者作為業內人士的一種觀察思考。如果你也是汽車行業內的人士,可盡情來交流探討。

美國Faraday Future(以下簡稱FF)公司在2015年接受了樂視的巨額投資,對標特斯拉,因而該公司的動向在中國備受關注。在今年的美國CES展上,FF展示了第一款電動概念車Zero1,同時公佈了Variable Platform ArchitectureVPA)的技術方案。有些媒體把VPA譯為“變數平臺架構”,但是譯為“可變平臺架構”似乎更為合適。

还记得Faraday Future的那款“概念车”吗?他们采用了一种叫VPA的技术

FFVPA技術究竟是什麼?

FF副總裁Sampson對於VPA技術方案相當自信。據雷鋒網報導,這一方案在底盤上採用的是電池串,與特斯拉使用一整塊大電池相比,更具靈活性,可根據實際需要增減電池串。

因此,底盤可以自由伸縮,電機驅動組成的模組可以根據車型的軸距來前後滑動,工程師可以此來設計不同的汽車車型,比如轎車、跨界車和SUV皮卡。因為這種底盤設計,FF有三種電機的安裝方式:前電機驅動、後電機驅動以及雙電機驅動。

其實,對於汽車技術有所瞭解的人來說,VPA這一技術看上去是相當熟悉的。

还记得Faraday Future的那款“概念车”吗?他们采用了一种叫VPA的技术
FF可自由伸縮底盤)

傳統汽車的產品開發依據平臺化理念,從一個基本產品平臺衍生出不同的車型。根據驅動輪的位置不同,車型可以分為前輪驅動、後輪驅動以及四輪驅動。根據使用特點不同,可以分為轎車,跨界車與SUV等。這樣做可以節約開發時間,降低開發成本,並且由於在以後的生產中有很多零部件可以共用,還可以大幅降低生產成本。

FFVPA技術顯然是從傳統汽車的平臺化開發理念衍生而來,並且以調整電池模組的多少,以及電機的相對位置,來實現類似於傳統汽車的驅動方式。

再說電池數量的增減,這也是電動汽車常用的設計。通過多個電池的串聯或並聯,可以改善電動車的續航里程或者動力性能。FF所做到的,就是把久已存在的平臺理念與電池增減結合起來,並且把這種方案做為一種新技術命名為VPA

在電動車上實現類似於傳統汽車的驅動方式,這種做法是很有必要的,也是理所當然的。這樣做的第一個優勢是可以繼續使用,或者略加修改繼續使用傳統汽車成熟的底盤控制技術,如ABSEBDESPTCS4WD4WSABC等等,不必重新研發適用於電動車的底盤控制技術。另外一個優勢就是可以為電動車的駕駛人,提供傳統汽車的駕駛體驗。

VPA技術不是在電動車上,實現類似傳統汽車驅動方式的唯一途徑。

可以設想,即使使用一塊電池,也可以通過改變電池大小或形狀,以及驅動電機的位置來實現類似傳統汽車的驅動方式。

當然,在電動汽車上實現傳統的汽車驅動方式將會遇到一定的挑戰。這種挑戰是一種傳統的挑戰,可以從傳統汽車技術上吸取經驗。但是對於FF,這不是唯一的挑戰,也不是最重要的挑戰。

因為VPA技術,FF要比特斯拉面臨不同的或者說更多一種挑戰,這種更為關鍵的挑戰是由VPA技術電池的數量可增減這一技術特徵帶來的。

FF面臨的挑戰有哪些?
  • FF首先要面對的是電池技術這一挑戰,主要是每塊電池的一致性方面。
使用多個電池模組組成一個電池組,最好是各個電池模組及整個電池組的充、放電特徵要完全一致,這就需要控制品質的一致性。每一個電池具有自己的特徵,完全實現一致性對於電池廠家來說是個很大的挑戰。如果不同特徵的電池模組,使用相同的充放電控制電壓或電流,會造成這些參數可能不符合某些電池的特徵,易於損壞,而一個電池損壞之後,可能出現多米諾骨牌式的電池損壞,影響電池壽命。

如果採用適用於性能最差的電池特徵的充放電參數,將會造成整車性能的下降或者充電時間延長。特斯拉採用一整塊電池,在很大程度上回避了這一問題。為了對多個電池的使用進行優化管理,這就要使用電池管理系統了。

