純電動汽車的極致節(jié)能方案

姜磊 劉欽 張小波 張賓

【摘? 要】主要介紹純電動汽車極致節(jié)能方案，緩解用戶對于純電動汽車的續(xù)航里程焦慮。從舒適功能及輔助駕駛功能入手，通過限制或禁用控制器與之相關的大功率用電器功耗，以及從限制電機功率提高滑行能量回收與制動能量回收入手，降低整車能耗，以便達到降低整車能耗和提升續(xù)航能力的目的。

【關鍵詞】純電動汽車;動力;續(xù)航;能量回收;整車能耗

中圖分類號：U469.72? ? 文獻標識碼：A? ? 文章編號：1003-8639（ 2024 ）05-0001-03

Energy Saving Plan for Electric Vehicles*

JIANG Lei，LIU Qin，ZHANG Xiaobo，ZHANG Bin

（Jiangling Motors Co.，Ltd.，Nanchang 330001，China）

【Abstract】This article mainly introduces the ultimate energy-saving solution for pure electric vehicles，alleviating users' anxiety about the range of pure electric vehicles. Starting from the comfort function and auxiliary driving function，the control controller reduces the energy consumption of the entire vehicle by limiting or disabling the power consumption of high-power electrical appliances related to it，as well as limiting motor power to improve sliding energy recovery and braking energy recovery，in order to achieve the goal of reducing the energy consumption of the entire vehicle and improving its endurance.

【Key words】electric vehicles;power;endurance;energy recovery;vehicle energy consumption

作者簡介

姜磊（1996—），男，工程師，主要從事整車電子電氣系統(tǒng)架構設計與研發(fā)工作。

伴隨著新能源純電動汽車的普及，用戶對純電動汽車智能化需求也在不斷增加，整車廠在產(chǎn)品設計時，大多依靠增加相關電子零部件來實現(xiàn)功能配置的多樣化。但動力電池能量密度及充電速率的技術仍然處于瓶頸期，給用戶駕駛時帶來的里程焦慮也在不斷增加。為了區(qū)別于駕駛模式中的經(jīng)濟模式，引入了“極致節(jié)能模式”的概念及策略，一鍵操作，方便用戶通過自己主觀意愿，關閉行車中不必要的功能，降低部分舒適功能的功耗，以便降低用戶的里程焦慮。

1? 整車能耗概述

隨著智能汽車功能越來越強大，整車模塊越來越多，對應的功耗也成倍增加，通過對某中型純電動汽車進行百公里能耗分析，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)在低壓用電器能耗占比已經(jīng)達到15%，空調達到22%，車輛行駛動力只占67%;目前市場上的經(jīng)濟模式往往針對于駕駛模式，只對動力部分輸出及能量回收入手，忽視了整車低壓用電器能耗及空調能耗。本文將從低壓用電器及空調入手，將極致節(jié)能運用在整車各個方面，期望能降低用戶焦慮。

2? 能耗分析

整車低壓系統(tǒng)包括：燈光系統(tǒng)、車身附件系統(tǒng)、智能座艙系統(tǒng)、智能駕駛系統(tǒng)、空調系統(tǒng)等。

1）燈光系統(tǒng)包括近光燈、遠光燈、日間行車燈、前霧燈、后霧燈、氛圍燈、角燈、外后視鏡照地燈、室內頂燈等其他功能。由于法規(guī)要求以及用戶功能需求限制，在極致節(jié)能模式下只能禁用室內氛圍燈。隨著汽車內飾營造的豪華感越來越濃，以某中型轎車為例，整車配備10個氛圍燈，每1個氛圍燈大約0.85W，燈光系統(tǒng)預計將降低8.5W能耗。

2）車身附件系統(tǒng)包括車輛喇叭、車窗控制、胎壓、座椅控制、方向盤控制、天窗控制等其他功能。但從能耗分析及影響駕駛體驗入手，極致節(jié)能模式下將禁用方向盤加熱、座椅通風加熱、流媒體后視鏡功能。以某中型轎車為例，流媒體內后視鏡功耗約為6W，使用頻率約占0.5;方向盤加熱功耗約為60W，使用頻率約占0.1;主副駕座椅通風加熱功能約為120W，使用頻率約為0.2，故車身附件系統(tǒng)將降低33W能耗。

