纯电动汽车的极致节能方案

姜磊 刘钦 张小波 张宾

【摘  要】主要介绍纯电动汽车极致节能方案，缓解用户对于纯电动汽车的续航里程焦虑。从舒适功能及辅助驾驶功能入手，通过限制或禁用控制器与之相关的大功率用电器功耗，以及从限制电机功率提高滑行能量回收与制动能量回收入手，降低整车能耗，以便达到降低整车能耗和提升续航能力的目的。

【关键词】纯电动汽车;动力;续航;能量回收;整车能耗

中图分类号：U469.72    文献标识码：A    文章编号：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，工程师，主要从事整车电子电气系统架构设计与研发工作。

伴随着新能源纯电动汽车的普及，用户对纯电动汽车智能化需求也在不断增加，整车厂在产品设计时，大多依靠增加相关电子零部件来实现功能配置的多样化。但动力电池能量密度及充电速率的技术仍然处于瓶颈期，给用户驾驶时带来的里程焦虑也在不断增加。为了区别于驾驶模式中的经济模式，引入了“极致节能模式”的概念及策略，一键操作，方便用户通过自己主观意愿，关闭行车中不必要的功能，降低部分舒适功能的功耗，以便降低用户的里程焦虑。

1  整车能耗概述

随着智能汽车功能越来越强大，整车模块越来越多，对应的功耗也成倍增加，通过对某中型纯电动汽车进行百公里能耗分析，发现现在低压用电器能耗占比已经达到15%，空调达到22%，车辆行驶动力只占67%;目前市场上的经济模式往往针对于驾驶模式，只对动力部分输出及能量回收入手，忽视了整车低压用电器能耗及空调能耗。本文将从低压用电器及空调入手，将极致节能运用在整车各个方面，期望能降低用户焦虑。

2  能耗分析

整车低压系统包括：灯光系统、车身附件系统、智能座舱系统、智能驾驶系统、空调系统等。

1）灯光系统包括近光灯、远光灯、日间行车灯、前雾灯、后雾灯、氛围灯、角灯、外后视镜照地灯、室内顶灯等其他功能。由于法规要求以及用户功能需求限制，在极致节能模式下只能禁用室内氛围灯。随着汽车内饰营造的豪华感越来越浓，以某中型轿车为例，整车配备10个氛围灯，每1个氛围灯大约0.85W，灯光系统预计将降低8.5W能耗。

2）车身附件系统包括车辆喇叭、车窗控制、胎压、座椅控制、方向盘控制、天窗控制等其他功能。但从能耗分析及影响驾驶体验入手，极致节能模式下将禁用方向盘加热、座椅通风加热、流媒体后视镜功能。以某中型轿车为例，流媒体内后视镜功耗约为6W，使用频率约占0.5;方向盘加热功耗约为60W，使用频率约占0.1;主副驾座椅通风加热功能约为120W，使用频率约为0.2，故车身附件系统将降低33W能耗。

3）智能座舱系统包括DMS（疲劳监测）、功放扬声器、VSD（生命体征检测）、麦克风、AVM（全景影像）等其他功能。从用户体验考虑入手，极致节能将禁用DMS（疲劳监测）、VSD（生命体征检测）、功放扬声器（控制音乐播放仅保留部分语音报警）。以某中型轿车为例，座舱控制器断开DMS摄像头电源约为6W，断开VSD雷达约10W，座舱控制器软件禁用蓝牙音乐及本地或网络音乐预计降低50W能耗，故智能座舱系统预计降低66W能耗。

4）智能驾驶系统由智能驾驶域控制器及其附属雷达及摄像头构成。某中型车配置有L2.9功能，其智能驾驶系统雷达及摄像头包括1个前毫米波雷达、1个激光雷达、12个泊车雷达、4个环视摄像头、4个侧视摄像头、1个AR摄像头及4个角雷达。在极致节能模式下，可由智能驾驶域控制器将其附属雷达及摄像头电源断开，降低300W能耗。

5）空调系统主要包括高压附件，能耗占比较大。以某中型车为例，制冷采用额定功率3kW的压缩机，采暖热泵及PTC工作测试功耗约为2.5kW。在极致节能模式下，为降低能耗但需保留适当的用户体验，可通过后期标定限制空调压缩机及PTC功率进行。

3  极致节能系统架构

极致节能模式由座舱域控制器CDC、车身控制器BCM、空调控制器ACM、智能驾驶控制器ADCU、整车控制器VCU、座椅控制器FSCM、方向盘控制器组成，其系统架构如图1所示。

1）座舱域控制器CDC作为极致节能模式主控制器，其功能主要有：①从车身控制器获取电源状态，用于判断整车是否处于上电状态;②依据用户操作，控制极致节能状态开启关闭，作为判断节能模式的使能判定条件;③发送极致节能模式开启、关闭指令以及各模块反馈状态进行用户提示、禁用提示;④控制关闭娱乐相关内容播放，并提示用户极致节能模式已开，将牺牲部分娱乐体验;⑤当用户开启极致节能模式后，监控整车SOC值，当车辆SOC值大于60%时，提示用户是否关闭极致节能模式。

