新能源汽車的核心：三電系統(tǒng)詳解

1、新能源汽車的核心：三電系統(tǒng)詳解新能源汽車區(qū)別于傳統(tǒng)車最核心的技術(shù)是“三電”，包括電 驅(qū)動(dòng)，電池，電控下面詳細(xì)講解一下三電基礎(chǔ)知識(shí)：斫雕.詼汽.午區(qū)別于傳統(tǒng)年用松匕的技術(shù)是“二電” . 郎：電馳，電池*電控&傳動(dòng)機(jī)構(gòu)-電驅(qū)電動(dòng)機(jī)逆變器三電-電池模組電池結(jié)構(gòu)系筑電氣系統(tǒng)J電控一、電池電池是與化學(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、鉆酸鋰、鎰酸鋰、三元、高鎮(zhèn)三元電池；由于車上還有一塊或召兩塊低壓電池*為了區(qū)分，將高壓 電池稱為動(dòng)力電池.這也是行業(yè)術(shù)語.與傳統(tǒng)汽車的油箱作用 類似.作為新選潦汽車陸&qu

2、ot;能量M來爆，動(dòng)力電池系統(tǒng)通舉由 電芯、電池組、電池營現(xiàn)系統(tǒng)、泠卻系統(tǒng)、高低玨線束、保護(hù) 外表、其它結(jié)構(gòu)件等構(gòu)成.引 前新熊源汽隼助力宅池汴場(chǎng),硝酸鐵鋰 電池與三元鋰麻 分天下，鈦酸鋰限鐳酸理應(yīng)再比例不高.對(duì)安全性要求更高的 電動(dòng)客車市場(chǎng)碗墩鐵鍥應(yīng)用更多.以295#t厘路機(jī)動(dòng)車輛生 產(chǎn)企業(yè)及產(chǎn)易公告電動(dòng)客年來看，229款純電夕客車產(chǎn)感布 197款選配卑輟鐵鋰,占比高達(dá)86%.三元鍥占比僅為0.4%*對(duì)維貴密度要求更高的乘用率市場(chǎng)，三無理占比更高.從 第四批新能源汽車推廣應(yīng)用推薦車型目錄中3之秋新能源 乘用車分析.使用三元電池的車型多達(dá)22敕.占比71 .白白%. 使用磷酸鐵鋰電池的車型達(dá)5

3、款，占比1工5%.動(dòng)力電池是非?！澳贻p”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)汽車架構(gòu)雛形，從鉛酸電池到日系混動(dòng)的銀氫電池，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推廣應(yīng)用推薦車型目錄»新能源乘用車配置電池來看，32款車型采用了 17家企業(yè)的電池，其中16家是電池廠商，另外一家是長安新能源的，這說明其它乘用車的動(dòng)力電池直接外購，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)廠都沒有自己的電芯與電池組設(shè)計(jì)能力純電動(dòng)汽車元件布置結(jié)構(gòu)圖前臉演 h電池物動(dòng)力管理 存流電機(jī)控制MCU驅(qū)動(dòng)思成K充電胰Ma后位板下動(dòng)力啦泊小血施口履履*出Word文檔

4、跨國車企，雖然沒有自己的電芯，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。電芯隔膜電解液 圾耳夕卜亮電芯附件樽塊用件上蓋及側(cè)板端板及絕緣累隔熱棉電芯準(zhǔn)接線束底郃絕緣膜螺釘膠但是我們更關(guān)心的是動(dòng)力電池，也是就新能源汽車中的能量來源目前動(dòng)力電池中， 鎮(zhèn)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。（如下圖）愎氫電漁理離子苗用泡優(yōu)點(diǎn)：安全、可靠 缺點(diǎn)：能繾密度低 應(yīng)用;混動(dòng)車型為主J優(yōu)點(diǎn)：容量密度大缺點(diǎn)：成本高應(yīng)用：主流電劭汽車

5、優(yōu)點(diǎn)：便宜、可靠缺點(diǎn)：能盤密度低應(yīng)用；早期電動(dòng)車型<J先介紹幾個(gè)重要概念世騫建船旨電池單位百量所盥珊士的電曜一單曄地網(wǎng)高比能量電池車型:高比功率電池車型：匕亞曲系modelroodster泰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)車需要多少電池呢?齊祖比就為KWh/植I:氣迪蟒愛】T'kg屆年我GM計(jì)麓滿飆墨酊時(shí)放出刖沱w?g，： m三元銀電池比能宣為iMVR4以IKWh的能0需電加700kg諛型動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)的我軍差為輔商相當(dāng)于“咫住電崎,盤至（如下圖）因此量和比功率上功率甌度是雇達(dá)電池在眼間能放出能后的能力單勺是