3）智能座艙系統(tǒng)包括DMS（疲勞監(jiān)測）、功放揚聲器、VSD（生命體征檢測）、麥克風、AVM（全景影像）等其他功能。從用戶體驗考慮入手，極致節(jié)能將禁用DMS（疲勞監(jiān)測）、VSD（生命體征檢測）、功放揚聲器（控制音樂播放僅保留部分語音報警）。以某中型轎車為例，座艙控制器斷開DMS攝像頭電源約為6W，斷開VSD雷達約10W，座艙控制器軟件禁用藍牙音樂及本地或網(wǎng)絡音樂預計降低50W能耗，故智能座艙系統(tǒng)預計降低66W能耗。

4）智能駕駛系統(tǒng)由智能駕駛域控制器及其附屬雷達及攝像頭構成。某中型車配置有L2.9功能，其智能駕駛系統(tǒng)雷達及攝像頭包括1個前毫米波雷達、1個激光雷達、12個泊車雷達、4個環(huán)視攝像頭、4個側視攝像頭、1個AR攝像頭及4個角雷達。在極致節(jié)能模式下，可由智能駕駛域控制器將其附屬雷達及攝像頭電源斷開，降低300W能耗。

5）空調系統(tǒng)主要包括高壓附件，能耗占比較大。以某中型車為例，制冷采用額定功率3kW的壓縮機，采暖熱泵及PTC工作測試功耗約為2.5kW。在極致節(jié)能模式下，為降低能耗但需保留適當?shù)挠脩趔w驗，可通過后期標定限制空調壓縮機及PTC功率進行。

3? 極致節(jié)能系統(tǒng)架構

極致節(jié)能模式由座艙域控制器CDC、車身控制器BCM、空調控制器ACM、智能駕駛控制器ADCU、整車控制器VCU、座椅控制器FSCM、方向盤控制器組成，其系統(tǒng)架構如圖1所示。

1）座艙域控制器CDC作為極致節(jié)能模式主控制器，其功能主要有：①從車身控制器獲取電源狀態(tài)，用于判斷整車是否處于上電狀態(tài);②依據(jù)用戶操作，控制極致節(jié)能狀態(tài)開啟關閉，作為判斷節(jié)能模式的使能判定條件;③發(fā)送極致節(jié)能模式開啟、關閉指令以及各模塊反饋狀態(tài)進行用戶提示、禁用提示;④控制關閉娛樂相關內容播放，并提示用戶極致節(jié)能模式已開，將犧牲部分娛樂體驗;⑤當用戶開啟極致節(jié)能模式后，監(jiān)控整車SOC值，當車輛SOC值大于60%時，提示用戶是否關閉極致節(jié)能模式。

2）智能駕駛控制器作為執(zhí)行模塊，接收座艙域控制器極致節(jié)能模式請求，關閉輔助駕駛相關功能及斷開其下屬傳感器、攝像頭供電，并反饋當前狀態(tài)，待智能座艙域控制器結束極致節(jié)能指令，恢復之前功能并恢復傳感器及攝像頭供電。

3）車身控制器作為執(zhí)行模塊，接收座艙域控制器極致節(jié)能模式請求，關閉氛圍燈及室內燈功能及斷開其下屬氛圍燈燈頭供電，并反饋當前狀態(tài)，待智能座艙域控制器結束極致節(jié)能指令，恢復之前功能和氛圍燈燈頭供電。

4）座椅控制器作為執(zhí)行模塊，接收座艙域控制器極致節(jié)能模式請求，關閉座椅通風加熱功能及斷開其下屬風扇、加熱電阻供電，并反饋當前狀態(tài)，待智能座艙域控制器結束極致節(jié)能指令，默認關閉座椅通風加熱，待用戶重啟開啟功能，并恢復風扇及加熱電阻供電。

5）方向盤控制器作為執(zhí)行模塊，接收座艙域控制器極致節(jié)能模式請求，關閉方向盤加熱功能，并反饋當前狀態(tài)，待智能座艙域控制器結束極致節(jié)能指令，默認打開方向盤加熱功能。

