【編者按】今年的CES上，F(xiàn)F展示了首臺概念車，雷鋒網(wǎng)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采用的VPA，以此來窺探其技術(shù)路線。由于FF這款車透露出的消息不多，所以本文也只是作者作為業(yè)內(nèi)人士的一種觀察思考。如果你也是汽車行業(yè)內(nèi)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(biāo)特斯拉，因而該公司的動(dòng)向在中國備受關(guān)注。在今年的美國CES展上，F(xiàn)F展示了第一款電動(dòng)概念車Zero1，同時(shí)公布了Variable Platform Architecture（VPA）的技術(shù)方案。有些媒體把VPA譯為“變量平臺架構(gòu)”，但是譯為“可變平臺架構(gòu)”似乎更為合適。

FF的VPA技術(shù)究竟是什么？

FF副總裁Sampson對于VPA技術(shù)方案相當(dāng)自信。據(jù)雷鋒網(wǎng)報(bào)道，這一方案在底盤上采用的是電池串，與特斯拉使用一整塊大電池相比，更具靈活性，可根據(jù)實(shí)際需要增減電池串。因此，底盤可以自由伸縮，電機(jī)驅(qū)動(dòng)組成的模塊可以根據(jù)車型的軸距來前后滑動(dòng)，工程師可以此來設(shè)計(jì)不同的汽車車型，比如轎車、跨界車和SUV皮卡。因?yàn)檫@種底盤設(shè)計(jì)，F(xiàn)F有三種電機(jī)的安裝方式：前電機(jī)驅(qū)動(dòng)、后電機(jī)驅(qū)動(dòng)以及雙電機(jī)驅(qū)動(dòng)。

其實(shí)，對于汽車技術(shù)有所了解的人來說，VPA這一技術(shù)看上去是相當(dāng)熟悉的。

（FF可自由伸縮底盤）

傳統(tǒng)汽車的產(chǎn)品開發(fā)依據(jù)平臺化理念，從一個(gè)基本產(chǎn)品平臺衍生出不同的車型。根據(jù)驅(qū)動(dòng)輪的位置不同，車型可以分為前輪驅(qū)動(dòng)、后輪驅(qū)動(dòng)以及四輪驅(qū)動(dòng)。根據(jù)使用特點(diǎn)不同，可以分為轎車，跨界車與SUV等。這樣做可以節(jié)約開發(fā)時(shí)間，降低開發(fā)成本，并且由于在以后的生產(chǎn)中有很多零部件可以共用，還可以大幅降低生產(chǎn)成本。

FF的VPA技術(shù)顯然是從傳統(tǒng)汽車的平臺化開發(fā)理念衍生而來，并且以調(diào)整電池模塊的多少，以及電機(jī)的相對位置來實(shí)現(xiàn)類似于傳統(tǒng)汽車的驅(qū)動(dòng)方式。

再說電池?cái)?shù)量的增減，這也是電動(dòng)汽車常用的設(shè)計(jì)。通過多個(gè)電池的串聯(lián)或并聯(lián)，可以改善電動(dòng)車的續(xù)航里程或者動(dòng)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(jié)合起來，并且把這種方案做為一種新技術(shù)命名為VPA。

在電動(dòng)車上實(shí)現(xiàn)類似于傳統(tǒng)汽車的驅(qū)動(dòng)方式這種做法是很有必要的，也是理所當(dāng)然的。這樣做的第一個(gè)優(yōu)勢是可以繼續(xù)使用或者略加修改繼續(xù)使用傳統(tǒng)汽車成熟的底盤控制技術(shù)，如ABS、EBD、ESP、TCS、4WD、4WS、ABC等等，不必重新研發(fā)適用于電動(dòng)車的底盤控制技術(shù)。另外一個(gè)優(yōu)勢就是可以為電動(dòng)車的駕駛?cè)颂峁﹤鹘y(tǒng)汽車的駕駛體驗(yàn)。

VPA技術(shù)不是在電動(dòng)車上實(shí)現(xiàn)類似傳統(tǒng)汽車驅(qū)動(dòng)方式的唯一途徑。

可以設(shè)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(qū)動(dòng)電機(jī)的位置來實(shí)現(xiàn)類似傳統(tǒng)汽車的驅(qū)動(dòng)方式。

當(dāng)然，在電動(dòng)汽車上實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)的汽車驅(qū)動(dòng)方式將會遇到一定的挑戰(zhàn)。這種挑戰(zhàn)是一種傳統(tǒng)的挑戰(zhàn)，可以從傳統(tǒng)汽車技術(shù)上吸取經(jīng)驗(yàn)。但是對于FF，這不是唯一的挑戰(zhàn)，也不是最重要的挑戰(zhàn)。

因?yàn)閂PA技術(shù)，F(xiàn)F要比特斯拉面臨不同的或者說更多一種挑戰(zhàn)，這種更為關(guān)鍵的挑戰(zhàn)是由VPA技術(shù)電池的數(shù)量可增減這一技術(shù)特征帶來的。

FF面臨的挑戰(zhàn)有哪些？

• FF首先要面對的是電池技術(shù)這一挑戰(zhàn)，主要是每塊電池的一致性方面。

使用多個(gè)電池模塊組成一個(gè)電池組，最好是各個(gè)電池模塊及整個(gè)電池組的充、放電特征要完全一致，這就需要控制品質(zhì)的一致性。每一個(gè)電池具有自己的特征，完全實(shí)現(xiàn)一致性對于電池廠家來說是個(gè)很大的挑戰(zhàn)。如果不同特征的電池模塊使用相同的充放電控制電壓或電流，會造成這些參數(shù)可能不符合某些電池的特征，易于損壞，而一個(gè)電池?fù)p壞之后，可能出現(xiàn)多米諾骨牌式的電池?fù)p壞，影響電池壽命。

