新能源汽車三電系統(tǒng)詳解(圖文并茂)

新能源汽車三電系統(tǒng)詳解(圖文并茂)新能源汽車與傳統(tǒng)車最大的不同在于“三電”技術(shù)，即電驅(qū)動、電池和電控。其中，電池是電動汽車的能量來源，其重要材料包括正負(fù)極、隔膜和電解液。目前，鋰電池是動力電池的主流，而鎳氫電池已經(jīng)面臨淘汰，鉛酸電池則憑借保有量繼續(xù)支撐。從第四批新能源汽車推廣應(yīng)用推薦車型目錄來看，大部分乘用車的動力電池都是直接外購的，只有少數(shù)跨國車企會自主設(shè)計(jì)生產(chǎn)電池組件與管理系統(tǒng)，以加強(qiáng)核心競爭力。盡管自主品牌主機(jī)廠缺乏自己的電芯與電池組設(shè)計(jì)能力，但跨國車企卻堅(jiān)持自主設(shè)計(jì)生產(chǎn)電池組件與管理系統(tǒng)，即使不采用自家的電芯，也能夠設(shè)計(jì)電池組，核心技術(shù)掌握在自己手里。不同種類的鋰電池各有優(yōu)劣，鈷酸鋰電池最適合3C領(lǐng)域的數(shù)碼電子產(chǎn)品，但其安全性能相對較差；錳酸鋰電池則贏得動力電池最大的市場占有率，能量密度雖不如鈷酸鋰和三元鋰，但其他綜合性能相當(dāng)出色。各汽車廠商選擇某種電池也是基于其性能指標(biāo)和自身需求的綜合考慮。雖然電池在能量密度方面不如汽油，但隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，電動汽車的續(xù)航能力也在不斷提升。磷酸鐵鋰電池在動力電池中表現(xiàn)出色，只是能量密度限制了其發(fā)展。如果沒有這個限制，它可能成為動力電池的霸主。它在安全性能和壽命方面表現(xiàn)出色，是頂尖的。國內(nèi)的鋰電池發(fā)展重心放在了磷酸鐵鋰電池上，而國際上的新星是三元鋰電池。它比鈷酸鋰電池具有更高的能量密度，成本低于鈷酸鋰電池，安全性也相當(dāng)可靠。不同的車企對動力鋰電池的選擇有自己的考慮，如下圖所示。電驅(qū)由傳動機(jī)構(gòu)、電機(jī)和逆變器三部分構(gòu)成。目前國內(nèi)外電動車的傳動機(jī)構(gòu)都是單機(jī)減速，未來各電動車企業(yè)將會在傳動機(jī)構(gòu)上增加復(fù)雜性，同時降低對電機(jī)、電機(jī)變阻器的需求，即提高性能，降低成本。電機(jī)由定子、轉(zhuǎn)子和殼體三部分組成，其中轉(zhuǎn)子是新能源汽車的主驅(qū)動電機(jī)，承擔(dān)了與新能源汽車運(yùn)動相關(guān)的所有功能。電機(jī)的效率和性能對新能源汽車的加速速度和里程數(shù)都有影響。目前汽車專用點(diǎn)擊驅(qū)動系主要有三類：直流點(diǎn)擊驅(qū)動系、永磁同步電機(jī)驅(qū)動系、交流感應(yīng)點(diǎn)擊驅(qū)動系。逆變器是把直流電轉(zhuǎn)變成交流電的設(shè)備，如果一臺電動汽車的逆變器能支持較高電壓，則相應(yīng)的電壓充電流較大，功率較大，充電時間會縮短。但是提高逆變器的支持電壓會增加逆變器產(chǎn)生的熱量，需要解決散熱問題。目前日本豐田對此研究較深入，例如其加硅碳技術(shù)的應(yīng)用。電控是指控制電動汽車各個部件的電子控制系統(tǒng)。它可以控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速、扭矩和工作狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)電機(jī)的高效工作。同時，電控還可以控制電池的充放電狀態(tài)，保證電池的壽命和安全。電控系統(tǒng)的優(yōu)化可以提高電動汽車的性能和續(xù)航里程。新能源汽車的電機(jī)和電控系統(tǒng)是傳統(tǒng)發(fā)動機(jī)和變速箱的替代品，直接影響著電動汽車的主要性能指標(biāo)，如爬坡、加速和最高速度等。同時，電控系統(tǒng)需要應(yīng)對復(fù)雜的工況，如頻繁起停、加減速、低速/爬坡時需要高轉(zhuǎn)矩、高速行駛時需要低轉(zhuǎn)矩等，并具有大變速范圍?；旌蟿恿囘€需要處理電機(jī)啟動、電機(jī)發(fā)電和制動能量回饋等特殊功能。對于一般的主機(jī)廠來說，他們真正掌握的只有整車控制器。新能源汽車整車控制器與傳統(tǒng)汽車的整車控制器差別并不是很大，成熟度也比較高。電機(jī)的能耗直接決定了固定電池容量情況下的續(xù)航里程。因此，電動汽車驅(qū)動系統(tǒng)在負(fù)載要求、技術(shù)性能和工作環(huán)境上有特殊要求。驅(qū)動電機(jī)需要具備更高的能量密度，以實(shí)現(xiàn)輕量化、低成本和適應(yīng)有限的車內(nèi)空間。同時，驅(qū)動電機(jī)還需要具有能量回饋能力，以降低整車能耗。驅(qū)動電機(jī)還需要同時具備高速寬調(diào)速和低速大扭矩，以提供高啟動速度、爬坡性能和高速加速性能。電控系統(tǒng)需要具有高控制精度、高動態(tài)響應(yīng)速率，并同時提供高安全性和可靠性。電機(jī)電控系統(tǒng)是新能源汽車產(chǎn)業(yè)鏈的重要一環(huán)，其技術(shù)和制造水平直接影響整車的性能和成本。目前，國內(nèi)在電機(jī)和電控領(lǐng)域的自主化程度仍遠(yuǎn)落后于電池。部分電機(jī)電控核心組件，如IGBT芯片等，仍不具備完全自主生產(chǎn)能力。具備系統(tǒng)完整知識產(chǎn)權(quán)的整車企業(yè)和零部件企業(yè)仍是少數(shù)。絕大部分自主品牌僅掌握了整車控制器與三電集成技術(shù)，對三電零部件技術(shù)卻仍是處于沒有進(jìn)門的階段。而合資品牌方面，雖然沒有電芯是它們唯一的軟肋，但是通過自己設(shè)計(jì)電池組與電池管理系統(tǒng)，進(jìn)而掌握動力電池技術(shù)彌補(bǔ)了這個缺陷。