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FF電池組)
  • FF要面對的下一個挑戰是電池管理系統技術挑戰。
電池管理系統是集監測、控制與管理為一體的、複雜的電腦軟硬體測控系統。

首先需要解決的核心問題就是,電池充電量的估算問題電動汽車電池最佳的充電量範圍是30%~70%,這是為了保證電池壽命和整體的能量效率。行駛過程中,電池的放電和充電都是脈衝工作模式,大的電流脈衝很可能會造成電池過充電(超過80%)深放電(小於20%)甚至過放電(小於0%),因此電動汽車的控制系統一定要及時掌握,對電池的充電狀態,並能夠做出及時準確的調整,這樣電池管理系統才能根據電池容量,決定電池的充放電電流,從而實施控制。

根據各只電池容量的不同辨識電池組中,各電池間的性能差異,並以此做出均衡充電控制,和電池是否損壞的判斷,確保電池組的整體性能良好,延長電池組的壽命。

準確和可靠地獲得電池充電狀態,是電池管理系統中最基本和最首要的任務,在此基礎上才能對電動汽車用電進行管理,特別是防止電池的過充電及過放電。

充電狀態是不能直接得到的,只能通過電池特性,包括電壓、電流、電池內阻、溫度等參數來推斷,這是一個複雜的並不明確對應的關係。而是一個經驗公式,隨著電池的不同而不同。並且,這不能在電池工廠中來實現,只能在使用電動車的過程中來實現。

總起來說,電動車電池管理系統要實現以下功能:
1、在行駛過程中採集每塊電池的電壓和溫度、充放電電流及電池組總電壓等。由於電池組中的每塊電池在使用中的性能和狀態不一致,因而對每塊電池的電壓、電流和溫度資料都要進行檢測。根據上述資料,準確估測電池充電狀態,使電池的充電量值保持在30%~70%

2、當蓄電池電量或能量過低需要充電時,及時報警,以防止電池過放電而損害電池的使用壽命;當電池組的溫度過高,非正常工作時,及時報警,以保證蓄電池正常工作。

3、通過風扇等冷卻系統和熱電阻加熱裝置,使電池處於正常工作溫度範圍內,防止過冷或過熱影響電池使用與壽命。

4、一致性補償功能。當電池之間有差異時,有一定措施進行補償,保證電池組性能更強,並有一定的手段來顯示性能不良的電池位置,以便修理替換。為了保證每個電池都可以單獨充電,需要設計有旁路分流電路,這樣可以減緩電池老化的進度。

还记得Faraday Future的那款“概念车”吗?他们采用了一种叫VPA的技术

在電動汽車上實現電池管理的難點,和關鍵在於如何根據採集的每塊電池的電壓、溫度和充放電電流的歷史資料,建立確定每塊電池剩餘能量的較精確的數學模型,即準確估計每塊電池的電量狀態。而這個數學模型對於每個電池都是不同的,這就又回到了電池的一致性方面。

顯然,多塊電池的電池管理系統,要比單塊電池管理系統要複雜多了。多塊電池要建立來自於經驗的電池管理系統,需要更長的時間。而建立這一系統的過程,也是電池壽命受損的過程。

因為採用多個電池的靈活性帶來一系列的挑戰,相信FF已經進行過權衡,並且已經有了相應的技術措施,在電池管理系統技術上已經有了突破。不過,FF並沒有在CES上公佈其電池管理技術。

這次在CES上公佈的Zero1只是一款概念車,還不是用於研發定型的工程樣車,更不是研發定型後準備進行量產的試裝車,而FF已經準備在拉斯維加斯北部建設300萬平方英尺的新工廠了。FF的當務之急是拿出一款符合市場要求的,可以量產的車型。汽車行業存在對新車型保密的傳統,相信FF已經有了在工廠中進行生產的車型,這才應該是FF副總裁自信心的來源。


當然,VPA對於FF公司來說,也是很重要的,相當於宣示了FF未來的技術路線,可以給顧客與投資人一個明確的承諾,在此基礎上進行技術積累與品牌傳播。


                                                                                                                                                                                                                            

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