新能源汽车三电系统详细讲解(图文并茂)

1、新能源汽车区别于传统车最核心的技术是三电”，包括电驱动，电池，电控F面详细讲解一下三电基础知识新链源汽车IZ痢于传统车最核他的技术是罰三电甘， 电驱、电池、电控"传动机构电驱-电动机逆变器三电i电池模绸电池-结构系统电气系统L电控、电池电池是与化学、机械工业、电子控制等相关的一个行业。电池的关键在电芯电芯最重要的材料便是正负极、隔膜、电解液。正极材料广为熟知的有磷酸铁锂、钻酸锂、锰酸锂、三元、高镍三元。电池由于车上还有一块或者两块低压电迪为了区分*将高底 电池称为动力电池.这也是行业术语。与传统汽年的油箱作用 类佩，作为新能源汽车的”维量1*来源.动力电池系统運常由 电芯、皑迪组、电

2、池管理系统、冷却系统、高低压纟主東、保护 外壳、其它结构件等构成口B前新能痫汽车动力 电池币场”磷酸诜锂电池与三无徑两 分天下，钛酸锂踉猛酸锂应用比例不高*対史全性軽求更髙的 电动客车市场磷酸铁锂应用更多，以295批 < 邁路机动年辆生 严企业及产品公告电功容年束看，229款纯屯动客牟产品有 归7欷选配磷酸诜锂.占比高达86%.三元锂占比仅为对能畫密度要求更髙的乘用车市场三元锂占比更鬲.从 第四批新能痺汽车堆广虫用推荐年型目录中32欷新能癱 乘用车分析，使用三元电池的车型多达23輸* rtt71.88%# 便用磷酸铁锂 电池的车型汰H款.占比12.5%o动力电池是非常年轻”的产品，199

3、6年通用推出EV-1采用的是铅酸电池，它是现代电动汽车架构雏形，从铅酸电池到日系混动的镍氢电池，再到现在流行的锂电池，也才20多年。从第四批新能源汽车推广应用推荐车型目录新能源乘用车配置电池来看，32款车型采用了 17家企业的电池，其中16家是电池厂商，另外一家是长安 新能源的，这说明其它乘用车的动力电池直接外购，包括电芯、电池组与电 池管理系统等管理系统，这是为了加强动力电池的核心竞争力与大多自主品牌的差别是即使不采用这家的电芯，它们可以换个电芯品牌照样能够设计电池组，核心 技术还是掌握在自己手里电芯模块绢件稼塞电池理娓子毙电汽优庶：妥全、可靠放百：能显密度低应用：混动车型为主优点：容塑密度

4、夫 缺点：成本鬲 主说电功汽车 s）优点：f更宜、可舞犠点：能低应用：早期电劫车型r隔膜电解液极耳外壳电芯附件上盖及侧板 端扳及绝缘罩 隔热棉电芯连接线束 底部绝缘膜胶但是我们更关心的是动力电池，也是就新能源汽车中的能量来源，目前动力电池中，镍氢电池面临淘汰 ，铅酸电池全凭保有量在支撑，故目前以锂电池 最为主要。（如下图）先介绍几个重要概念高比能量电池车型：高比功率电池车型:model S00尢朋能量密度方面电池肯定不如汽油，但是究竟差别多大呢？ 一箱50L的汽油可以比能ssm电池蚩位质诫所軽输出的电能.单taawh/kg |；比切奉密厘星描述电池在瞬同能放出能at的能力单ffiSWkg?（如

5、下图）大概跑600km,续航同样里程的电动车需要多少电池呢汽油比能蚩为KWh/kg1L汽油约重074 2kg按车載50L计算满载是37. kg放出的能量为408.1KWh三元锂电池比能童为150Wh/kg408JKWK的能崑需电迪2700kg发朗机和电功机的效率差为3倍相当于900炯锂电池的能量箱汽油09吨电迤目前便用较多的锂动力电迤有以下几类，以正极材料为划分依据。三元材质材皺醪代表车蟹特斯Roadster特斯ffimodet S倉寢艇凤t匕亚迪E6F表列出了四类锂电池的主要性能指标差别。从表中可以看出，四类电池各？哪种电池又将是有优劣。那各汽车厂商究竟是凭什么选择其中某种电池呢 未来的主流

