在汽车系列的最后，我们分两期为大家介绍电动新能源汽车的技术特点和投资机会。早在年初《周期系列钴中》我们就仔细介绍过发展新能源汽车实现中国汽车制造业弯道超车的重要性。如今中美贸易摩擦也让我们更清楚的认识到只有把核心技术掌握在自己手中，才能真正掌握竞争和发展的主动权。中兴通讯作为5g技术的领先者，国家重点发展方向的龙头企业，竟然在美国技术制裁面前显得如此无力，不由得细思恐极。经过30年的发展，我国通信行业仍然受制于人，关键芯片连替代产品都找不到，讲起来略带一丝忧伤。当然，通信行业并不是唯一的风险点，我国汽车工业同样脆弱。我国自主汽车品牌目前还停留在中低档汽车的价格战中，面对未来进口汽车降税的大趋势，价格竞争只怕会越发激烈。不过对于我国更加致命的是石油的缺口。我国是多煤，贫油，少气的国家，超过67%的原油依赖进口，2017年达到了4.2亿吨，这其中接近80%要通过马六甲海峡。未来一旦发生区域冲突，原油海运进口被切断，单靠俄罗斯的输油管线并不能满足我们所有的需求。站在国家战略安全的角度，发展电动汽车显得尤为重要。我们既可以通过新能源汽车的发展完成产业升级，又可以摆脱对汽油的依赖。未来一旦原油出现短缺，我国汽车工业依靠煤炭发电依旧可以生存下去。宏观背景分析完后，我们回到本篇文章的主题，电动新能源汽车的技术特点。
电动汽车与传统内燃机汽车虽然原理上有很大不同，但归根结底依旧可以分为储能单元和驱动单元两部分。电动汽车采用动力电池系统取代了油箱来储能，因此增加了电池管理系统。电动汽车采用了电机取代内燃机来驱动车辆，因此电机控制器代替了发动机控制器。对于传统内燃机车辆来说，从驾驶意图的获取到能源的供给再到能量的转化，都由发动机控制器来完成。对于电动汽车来说能量的控制管理由电池管理系统控制器完成，能量的转化则由电机控制器来控制，而其余的综合协调控制由整车控制器来实现。因此在电动汽车架构中，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。
整车控制器（VCU）
整车控制器是实现整车控制决策的核心电子控制单元，相当于电动汽车的大脑。作为电动汽车上的运行平台，车辆驾驶的平顺性、能耗经济性、以及运行可靠性都与整车控制器的有效控制息息相关。整车控制器采集电机控制系统信号、加速踏板信号、制动踏板信号及其他部件信号，根据驾驶员的驾驶意图综合分析并作出响应判断后，监控下层的各部件控制器的动作，对汽车的正常行驶、电池能量的制动回馈、网络管理、故障诊断与处理、车辆状态监控等功能起着关键作用。
整车控制器结构上，由金属壳体和PCB线路板组成。功能上由主控芯片及其周边的时钟电路、复位电路、预留接口电路和电源模块组成最小系统。在最小系统以外，一般还配备数字信号处理电路，模拟信号处理电路，频率信号处理电路，通讯接口电路。整车控制器的技术开发分为软、硬件两个部分。整车控制器软件是我国的强项，一般由整车厂自主研发。硬件部分设计也不成问题，但由于我国芯片集成力量比较薄弱，大部分企业推出量产电动汽车产品时依旧需要使用国外整车控制器硬件供应商。主控芯片性能和系统集成度，是国内厂商提升性能的主要瓶颈。
不过综合而言，整车控制器领域与国外先进企业并不存在明显的技术差距，作为电动汽车核心零部件，国内车企大多可以自主研发生产整车控制器及系统设计，国内诸如比亚迪、长安、上汽、宇通、金龙等企业均为自己配套，只有部分产品及零部件通过外购。
电机控制器（MCU）
电机控制器，作为电动汽车的核心部件之一，决定了电动汽车的动力性能。它从整车控制器获得整车的需求，从动力电池包获得电能，经过自身逆变器的调制，获得控制电机需要的电流和电压，提供给电动机，使得电机的转速和转矩满足整车的要求。电机控制器是通过控制电机按照设定的方向、速度、角度、响应时间进行工作的集成电路。在电动车辆中，电机控制器的功能是根据档位、油门、刹车等指令，将动力电池所存储的电能转化为驱动电机所需的电能，来控制电动车辆的启动运行、进退速度、爬坡力度等行驶状态，或者将帮助电动车辆刹车，并将部分刹车能量存储到动力电池中。
