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在新能源汽车分类中，“弱混、强混”与“串联、并联”不同分类方法令非业内人士感到困惑，其实这些名称是从不同角度给出的解释、并不矛盾。 " ?, |& t% n+ S3 w ' a/ l4 O. ?, M1 E& _0 X) x* P4 D2 H
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- E5 _0 q, Q, ?1.1消费者角度 % ^# w0 i# u6 c' K. n) r 0 ?( ]! C6 n* ^) G; C2 b8 E消费者角度通常按照混合度进行划分，可分为起停、弱混、中混、强混、插电和纯电动，节油效果和成本增等指标加如表1所示。表中“-”表示无此功能或较弱、“+”个数越多表示效果越好，从表中可以看出随着节油效果改善、成本增加也较多。0 c. l9 o$ x+ E/ K) y) s
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' v9 r' A$ m* y g0 {1 E + S# a5 M z- V4 b7 w6 d / G# y* O; e+ Q6 i& y 0 W# }. O* ~& A4 m' ?& J2 e5 R/ W, E表1 消费者角度分类 & R# ?! [( D- L! Q" V 3 E1 b6 { D! q; T) h5 {# a1 P1 a6 O: t9 K+ w0 r7 U. A1 c e; K6 n
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1.2技术角度 . F# ], r! A) r* P2 |' R) J. {0 E3 J' W g% Z: z$ G
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图1 技术角度分类 : O- @0 e9 `; ?6 m7 Z4 L 0 D1 a& e: s) w' i s |: y8 @$ d - N. n5 f2 L2 C/ s + O Z3 P1 c' p8 q* j& p# d技术角度由简到繁分为纯电动、串联混合动力、并联混合动力及混联混合动力，具体如图1所示。其中P0表示BSG(Belt starter generator，带传动启停装置)系统，P1代表ISG(Integrated starter generator，启动机和发电机一体化装置)系统、电机处于发动机和离合器之间，P2中电机处于离合器和变速器输入端之间，P3表示电机处于变速器输出端或布置于后轴，P03表示P0和P3的组合。从统计表中可以看出，各种结构在国内外乘用或商用车中均得到广泛应用，相对来说P2在欧洲比较流行，行星排结构在日系和美系车辆中占主导地位，P03等组合结构在四驱车辆中应用较为普遍、欧蓝德和标致3008均已实现量产。新能源车型选择应综合考虑结构复杂性、节油效果和成本增加，例如由通用、克莱斯勒和宝马联合开发的三行星排双模系统，尽管节油效果较好，但由于结构复杂且成本较高，近十年间的市场表现不尽如人意。 ) u: C' J0 u5 } ; X" A0 g& t7 f% k9 B7 {# Z% ~1 F+ ]( W
( _+ Q$ Z1 L+ P! O5 o2 a$ l2、新能源汽车模块规划 6 K; |0 v" {& B% T# N * |9 R3 {1 I* r; Q0 q; U. e q5 H! x# |) T
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尽管新能源汽车分类复杂，但其中共用的模块较多，在开发过程中可采用模块化方法，共享平台、提高开发速度。总体上讲，整个新能源汽车可分为三级模块体系、如图2所示，一级模块主要是指执行系统，包括充电设备、电动附件、储能系统、发动机、发电机、离合器、驱动电机和齿轮箱。二级模块分为执行系统和控制系统两部分，执行部分包括充电设备的地面充电机、集电器和车载充电机，储能系统的单体、电箱和PACK，发动机部分的气体机、汽油机和柴油机，发电机的永磁同步和交流异步，离合器中的干式和湿式，驱动电机的永磁同步和交流异步，齿轮箱部分的有级式自动变速器(包括AMT、AT和DCT等)、行星排和减速齿轮；二级模块的控制系统包括BMS、ECU、GCU、CCU、MCU、TCU和VCU，分别表示电池管理系统、发动机电子控制单元、发电机控制器、离合器控制单元、电机控制器、变速器控制系统和整车控制器。三级模块体系中，包括电池单体的功率型和能量型，永磁和异步电机的水冷和风冷形式，控制系统的三级模块主要包括硬件、底层和应用层软件# ~1 R- Q1 F* V$ A) p! w' Z7 H