6、A,kg比能量高的動(dòng)力電池就像電兔寄 阿里的烏龜，耐力好，可以長時(shí) 間工作，續(xù)骯里程長；而比功率離的動(dòng)力電池就像百米 賽跑里的博爾特，速度快，可以 提供很高的豌間電流，以保證汽 車的加速性能.目前使用較多的鋰動(dòng)力電池有以下幾類庭迪為劃分依寤。2：*名出RffffiRnodster特斯拉rrodeH啟辰混鳳比亞圓E6下表列出了四類鋰電池的主要性能指標(biāo)差別從表中可以看出，四類電池各有優(yōu)劣。那各汽車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的主流呢?:8c度分解三元材料碗醯成高于必酸慳高于估麒理-15 11 " I rn：ui!r -th ,?-«- -1 r-n &

7、#187;r- e ! - -i s出廿度支7定壁環(huán)壽曲容(Wh/kg：椅指153-16C一般100-110 rn rria var'1SC 200M用左右一一并不適合做動(dòng)力電的吳i斯亞 f'dXT；Tir線酷牌電池是目回二滬力丁亡：卡* E韓、歐美，國內(nèi)均有企注梟用* 直中號(hào) 飾格最便宜.壽絡(luò)一般，費(fèi)全環(huán)保.漫覆等超陽制* H蠅系忐桀明健用五技木頸立全域鈣酸鋰是保離子電池正極材料的鼻祖* 鉆酸鋰在3c市場(chǎng)中占90%的份額* 核心優(yōu)點(diǎn)是容殳密度大* 跋點(diǎn)是標(biāo)定性不厚數(shù)碼電子產(chǎn)品對(duì)鋰電池安全性要求不高，鉆酸鋰電池最合適3c領(lǐng)域，特斯拉敢于使用此類電池也是未來得到超強(qiáng)的續(xù)航能力，但

8、是同時(shí)其安全性能要打些折扣。*市場(chǎng)占有率最大鎰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鉆酸鋰和三元鋰，但其他 綜合性能相當(dāng)出色。:富£編7一中國企業(yè)的"省道超車”夢(mèng)想* 最夫優(yōu)點(diǎn)是文工怪好、壽命長* 缺卓是比能量低、一致性建* 和陀成本高于鎰酸鋰，還需沒 人研究* 國內(nèi)研發(fā)熱情福島.國家投入 亦破大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。1=加工:徽I冉冉升起的新星*三元鋰電也是指正板材均使用 話飛三種正極材料按一廠二 二混合搭配的鋰電池口能量密度可達(dá)安寶性X,但

9、優(yōu)于鉆靦作如果說國內(nèi)把鋰電池的發(fā)展重心放在了磷酸鐵鋰電池上，國際動(dòng)力鋰電池行業(yè)的新星非三元鋰電池莫屬，比鉆酸 鋰電池更高的能量密度，成本低于鉆酸鋰電池，安全性也相當(dāng)可靠。不同車企對(duì)于動(dòng)力鋰電池的選擇都有自己的考慮（如下圖）特斯拉選擇三元電池要的 就璀大一、長續(xù)航！國內(nèi)部分車企選擇磷酸鐵鐘電池，實(shí)質(zhì)是需中其廣聞的廿三！1>(! 部分日韓和腰美洋企選擇 腌鰭鋰電池因其上金,. 性能也不差多少。L .J百花書族可促迸鋰電行恥 按泰的雖新，申斌是用吃 電動(dòng)汽車發(fā)展的瓶頸,電 池突破則整個(gè)行業(yè)飛躍！J _ 動(dòng)力電池發(fā)展趨勢(shì)但漢電電加電動(dòng)自行車對(duì)成本、續(xù)航 有要走 三元隹電池前 景更廣電池經(jīng)常要高功

10、率放電而亙充放次數(shù)校療故磷酸鐵建比較適合 建電池的價(jià)格 依然太高 鉛酸電池還存 生存空間自行年用的電池較少三兀鋰電池普代鉛端電池是軍型特撕拉 Models曾短期 第三代通用 法蘭達(dá)比亞迪E6日產(chǎn) 曜風(fēng)正撇材同三元錨破雷二兀崎峻鐵鑼然酸鋰電觸供應(yīng)商松下松下IG比亞迪AESC率曲質(zhì)(kg1500B0180600170晦池曾厚Wh)854.4166024片骯甲璟出面】4262062300150班雷度(wh/t<9>20090140100150關(guān)于電池管理系垸(BATTERY MANAGEMENT SYSTEM )* 監(jiān)控皂池的狀態(tài)I電壓、電端、溫度等I* 延區(qū)電池的使用壽命* 防止電池出