如果采用適用于性能最差的電池特征的充放電參數(shù)，將會造成整車性能的下降或者充電時(shí)間延長。特斯拉采用一整塊電池，在很大程度上回避了這一問題。為了對多個(gè)電池的使用進(jìn)行優(yōu)化管理，這就要使用電池管理系統(tǒng)了。

（FF電池組）

• FF要面對的下一個(gè)挑戰(zhàn)是電池管理系統(tǒng)技術(shù)挑戰(zhàn)。

電池管理系統(tǒng)是集監(jiān)測、控制與管理為一體的、復(fù)雜的計(jì)算機(jī)軟硬件測控系統(tǒng)。

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(dòng)汽車電池最佳的充電量范圍是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沖工作模式，大的電流脈沖很可能會造成電池過充電（超過80%）深放電（小于20%）甚至過放電（小于0%），因此電動(dòng)汽車的控制系統(tǒng)一定要及時(shí)掌握對電池的充電狀態(tài)，并能夠做出及時(shí)準(zhǔn)確的調(diào)整，這樣電池管理系統(tǒng)才能根據(jù)電池容量決定電池的充放電電流，從而實(shí)施控制。

根據(jù)各只電池容量的不同識別電池組中各電池間的性能差異，并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(zhǔn)確和可靠地獲得電池充電狀態(tài)是電池管理系統(tǒng)中最基本和最首要的任務(wù)，在此基礎(chǔ)上才能對電動(dòng)汽車用電進(jìn)行管理，特別是防止電池的過充電及過放電。

充電狀態(tài)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(nèi)阻、溫度等參數(shù)來推斷，這是一個(gè)復(fù)雜的并不明確對應(yīng)的關(guān)系。而是一個(gè)經(jīng)驗(yàn)公式，隨著電池的不同而不同。并且，這不能在電池工廠中來實(shí)現(xiàn)，只能在使用電動(dòng)車的過程中來實(shí)現(xiàn)。

總起來說，電動(dòng)車電池管理系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)以下功能：

1、在行駛過程中采集每塊電池的電壓和溫度、充放電電流及電池組總電壓等。由于電池組中的每塊電池在使用中的性能和狀態(tài)不一致，因而對每塊電池的電壓、電流和溫度數(shù)據(jù)都要進(jìn)行檢測。根據(jù)上述數(shù)據(jù)，準(zhǔn)確估測電池充電狀態(tài)，使電池的充電量值保持在30%~70%。

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

3、通過風(fēng)扇等冷卻系統(tǒng)和熱電阻加熱裝置使電池處于正常工作溫度范圍內(nèi)，防止過冷或過熱影響電池使用與壽命。

4、一致性補(bǔ)償功能。當(dāng)電池之間有差異時(shí)，有一定措施進(jìn)行補(bǔ)償，保證電池組性能更強(qiáng)，并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(gè)電池都可以單獨(dú)充電，需要設(shè)計(jì)有旁路分流電路，這樣可以減緩電池老化的進(jìn)度。

在電動(dòng)汽車上實(shí)現(xiàn)電池管理的難點(diǎn)和關(guān)鍵在于如何根據(jù)采集的每塊電池的電壓、溫度和充放電電流的歷史數(shù)據(jù)，建立確定每塊電池剩余能量的較精確的數(shù)學(xué)模型，即準(zhǔn)確估計(jì)每塊電池的電量狀態(tài)。而這個(gè)數(shù)學(xué)模型對于每個(gè)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(tǒng)要比單塊電池管理系統(tǒng)要復(fù)雜多了。多塊電池要建立來自于經(jīng)驗(yàn)的電池管理系統(tǒng)，需要更長的時(shí)間。而建立這一系統(tǒng)的過程，也是電池壽命受損的過程。

因?yàn)椴捎枚鄠€(gè)電池的靈活性帶來一系列的挑戰(zhàn)，相信FF已經(jīng)進(jìn)行過權(quán)衡，并且已經(jīng)有了相應(yīng)的技術(shù)措施，在電池管理系統(tǒng)技術(shù)上已經(jīng)有了突破。不過，F(xiàn)F并沒有在CES上公布其電池管理技術(shù)。

這次在CES上公布的Zero1只是一款概念車，還不是用于研發(fā)定型的工程樣車，更不是研發(fā)定型后準(zhǔn)備進(jìn)行量產(chǎn)的試裝車，而FF已經(jīng)準(zhǔn)備在拉斯維加斯北部建設(shè)300萬平方英尺的新工廠了。FF的當(dāng)務(wù)之急是拿出一款符合市場要求的，可以量產(chǎn)的車型。汽車行業(yè)存在對新車型保密的傳統(tǒng)，相信FF已經(jīng)有了在工廠中進(jìn)行生產(chǎn)的車型，這才應(yīng)該是FF副總裁自信心的來源。

當(dāng)然，VPA對于FF公司來說，也是很重要的，相當(dāng)于宣示了FF未來的技術(shù)路線，可以給顧客與投資人一個(gè)明確的承諾，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行技術(shù)積累與品牌傳播。

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