6）空調控制器作為執(zhí)行模塊，接收座艙域控制器極致節(jié)能模式請求，限制空調壓縮機及PTC功率，并反饋當前狀態(tài)，待智能座艙域控制器結束極致節(jié)能指令后，恢復壓縮機及PTC工作功率。

7）VCU整車控制器作為執(zhí)行模塊，接收座艙域控制器極致節(jié)能模式，請求將進入ECO駕駛模式，并反饋當前整車SOC值，待智能座艙域控制器結束極致節(jié)能指令后保持ECO模式。

4? 極致節(jié)能系統(tǒng)方案

智能座艙域控制器判斷整車是否處于上電狀態(tài)，若整車處于上電狀態(tài)，用戶在大屏上操作點擊極致節(jié)能模式，大屏將跳出確認彈窗，提示用戶將關閉氛圍燈、限制空調功率、關閉智能輔助駕駛功能、關閉座椅通風加熱等降低能耗以提升續(xù)航里程;用戶點擊確認后，座艙域控制器將在整車下發(fā)極致節(jié)能模式請求信號;空調控制器接收到進入極致節(jié)能模式后判斷空調制冷、采暖功率是否超限制，若超出限制，將空調功率控制為最大限定值;座椅控制器接收到進入極致節(jié)能模式后判斷座椅通風、加熱、按摩是否開啟，若功能開啟將關閉相關功能;方向盤控制器收到進入極致節(jié)能模式后判斷方向盤加熱是否開啟，若功能開啟，將關閉相關功能;智能駕駛域控制器接收到進入極致節(jié)能模式后判斷輔助駕駛功能是否開啟，若功能開啟，將關閉相關功能并斷開相關傳感器及攝像頭電源。

智能座艙域控制器當接收到整車SOC值大于60%時，大屏將彈窗詢問是否需關閉極致節(jié)能模式，若用戶點擊關閉極致節(jié)能模式，各執(zhí)行模塊接收到指令后將恢復之前禁用的功能。具體流程如圖2所示。

5? 總結

現(xiàn)有的技術方案中，為了降低整車能耗，用戶需要將駕駛模式調整到經(jīng)濟模式，此時整車會通過以下兩方面來降低整車能耗。第一，ECU控制電機扭矩輸出，以此來限制電機的輸出功率，結合電機功率-效率性能曲線進行動力標定，將電機的效率控制在最佳區(qū)間內，間接降低整車能耗。第二，提升滑行能量回收及制動能量回收等級，提高能源回收利用率，側面降低整車能耗。可以看出，現(xiàn)有技術方案僅僅從降低整車高壓部分能耗入手，整車廠未開發(fā)特殊的模式來降低整車低壓部分能耗，用戶若想降低低壓部分功率器件的能耗，只能通過自己的經(jīng)驗進行識別判斷，逐個關閉對應的功能，這樣的方式用戶操作起來非常繁瑣，而且考慮到用戶對整車功能的了解不如整車廠專業(yè)技術人員全面，極有可能進行大量操作后仍無法最大程度降低功耗，最終出現(xiàn)續(xù)駛里程無法滿足客戶需求的尷尬局面。

本方案由主機廠專業(yè)技術人員負責實施，在軟件策略上針對低壓大功耗的零部件所涉及的功能實現(xiàn)一鍵配置。專業(yè)技術人員羅列出用戶行車過程中不必要的、不影響駕駛安全的功能，結合用戶用車過程中可能遇到的所有場景進行充分分析，通過全方位的考慮，通過引入極致節(jié)能模式直接幫助用戶綁定好相關功能。用戶只需一鍵打開，即可實現(xiàn)對應功能的限制、禁用操作，在不影響駕駛安全的前提下，輕松達到最大限度降低整車低壓功耗、提升續(xù)航里程的目的，以此來降低用戶的使用焦慮。

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（編輯? 凌? 波）

收稿日期：2023-09-06

*基金項目：江西省重點研發(fā)計劃項目（20212BBE51014）。