电机控制器由如下几部分组成：
1、电子控制模块（Electronic Controller）包括硬件电路和相应的控制软件。硬件电路主要包括微处理器及其最小系统、对电机电流，电压，转速，温度等状态的监测电路、各种硬件保护电路，以及与整车控制器、电池管理系统等外部控制单元数据交互的通信电路。控制软件根据不同类型电机的特点实现相应的控制算法。
2、驱动器（Driver）将微控制器对电机的控制信号转换为驱动功率变换器的驱动信号，并实现功率信号和控制信号的隔离。
3、功率变换模块（Power Converter ）对电机电流进行控制。
电动发动机最大的优点就是效率高。传统内燃机先由化石燃料转化为热能，再由热能转化为动能推动气缸使汽车前进。而电动汽车直接把电能转换为动能，简单的说因为转化过程少所以效率更高，理论上可以使得汽车达到更高的速度。电动发动机的转速主要由电机电流控制，我们可以通过控制电流，达到控制速度的作用，解决了传统内燃机汽车中一大技术难点变速箱的研发。
国家电动汽车电驱动系统产业技术创新战略联盟秘书长上海电驱动股份有限公司副总经理张舟云博士在“新能源客车技术与安全高峰论坛” 上表示，当前国内已经完全具备了满足新能源汽车要求的驱动电机和电机控制器的研发和制造能力。在驱动电机方面，如功率密度、效率这些指标，和国外先进水平基本相当。目前国内电机控制器的功率密度水平和国外量产的产品比较存在差距主要体现在如芯片的研发技术、封装材料和封装工艺技术，和电机控制器的集成技术。
电池管理系统（BMS）
电池管理系统可以理解为电池管家，管理及维护各个电池单元，防止电池出现过充电和过放电，延长电池的使用寿命，监控电池的状态。
BMS电池管理系统主要包括几个功能：
(1)电池端电压的测量
(2)单体电池均衡充电，使电池组中各个电池都达到均衡一致的状态。
(3)电池组总电压测量
(4)电池组总电流测量
(5)准确估测动力电池组的荷电状态 (State of Charge，即SOC)，即电池剩余电量，防止由于过充电或过放电对电池的损伤，
(6)动态监测动力电池组的工作状态：在电池充放电过程中，实时采集电池组中的每块电池的端电压和温度、充放电电流及电池包总电压，防止电池发生过充电或过放电现象。
(7)实时数据显示
(8)数据记录及分析，同时挑选出有问题的电池，保持整组电池运行的可靠性和高效性。
(9)通讯组网功能
通常电池管理系统常包括检测模块与运算控制模块。检测模块测量电池组信息，然后将这些信号传给运算模块进行处理发出指令。运算控制模块是电池管理系统的大脑，包括硬件、基础软件、运行时环境(RTE)和应用软件。应用软件是其中的核心技术，包括电池状态的估算算法和故障诊断以及保护两部分。
特斯拉最大的优势就是电池管理系统。 特斯拉虽然不具备电池生产能力，但涉及到复杂算法特别是电池并联管理能力，明显领先于国内新能源品牌。特斯拉管理的电池单体数高达7104组，在提供超长续航能力的同时，在整体防止热失控和安全设计能力上，也处于领先地位。新能源汽车最大的软肋就是续航能力，电池是消耗品，容量会逐渐减少，所以电池系统直接决定了汽车的保值率。直到如今，世界上仍然没有一家供应商能够做到高精度和高稳健性来保证电池工作的万无一失，所以虽然在电池管理系统上我国有劣势，但并非无法逾越。
汽车之家的创始人李想认为，电动新能源汽车并不具备技术壁垒，国外能做到的，我们也能做到。目前电动汽车三大核心技术中，我们有两点软肋。一是芯片和电气元件.这是中国很多行业普遍面临的问题。二就是电池管理系统。相关的复杂算法，随着我国不断增加投入，正在快速进步。如今我国新能源汽车已经可以达到400公里以上的续航能力，相信在不远的未来，我们也可以达到世界领先水平。
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