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图2 三级模块体系4 C3 ?- l, @9 S$ U& [3 @2 j4 \- p! E
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根据功能和控制的相似性，三级模块体系的部分模块可组成纯电动(含增程式)、插电并联混动和插电混联混动三种平台架构，例如纯电动(含增程式)由充电设备、电动附件、储能系统、驱动电机和齿轮箱组成。各平台模块的通用性较强，采用平台和模块的开发方法，可共享核心部件资源，提升新能源系统的安全性和可靠性，缩短周期、降低研发及采购成本.+ h4 o) \0 r7 z: f) B6 y. l& x
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. r' E& b" K; u' L8 Z$ \8 e ( N, ~/ C6 \$ { d# H3、新能源三大核心技术& J4 D3 Y& u7 N$ r+ D# I
2 M) c# h U4 W $ ^4 C" N+ X; A. H! D; R , o/ h/ n; i7 A0 I s/ f5 y$ U在三级模块体系和平台架构中，整车控制器(VCU)、电机控制器(MCU)和电池管理系统(BMS)是最重要的核心技术，对整车的动力性、经济性、可靠性和安全性等有着重要影响。 6 K D B- R3 z+ @/ B( O+ F6 t/ q6 ^# c+ `9 L1 l
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$ _# r, A' I: `3.1VCU ; K& W! p- N" L' P: c" ]: s- I" } 5 l# ?; X- T9 Q5 v" G# a3 yVCU是实现整车控制决策的核心电子控制单元，一般仅新能源汽车配备、传统燃油车无需该装置。VCU通过采集油门踏板、挡位、刹车踏板等信号来判断驾驶员的驾驶意图；通过监测车辆状态(车速、温度等)信息，由VCU判断处理后，向动力系统、动力电池系统发送车辆的运行状态控制指令，同时控制车载附件电力系统的工作模式；VCU具有整车系统故障诊断保护与存储功能。 9 S6 @ m v. ^0 t # F. U3 U# B6 N4 B0 l2 `) f: d4 [! k3 y I* m
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底层软件以AUTOSAR汽车软件开放式系统架构为标准，达到电子控制单元(ECU)开发共平台的发展目标，支持新能源汽车不同的控制系统；模块化软件组件以软件复用为目标，以有效提高软件质量、缩短软件开发周期。 * W F4 T1 C1 l b! J + ]* h2 O% X4 ?9 s, E; p: ?' S* ?% O$ _8 `2 r* F
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* Z& f% b) F- J5 h( W应用层软件按照V型开发流程、基于模型开发完成，有利于团队协作和平台拓展；采用快速原型工具和模型在环(MIL)工具对软件模型进行验证，加快开发速度；策略文档和软件模型均采用专用版本工具进行管理，增强可追溯性；驾驶员转矩解析、换挡规律、模式切换、转矩分配和故障诊断策略等是应用层的关键技术，对车辆动力性、经济性和可靠性有着重要影响。9 s8 a2 f! r5 t1 S' l) w
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表2为世界主流VCU供应商的技术参数，代表着VCU的发展动态。8 E4 V! t# o' k: a I$ \
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6 r( r9 T9 L5 F5 x 4 y4 A# @: @* n. D表2 VCU技术参数& W0 T& S5 I1 @ Y) t; T
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作为汽车电子国际领先厂商，飞思卡尔将在2015慕尼黑上海电子展上展示更多关于汽车电子的具体应用与技术，欢迎大家届时参观了解。: }8 n I7 _2 R% B9 j
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MCU是新能源汽车特有的核心功率电子单元，通过接收VCU的车辆行驶控制指令，控制电动机输出指定的扭矩和转速，驱动车辆行驶。实现把动力电池的直流电能转换为所需的高压交流电、并驱动电机本体输出机械能。同时，MCU具有电机系统故障诊断保护和存储功能。 $ T3 k, m6 r; ?# X; d& x, F+ g" [+ R% V$ o* o7 n2 S
