新能源汽車(chē)三電系統(tǒng)培訓(xùn)教材

2018中瀾新能源汽車(chē)研究中心Zhanglancapital中瀾投資新能源汽車(chē)技術(shù)培訓(xùn)三電系統(tǒng)培訓(xùn)新能源汽車(chē)區(qū)別于傳統(tǒng)車(chē)最核心的技術(shù)是“三電”，包括電驅(qū)動(dòng)，電池，電控。新能源汽車(chē)三電系統(tǒng)一、動(dòng)力電池Zhanglancapital中瀾投資動(dòng)力電池概述電池是與化學(xué)、機(jī)械工業(yè)、電子控制等相關(guān)的一個(gè)行業(yè)。電池的關(guān)鍵在電芯，電芯最重要的材料便是正負(fù)極、隔膜、電解液。正極材料廣為熟知的有磷酸鐵鋰、鈷酸鋰、錳酸鋰、三元、高鎳三元。動(dòng)力電池是非常“年輕”的產(chǎn)品，1996年通用推出EV-1采用的是鉛酸電池，它是現(xiàn)代電動(dòng)汽車(chē)架構(gòu)雛形從鉛酸電池到日系混動(dòng)的鎳氫電池，再到現(xiàn)在流行的鋰電池，也才20多年。從第四批《新能源汽車(chē)推廣應(yīng)用推薦車(chē)型目錄》新能源乘用車(chē)配置電池來(lái)看，32款車(chē)型采用了17家企業(yè)的電池，其中16家是電池廠商，另外一家是長(zhǎng)安新能源的，這說(shuō)明其它乘用車(chē)的動(dòng)力電池直接外購(gòu)，包括電芯、電池組與電池管理系統(tǒng)等。大部分自主品牌主機(jī)廠都沒(méi)有自己的電芯與電池組設(shè)計(jì)能力大部分自主品牌主機(jī)廠都沒(méi)有自己的電芯與電池組設(shè)計(jì)能力跨國(guó)車(chē)企，雖然沒(méi)有自己的電芯，但是它們卻堅(jiān)持自己設(shè)計(jì)生產(chǎn)電池組件與管理系統(tǒng)，這是為了加強(qiáng)動(dòng)力電池的核心競(jìng)爭(zhēng)力。與大多自主品牌的差別是，即使不采用這家的電芯，它們可以換個(gè)電芯品牌照樣能夠設(shè)計(jì)電池組，核心技術(shù)還是掌握在自己手里動(dòng)力電池的趨勢(shì)目前動(dòng)力電池中，鎳氫電池面臨淘汰，鉛酸電池全憑保有量在支撐，故目前以鋰電池最為主要。先介紹幾個(gè)重要概念汽油與電池能量密度的差別能量密度方面電池肯定不如汽油，但是究竟差別多大呢？一箱50L的汽油可以大概跑600km,續(xù)航同樣里程的電動(dòng)車(chē)需要多少電池呢？鋰動(dòng)力電池的種類(lèi)四類(lèi)鋰電池的主要性能指標(biāo)差別下表列出了四類(lèi)鋰電池的主要性能指標(biāo)差別。從表中可以看出，四類(lèi)電池各有優(yōu)劣。那各汽車(chē)廠商究竟是憑什么選擇其中某種電池呢？哪種電池又將是未來(lái)的主流呢？哪種鋰電池適合新能源汽車(chē)數(shù)碼電子產(chǎn)品對(duì)鋰電池安全性要求不高，鈷酸鋰電池最合適3C領(lǐng)域，特斯拉敢于使用此類(lèi)電池也是未來(lái)得到超強(qiáng)的續(xù)航能力，但是同時(shí)其安全性能要打些折扣。錳酸鋰電池因其不偏不倚的特征贏得動(dòng)力電池最大的市場(chǎng)占有率，雖然其能量密度不如鈷酸鋰和三元鋰，但其他綜合性能相當(dāng)出色如果不是較低的能量密度限制了磷酸鐵鋰電池，其真的有可能成為動(dòng)力電池中的霸主。安全性能和壽命這兩個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)都是頂尖的如果說(shuō)國(guó)內(nèi)把鋰電池的發(fā)展重心放在了磷酸鐵鋰電池上，國(guó)際動(dòng)力鋰電池行業(yè)的新星非三元鋰電池莫屬，比鈷酸鋰電池更高的能量密度，成本低于鈷酸鋰電池，安全性也相當(dāng)可靠不同車(chē)企對(duì)于動(dòng)力鋰電池的選擇動(dòng)力電池發(fā)展趨勢(shì)各類(lèi)鋰電池及其代表車(chē)型數(shù)據(jù)電池管理系統(tǒng)總結(jié)二、電驅(qū)系統(tǒng)Zhanglancapital中瀾投資電驅(qū)系統(tǒng)構(gòu)成電驅(qū)由三部分構(gòu)成：傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、電機(jī)、逆變器。目前國(guó)內(nèi)外電動(dòng)車(chē)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)都是單機(jī)減速，即沒(méi)有離合、沒(méi)有變速。未來(lái)各電動(dòng)車(chē)企業(yè)將會(huì)在傳動(dòng)機(jī)構(gòu)上增加復(fù)雜性，同時(shí)降低對(duì)電機(jī)、電機(jī)變阻器的需求，即提高性能，降低成本。電機(jī)由三部分組成：定子、轉(zhuǎn)子、殼體，電機(jī)技術(shù)的關(guān)鍵點(diǎn)在定子、轉(zhuǎn)子。轉(zhuǎn)子即新能源汽車(chē)的主驅(qū)動(dòng)電機(jī)，它承擔(dān)了與新能源汽車(chē)運(yùn)動(dòng)相關(guān)的所有功能。新能源汽車(chē)的電機(jī)有正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)，正轉(zhuǎn)即為向前行駛，反轉(zhuǎn)即為倒車(chē)。

