在汽車系列的最後，我們分兩期為大家介紹電動新能源汽車的技術特點和投資機會。早在年初《週期系列鈷中》我們就仔細介紹過發展新能源汽車實現中國汽車製造業彎道超車的重要性。如今中美貿易摩擦也讓我們更清楚的認識到只有把核心技術掌握在自己手中，才能真正掌握競爭和發展的主動權。中興通訊作為5g技術的領先者，國家重點發展方向的龍頭企業，竟然在美國技術制裁面前顯得如此無力，不由得細思恐極。經過30年的發展，我國通信行業仍然受制於人，關鍵芯片連替代產品都找不到，講起來略帶一絲憂傷。當然，通信行業並不是唯一的風險點，我國汽車工業同樣脆弱。我國自主汽車品牌目前還停留在中低檔汽車的價格戰中，面對未來進口汽車降稅的大趨勢，價格競爭只怕會越發激烈。不過對於我國更加致命的是石油的缺口。我國是多煤，貧油，少氣的國家，超過67%的原油依賴進口，2017年達到了4.2億噸，這其中接近80%要通過馬六甲海峽。未來一旦發生區域衝突，原油海運進口被切斷，單靠俄羅斯的輸油管線並不能滿足我們所有的需求。站在國家戰略安全的角度，發展電動汽車顯得尤為重要。我們既可以通過新能源汽車的發展完成產業升級，又可以擺脫對汽油的依賴。未來一旦原油出現短缺，我國汽車工業依靠煤炭發電依舊可以生存下去。宏觀背景分析完後，我們回到本篇文章的主題，電動新能源汽車的技術特點。
電動汽車與傳統內燃機汽車雖然原理上有很大不同，但歸根結底依舊可以分為儲能單元和驅動單元兩部分。電動汽車採用動力電池系統取代了油箱來儲能，因此增加了電池管理系統。電動汽車採用了電機取代內燃機來驅動車輛，因此電機控制器代替了發動機控制器。對於傳統內燃機車輛來說，從駕駛意圖的獲取到能源的供給再到能量的轉化，都由發動機控制器來完成。對於電動汽車來說能量的控制管理由電池管理系統控制器完成，能量的轉化則由電機控制器來控制，而其餘的綜合協調控制由整車控制器來實現。因此在電動汽車架構中，整車控制器（VCU）、電機控制器（MCU）和電池管理系統（BMS）是最重要的核心技術。
整車控制器（VCU）
整車控制器是實現整車控制決策的核心電子控制單元，相當於電動汽車的大腦。作為電動汽車上的運行平臺，車輛駕駛的平順性、能耗經濟性、以及運行可靠性都與整車控制器的有效控制息息相關。整車控制器採集電機控制系統信號、加速踏板信號、制動踏板信號及其他部件信號，根據駕駛員的駕駛意圖綜合分析並作出響應判斷後，監控下層的各部件控制器的動作，對汽車的正常行駛、電池能量的制動回饋、網絡管理、故障診斷與處理、車輛狀態監控等功能起著關鍵作用。
整車控制器結構上，由金屬殼體和PCB線路板組成。功能上由主控芯片及其周邊的時鐘電路、復位電路、預留接口電路和電源模塊組成最小系統。在最小系統以外，一般還配備數字信號處理電路，模擬信號處理電路，頻率信號處理電路，通訊接口電路。整車控制器的技術開發分為軟、硬件兩個部分。整車控制器軟件是我國的強項，一般由整車廠自主研發。硬件部分設計也不成問題，但由於我國芯片集成力量比較薄弱，大部分企業推出量產電動汽車產品時依舊需要使用國外整車控制器硬件供應商。主控芯片性能和系統集成度，是國內廠商提升性能的主要瓶頸。
不過綜合而言，整車控制器領域與國外先進企業並不存在明顯的技術差距，作為電動汽車核心零部件，國內車企大多可以自主研發生產整車控制器及系統設計，國內諸如比亞迪、長安、上汽、宇通、金龍等企業均為自己配套，只有部分產品及零部件通過外購。
電機控制器（MCU）
電機控制器，作為電動汽車的核心部件之一，決定了電動汽車的動力性能。它從整車控制器獲得整車的需求，從動力電池包獲得電能，經過自身逆變器的調製，獲得控制電機需要的電流和電壓，提供給電動機，使得電機的轉速和轉矩滿足整車的要求。電機控制器是通過控制電機按照設定的方向、速度、角度、響應時間進行工作的集成電路。在電動車輛中，電機控制器的功能是根據檔位、油門、剎車等指令，將動力電池所存儲的電能轉化為驅動電機所需的電能，來控制電動車輛的啟動運行、進退速度、爬坡力度等行駛狀態，或者將幫助電動車輛剎車，並將部分剎車能量存儲到動力電池中。