2）智能驾驶控制器作为执行模块，接收座舱域控制器极致节能模式请求，关闭辅助驾驶相关功能及断开其下属传感器、摄像头供电，并反馈当前状态，待智能座舱域控制器结束极致节能指令，恢复之前功能并恢复传感器及摄像头供电。

3）车身控制器作为执行模块，接收座舱域控制器极致节能模式请求，关闭氛围灯及室内灯功能及断开其下属氛围灯灯头供电，并反馈当前状态，待智能座舱域控制器结束极致节能指令，恢复之前功能和氛围灯灯头供电。

4）座椅控制器作为执行模块，接收座舱域控制器极致节能模式请求，关闭座椅通风加热功能及断开其下属风扇、加热电阻供电，并反馈当前状态，待智能座舱域控制器结束极致节能指令，默认关闭座椅通风加热，待用户重启开启功能，并恢复风扇及加热电阻供电。

5）方向盘控制器作为执行模块，接收座舱域控制器极致节能模式请求，关闭方向盘加热功能，并反馈当前状态，待智能座舱域控制器结束极致节能指令，默认打开方向盘加热功能。

6）空调控制器作为执行模块，接收座舱域控制器极致节能模式请求，限制空调压缩机及PTC功率，并反馈当前状态，待智能座舱域控制器结束极致节能指令后，恢复压缩机及PTC工作功率。

7）VCU整车控制器作为执行模块，接收座舱域控制器极致节能模式，请求将进入ECO驾驶模式，并反馈当前整车SOC值，待智能座舱域控制器结束极致节能指令后保持ECO模式。

4  极致节能系统方案

智能座舱域控制器判断整车是否处于上电状态，若整车处于上电状态，用户在大屏上操作点击极致节能模式，大屏将跳出确认彈窗，提示用户将关闭氛围灯、限制空调功率、关闭智能辅助驾驶功能、关闭座椅通风加热等降低能耗以提升续航里程;用户点击确认后，座舱域控制器将在整车下发极致节能模式请求信号;空调控制器接收到进入极致节能模式后判断空调制冷、采暖功率是否超限制，若超出限制，将空调功率控制为最大限定值;座椅控制器接收到进入极致节能模式后判断座椅通风、加热、按摩是否开启，若功能开启将关闭相关功能;方向盘控制器收到进入极致节能模式后判断方向盘加热是否开启，若功能开启，将关闭相关功能;智能驾驶域控制器接收到进入极致节能模式后判断辅助驾驶功能是否开启，若功能开启，将关闭相关功能并断开相关传感器及摄像头电源。

智能座舱域控制器当接收到整车SOC值大于60%时，大屏将弹窗询问是否需关闭极致节能模式，若用户点击关闭极致节能模式，各执行模块接收到指令后将恢复之前禁用的功能。具体流程如图2所示。

5  总结

现有的技术方案中，为了降低整车能耗，用户需要将驾驶模式调整到经济模式，此时整车会通过以下两方面来降低整车能耗。第一，ECU控制电机扭矩输出，以此来限制电机的输出功率，结合电机功率-效率性能曲线进行动力标定，将电机的效率控制在最佳区间内，间接降低整车能耗。第二，提升滑行能量回收及制动能量回收等级，提高能源回收利用率，侧面降低整车能耗。可以看出，现有技术方案仅仅从降低整车高压部分能耗入手，整车厂未开发特殊的模式来降低整车低压部分能耗，用户若想降低低压部分功率器件的能耗，只能通过自己的经验进行识别判断，逐个关闭对应的功能，这样的方式用户操作起来非常繁琐，而且考虑到用户对整车功能的了解不如整车厂专业技术人员全面，极有可能进行大量操作后仍无法最大程度降低功耗，最终出现续驶里程无法满足客户需求的尴尬局面。

本方案由主机厂专业技术人员负责实施，在软件策略上针对低压大功耗的零部件所涉及的功能实现一键配置。专业技术人员罗列出用户行车过程中不必要的、不影响驾驶安全的功能，结合用户用车过程中可能遇到的所有场景进行充分分析，通过全方位的考虑，通过引入极致节能模式直接帮助用户绑定好相关功能。用户只需一键打开，即可实现对应功能的限制、禁用操作，在不影响驾驶安全的前提下，轻松达到最大限度降低整车低压功耗、提升续航里程的目的，以此来降低用户的使用焦虑。

参考文献：

[1] 杨文华，马欢欢，李岳. 电动汽车能耗预测与续驶里程研究[J]. 汽车实用技术，2022，47（21）：32-36.

[2] 陈清平，岳现杰，宁亮. 附件能耗对电动汽车续驶里程和能量消耗率的影响研究[J]. 内燃机与配件，2018（19）：3-5.

[3] 霍云龙，杨钫，王燕，等. 新能源汽车能耗测试评价规程比较研究[J]. 汽车文摘，2020（8）：11-14.

（编辑  凌  波）

收稿日期：2023-09-06

*基金项目：江西省重点研发计划项目（20212BBE51014）。