新能源汽車(chē)在正轉(zhuǎn)加速行駛過(guò)程中，電機(jī)為負(fù)扭矩，扭矩的精確意味著新能源汽車(chē)加速速度的快慢。當(dāng)扭矩產(chǎn)生誤差時(shí)，需要電機(jī)來(lái)完成的新能源汽車(chē)加速，里程數(shù)則轉(zhuǎn)變?yōu)樾枰耐饶芰康碾姵貋?lái)完成，而電池的成本相比電機(jī)較大，因此新能源汽車(chē)電機(jī)的效率和性能至關(guān)重要。汽車(chē)專(zhuān)用點(diǎn)擊驅(qū)動(dòng)系類(lèi)別直流電機(jī)感應(yīng)電機(jī)永磁電機(jī)電池管理系統(tǒng)逆變器是把直流電轉(zhuǎn)變成交流電的設(shè)備，若一臺(tái)電動(dòng)汽車(chē)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，這意味著同樣電流進(jìn)行充電，充電功率可以等比例放大，即充電時(shí)間會(huì)縮短。若提高逆變器的支持電壓，則相應(yīng)的充電時(shí)逆變器產(chǎn)生的熱量會(huì)變多，那么就需要解決逆變器中IGBT模塊的散熱問(wèn)題，這是提高充電效率的關(guān)鍵問(wèn)題，目前日本豐田對(duì)此研究較深入，例如其加硅碳技術(shù)的應(yīng)用。二、電控系統(tǒng)Zhanglancapital中瀾投資電控系統(tǒng)概述新能源汽車(chē)電機(jī)、電控系統(tǒng)作為傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)(變速箱)功能的替代，其性能直接決定了電動(dòng)汽車(chē)的爬坡、加速、最高速度等主要性能指標(biāo)。同時(shí)，電控系統(tǒng)面臨的工況相對(duì)復(fù)雜：需要能夠頻繁起停、加減速，低速/爬坡時(shí)要求高轉(zhuǎn)矩，高速行駛時(shí)要求低轉(zhuǎn)矩，具有大變速范圍；混合動(dòng)力車(chē)還需要處理電機(jī)啟動(dòng)、電機(jī)發(fā)電、制動(dòng)能量回饋等特殊功能。電控方面，對(duì)于一般的主機(jī)廠來(lái)說(shuō)，真正掌握的只有整車(chē)控制器，新能源汽車(chē)整車(chē)控制器與傳統(tǒng)汽車(chē)的整車(chē)控制器差別并不是很大，它的成熟度也比較高。電控系統(tǒng)的特殊要求電機(jī)的能耗直接決定了固定電池容量情況下的續(xù)航里程。電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)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：1、驅(qū)動(dòng)電機(jī)要有更高的能量密度，實(shí)現(xiàn)輕量化、低成本，適應(yīng)有限的車(chē)內(nèi)空間，同時(shí)要具有能量回饋能力，降低整車(chē)能耗；2、驅(qū)動(dòng)電機(jī)同時(shí)具備高速寬調(diào)速和低速大扭矩，以提供高啟動(dòng)速度、爬坡性能和高速加速性能；3、電控系統(tǒng)要有高控制精度、高動(dòng)態(tài)響應(yīng)速率，并同時(shí)提供高安全性和可靠性。電機(jī)電控系統(tǒng)作為新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)鏈的重要一環(huán)，其技術(shù)、制造水平直接影響整車(chē)的性能和成本。目前，國(guó)內(nèi)在電機(jī)、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(shí)產(chǎn)權(quán)的整車(chē)企業(yè)和零部件企業(yè)仍是少數(shù)。二、總結(jié)Zhanglancapital中瀾投資總結(jié)通過(guò)上面分析可以看出，絕大部分自主品牌僅掌握了整車(chē)控制器與三電集成技術(shù)，對(duì)三電零部件技術(shù)卻仍是處于沒(méi)有進(jìn)門(mén)的階段，畢竟不是一個(gè)領(lǐng)域，技術(shù)不是一蹴而就的。而合資品牌方面，沒(méi)有電芯是它們唯一的軟肋，但是通過(guò)