11、現(xiàn)過充電和過放電總結(jié):二陶的序” > 拓酸理 > 三元整j > 骷*吸JJJJr-匚” 三元 > 鉆段鍍j > am > (腳娥雷: II1/?JjF j、 Jr f皆，容上 MHMi) > f=兀埋1 > ( 密耀； > 話總通 、JfJrxJ二、電驅(qū)電驅(qū)由三部分構(gòu)成：傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、電機(jī)、逆變器。目前國內(nèi)外電動(dòng)車的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)都是單機(jī)減速，即沒有離合、沒有變速。未來各電動(dòng)車企業(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。齒輪I"齒軸系統(tǒng)-軸軸承等傳動(dòng)機(jī)構(gòu)-換擋系統(tǒng)殼體-亮體等-油封螺栓等電機(jī)由三部

12、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)子即新能源汽車的主驅(qū)動(dòng)電機(jī)，它承擔(dān)了與新能源汽車運(yùn)動(dòng)相關(guān)的所有功能。新能源汽車的電機(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。新能源汽車在正轉(zhuǎn)加速行駛過程中，電機(jī)為負(fù)扭矩，扭矩的精確意味著新能源汽車加速速度的快慢。當(dāng)扭矩產(chǎn)生誤差時(shí)，需要電機(jī)來完成的新能源汽車加速，里程數(shù)則轉(zhuǎn)變?yōu)樾枰耐饶芰康碾姵貋硗瓿?，而?池的成本相比電機(jī)較大，因此新能源汽車電機(jī)的效率和性能至關(guān)重要。目前汽車專用點(diǎn)擊驅(qū)動(dòng)系主要有三類：直流點(diǎn)擊驅(qū)動(dòng)系、永磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)系、交流感應(yīng)點(diǎn)擊驅(qū)動(dòng)系。直流電機(jī)缺點(diǎn)；效率低、所雷大體積大、可品性差新一代電疑汽車已經(jīng)慢慢不再

13、使用該電機(jī)感應(yīng)電機(jī):*感應(yīng)電機(jī)底皿性能福. 環(huán)境適應(yīng)性更佳！效率并不低成本敢8*話速范困也是最廣的.U 點(diǎn)是控制梢良朵永磁電機(jī)* 轉(zhuǎn)子的磁場(chǎng)是白永謊體產(chǎn)生 的，避免了因生磁而導(dǎo)致的 ，能損耗* 施應(yīng)率菱比其他電機(jī)高！* 尺寸和質(zhì)里都偏小.布置更 加靈活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模塊的散熱問題，這是提高充電IKBT逆變器電容控制易/板DJE 綁定線 DBC-

14、PINFIN外殼 電客盤子 BUSBAR 直至海封PCB 電流傳感器L 電子元as件效率的關(guān)鍵問題，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。三、電控新能源汽車電機(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*狹義上的電控指贅車控制器，但是新解液汽隼的"電控” 校賽,還聲電機(jī)檸制器與電池管理系統(tǒng)等.這宜按"J相通過

15、 CAN網(wǎng)絡(luò)等來通飴.整隼投劑器比較好理解.主變是采集油門，利5造板等冬 種憧號(hào)，井作出相應(yīng)判斷與給出指令.在新紿©汽車上述要阱 調(diào)各個(gè)控制器的通信1電機(jī)J空制疆的作州主卷是璘收整車控制器的把矩原文指令. 進(jìn)而控制軀動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速與禱動(dòng)方內(nèi)，品外.在能量回收過程 中.單機(jī)控制器誣萼負(fù)費(fèi)將驅(qū)動(dòng)電機(jī)副扭矩產(chǎn)生的交流電坨行 整流回交給動(dòng)力電池：相叱前面兩個(gè)控制ML 電池管理品 統(tǒng)精對(duì)比較.年輕* . 若主要6幀包括：電池物理參數(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)R在線診蜥與國警、 充機(jī)電與質(zhì)充菱和、均衡著理柘熱管理等.電控方面，對(duì)于一般的主機(jī)廠來說，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

16、差別并不是很大，它的成熟度也比較高。此外，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(dòng)汽車驅(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)有限的車內(nèi)空間，同時(shí)要具有能量回饋能力，降低整車能耗；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的性能和成本。目前，國內(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)