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MCU由外壳及冷却系统、功率电子单元、控制电路、底层软件和控制算法软件组成，具体结构如图4所示。 , S# N$ |( |+ M& s4 b; a4 v }' a b; M& I! f! a- Q
) d7 s+ G# x3 \! V 9 S# e0 M ?# S$ v# S. E I- g" k) y1 s/ L: e1 ] 2 X- e% c; l0 H图4 MCU组成 , U/ L3 Y% f: a& R5 Y R: Q0 R% A7 ^# u
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! ^6 r/ e s; [* N4 t f0 aMCU硬件电路采用模块化、平台化设计理念(核心模块与VCU同平台)，功率驱动部分采用多重诊断保护功能电路设计，功率回路部分采用汽车级IGBT模块并联技术、定制母线电容和集成母排设计；结构部分采用高防护等级、集成一体化液冷设计。" f' F/ r8 q$ r0 ^* e, f3 }
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与VCU类似，MCU底层软件以AUTOSAR开放式系统架构为标准，达到ECU开发共同平台的发展目标，模块化软件组件以软件复用为目标。 ( F' z1 P& @, M" K) p 5 T4 L! k9 t" J7 G; ] % q* a1 \6 i3 M, J : D. i, H, H3 \& S
1 X+ p2 m" B: N& p # i6 |- H: W* { , {8 c5 Z: P5 L. i 3 v8 R9 A4 {' n表5 电池和充电参数& _* u' h6 Y0 A' v" M9 i/ m
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特斯拉具有5种充电方式，采用普通110/220V市电插座充电，30小时充满；集成的10kW充电器，10小时充满；集成的20kW充电器，5小时充满；一种快速充电器可以装在家庭墙壁或者停车场，充电时间可缩短为5小时； 45分钟能充80%的电量、且电费全免，这种快充装置仅在北美市场比较普遍。+ \& s! q' S7 F+ i) m/ C$ f
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特斯拉使用太阳能电池板遮阳棚的充电站，既可以抵消能源消耗又能够遮阳。与在加油站加油需要付费不同，经过适当配置的 MODEL S 可以在任何开放充电站免费充电。, f3 {$ J, p# M: X4 U
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特斯拉充电技术特点可总结如下两点：1)特斯拉充电站加入了太阳能充电技术，这一技术使充电站尽可能使用清洁能源，减少对电网的依赖，同时也减少了对电网的干扰，国内这一技术也能实现。 2)特斯拉充电时间短也不足为奇，特斯拉的充电机容量大90~120kWh，充电倍率0.8C，跟普通快充一样，并没有采用更大的充电倍率，所以不会影响电池寿命；20分钟充到40%，就能满足续航要求，主要原因是电池容量大。 3 q3 G% @) s0 F/ s3 G$ @ ~, u( G; h: }5 `) S. a; R/ v 3 g5 ?4 F$ a. E2 w 0 t7 w: t- T9 ]0 N
' ]3 l+ V6 q @7 ]1 L7 w4 n0 w4.2充电解决方案6 M8 I) Y5 m0 F% n& b5 N' p
$ a& g R( u1 X, a! Y有一种可参考的新能源汽车充电解决方案，充电系统组成为：配电系统(高压配电柜、变压器、无功补偿装置和低压开关柜)、充电系统(充电柜和充电机终端)以及储能系统(储能电池与逆变器柜)。无功补偿装置解决充电系统对电网功率因数影响，充电柜内充电机一般都具备有源滤波功能、解决谐波电流和功率因数问题。储能电池和逆变器柜解决老旧配电系统无法满足充电站容量要求、并起到削峰填谷作用，在不充电时候进行储能，大容量充电且配电系统容量不足时释放所储能量进行充电。如果新建配电系统容量足够，储能电池和逆变器柜可以不选用。风力发电和光伏发电为充电系统提供清洁能源，尽量减少从电网取电。 + Y7 B. k. R, P. C3 m" k! t1 L- t4 z: o! x