電機控制器由如下幾部分組成：
1、電子控制模塊（Electronic Controller）包括硬件電路和相應的控制軟件。硬件電路主要包括微處理器及其最小系統、對電機電流，電壓，轉速，溫度等狀態的監測電路、各種硬件保護電路，以及與整車控制器、電池管理系統等外部控制單元數據交互的通信電路。控制軟件根據不同類型電機的特點實現相應的控制算法。
2、驅動器（Driver）將微控制器對電機的控制信號轉換為驅動功率變換器的驅動信號，並實現功率信號和控制信號的隔離。
3、功率變換模塊（Power Converter ）對電機電流進行控制。
電動發動機最大的優點就是效率高。傳統內燃機先由化石燃料轉化為熱能，再由熱能轉化為動能推動氣缸使汽車前進。而電動汽車直接把電能轉換為動能，簡單的說因為轉化過程少所以效率更高，理論上可以使得汽車達到更高的速度。電動發動機的轉速主要由電機電流控制，我們可以通過控制電流，達到控制速度的作用，解決了傳統內燃機汽車中一大技術難點變速箱的研發。
國家電動汽車電驅動系統產業技術創新戰略聯盟秘書長上海電驅動股份有限公司副總經理張舟雲博士在“新能源客車技術與安全高峰論壇” 上表示，當前國內已經完全具備了滿足新能源汽車要求的驅動電機和電機控制器的研發和製造能力。在驅動電機方面，如功率密度、效率這些指標，和國外先進水平基本相當。目前國內電機控制器的功率密度水平和國外量產的產品比較存在差距主要體現在如芯片的研發技術、封裝材料和封裝工藝技術，和電機控制器的集成技術。
電池管理系統（BMS）
電池管理系統可以理解為電池管家，管理及維護各個電池單元，防止電池出現過充電和過放電，延長電池的使用壽命，監控電池的狀態。
BMS電池管理系統主要包括幾個功能：
(1)電池端電壓的測量
(2)單體電池均衡充電，使電池組中各個電池都達到均衡一致的狀態。
(3)電池組總電壓測量
(4)電池組總電流測量
(5)準確估測動力電池組的荷電狀態 (State of Charge，即SOC)，即電池剩餘電量，防止由於過充電或過放電對電池的損傷，
(6)動態監測動力電池組的工作狀態：在電池充放電過程中，實時採集電池組中的每塊電池的端電壓和溫度、充放電電流及電池包總電壓，防止電池發生過充電或過放電現象。
(7)實時數據顯示
(8)數據記錄及分析，同時挑選出有問題的電池，保持整組電池運行的可靠性和高效性。
(9)通訊組網功能
通常電池管理系統常包括檢測模塊與運算控制模塊。檢測模塊測量電池組信息，然後將這些信號傳給運算模塊進行處理發出指令。運算控制模塊是電池管理系統的大腦，包括硬件、基礎軟件、運行時環境(RTE)和應用軟件。應用軟件是其中的核心技術，包括電池狀態的估算算法和故障診斷以及保護兩部分。
特斯拉最大的優勢就是電池管理系統。 特斯拉雖然不具備電池生產能力，但涉及到複雜算法特別是電池並聯管理能力，明顯領先於國內新能源品牌。特斯拉管理的電池單體數高達7104組，在提供超長續航能力的同時，在整體防止熱失控和安全設計能力上，也處於領先地位。新能源汽車最大的軟肋就是續航能力，電池是消耗品，容量會逐漸減少，所以電池系統直接決定了汽車的保值率。直到如今，世界上仍然沒有一家供應商能夠做到高精度和高穩健性來保證電池工作的萬無一失，所以雖然在電池管理系統上我國有劣勢，但並非無法逾越。
汽車之家的創始人李想認為，電動新能源汽車並不具備技術壁壘，國外能做到的，我們也能做到。目前電動汽車三大核心技術中，我們有兩點軟肋。一是芯片和電氣元件.這是中國很多行業普遍面臨的問題。二就是電池管理系統。相關的複雜算法，隨著我國不斷增加投入，正在快速進步。如今我國新能源汽車已經可以達到400公里以上的續航能力，相信在不遠的未來，我們也可以達到世界領先水平。
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