【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，對標特斯拉，因而該公司的動向在中國備受關(guān)注。在今年的美國CES展上，F(xiàn)F展示了第一款電動概念車Zero1，同時公布了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)方案相當自信。據(jù)雷鋒網(wǎng)報道，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)實際需要增減電池串。因此，底盤可以自由伸縮，電機驅(qū)動組成的模塊可以根據(jù)車型的軸距來前后滑動，工程師可以此來設(shè)計不同的汽車車型，比如轎車、跨界車和SUV皮卡。因為這種底盤設(shè)計，F(xiàn)F有三種電機的安裝方式：前電機驅(qū)動、后電機驅(qū)動以及雙電機驅(qū)動。

其實，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，從一個基本產(chǎn)品平臺衍生出不同的車型。根據(jù)驅(qū)動輪的位置不同，車型可以分為前輪驅(qū)動、后輪驅(qū)動以及四輪驅(qū)動。根據(jù)使用特點不同，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，以及電機的相對位置來實現(xiàn)類似于傳統(tǒng)汽車的驅(qū)動方式。

再說電池數(shù)量的增減，這也是電動汽車常用的設(shè)計。通過多個電池的串聯(lián)或并聯(lián)，可以改善電動車的續(xù)航里程或者動力性能。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。

在電動車上實現(xiàn)類似于傳統(tǒng)汽車的驅(qū)動方式這種做法是很有必要的，也是理所當然的。這樣做的第一個優(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)適用于電動車的底盤控制技術(shù)。另外一個優(yōu)勢就是可以為電動車的駕駛?cè)颂峁﹤鹘y(tǒng)汽車的駕駛體驗。

VPA技術(shù)不是在電動車上實現(xiàn)類似傳統(tǒng)汽車驅(qū)動方式的唯一途徑。

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)動電機的位置來實現(xiàn)類似傳統(tǒng)汽車的驅(qū)動方式。

當然，在電動汽車上實現(xiàn)傳統(tǒng)的汽車驅(qū)動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。但是對于FF，這不是唯一的挑戰(zhàn)，也不是最重要的挑戰(zhàn)。

因為VPA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。

使用多個電池模塊組成一個電池組，最好是各個電池模塊及整個電池組的充、放電特征要完全一致，這就需要控制品質(zhì)的一致性。每一個電池具有自己的特征，完全實現(xiàn)一致性對于電池廠家來說是個很大的挑戰(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，而一個電池損壞之后，可能出現(xiàn)多米諾骨牌式的電池損壞，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。為了對多個電池的使用進行優(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)雜的計算機軟硬件測控系統(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%），因此電動汽車的控制系統(tǒng)一定要及時掌握對電池的充電狀態(tài)，并能夠做出及時準確的調(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)上才能對電動汽車用電進行管理，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，這是一個復(fù)雜的并不明確對應(yīng)的關(guān)系。而是一個經(jīng)驗公式，隨著電池的不同而不同。并且，這不能在電池工廠中來實現(xiàn)，只能在使用電動車的過程中來實現(xiàn)。

總起來說，電動車電池管理系統(tǒng)要實現(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)都要進行檢測。根據(jù)上述數(shù)據(jù)，準確估測電池充電狀態(tài)，使電池的充電量值保持在30%~70%。

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

3、通過風扇等冷卻系統(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、一致性補償功能。當電池之間有差異時，有一定措施進行補償，保證電池組性能更強，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。為了保證每個電池都可以單獨充電，需要設(shè)計有旁路分流電路，這樣可以減緩電池老化的進度。

在電動汽車上實現(xiàn)電池管理的難點和關(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，即準確估計每塊電池的電量狀態(tài)。而這個數(shù)學(xué)模型對于每個電池都是不同的，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)驗的電池管理系統(tǒng)，需要更長的時間。而建立這一系統(tǒng)的過程，也是電池壽命受損的過程。

因為采用多個電池的靈活性帶來一系列的挑戰(zhàn)，相信FF已經(jīng)進行過權(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)定型后準備進行量產(chǎn)的試裝車，而FF已經(jīng)準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)有了在工廠中進行生產(chǎn)的車型，這才應(yīng)該是FF副總裁自信心的來源。

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

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