6、呢？粘醴锂统醴锂三元MS磧醴铁锂180度分解分解豳 高于8酸锂分解温度 衙于姑酸锂600嚴仍稳罡循环寿命_般短提长容 SfWh/kg)150-160口 0150-200mo左右中flHE低低钻酸锂是锂离子电池正极材料的贸祖*钻酸锂在3C市场中占90%的份额核心优点是密度大*械点是稳定性不够敢于使用此类电池也是未来得到超强的续航能力，但是同时其安全性能要打些折扣市场占有率巔大*館酸锂电池是目前主流动力电池 *日韩、欧美.国内均有企业采用 能呈密度中等I价格最便宜寿 命一般.安全环保没有专利限制日韩系的锚酸锂电池技术领先全球*锰酸锂电池因其不偏不倚的特征赢得动力电池最大的市场占有率，虽然其能量密度

7、不如钻酸锂和三元锂，但其他综合性能相当出色数码电子产品对锂电池安全性要求不高，钻酸锂电池最合适 3C领域,特斯拉企业的"弯道超车"梦怨匕亚汨最大优点是稳定性好、寿命长+就点是比能蟹低、一致性差*制作成本高于镐酸锂.还需深 入研究国内硏发热情很高，国家投入 亦轶大如果不是较低的能量密度限制了磷酸铁锂电池，其真的有可能成为动力电池中的霸主。安全性能和寿命这两个关键指标都是顶尖的。fcMdihll 冉冉升起的新星*三元锂电池是指正极材料使用 镖钻镭三种正极材料按一足tt 例混合搭配的锂电池。能量密度可达忙冃安全性差，但优于钻酸锂如果说国内把锂电池的发展重心放在了磷酸铁锂电池上，国

8、际动力锂电池行业的新星非三元锂电池莫属，比钻酸锂电池更高的能量密度，成本低于钻酸锂电池，安全性也相当可靠。不同车企对于动力锂电池的选择都有自己的考虑（如下图）特斯拉选择三元电池要的就是大容蚩、长续航！国内部分车企选择隣酸铁锂电池，实质是看中其广 阔的前景I!奋发部分臼韩和欧美车企选择 饒酸锂电池因其成本便宜性能也不差多少口百花逬锂电行业 技术的革新.电池長制约 电动汽车发展的瓶颈。电 池突破则整个行垃飞跃|动力电池发展趋势电池经常墓高功率放电而且充放次数 较多故磷酸铁锂比较适合1E遠纯电动锂电池的价格 依然太高铅酸电池还有生存空间电动自厅车自彳亍车用的电 池较少三元锂电池替 代铅酸电池是 必然

9、特斯拉普锐斯通用比亚迪日产Models第三代沃艺达E6聆凤正极材料三元饒酸锂三元磷酸铁锂猛酸锂电魁供应商松下松下LG比亚迪AESC电池质(kg)50080180600170电池容«(KWh)854”4166024续航里程(Km)4262062300160ftMK(wh/kg)20090140100160关于电池管理系统(BATTERY MANAGEMENT SYSTEM )*监控电池的状态(电压、电流、温度等) 延长电池的便用寿命 *防止电池出现过充电和过放电总结：冷全瑞定性能量密度斶酸铁锂）>、三元锂I >三元锂ttfl、电驱I三元锂 /f> I钻酸铿/ |

10、9;谕嚴锂J磺嚴铁理诂酸锂电驱由三部分构成构都是单机减速 构上增加复杂性 成本。:传动机构、电机、逆变器目前国内外电动车的传动机即没有离合、没有变速。未来各电动车企业将会在传动机同时降低对电机、电机变阻器的需求，即提高性能，降低P齿轴系统-齿轮 轴 轴承等传动机构-换挡系统眉步器拨叉等1 -壳体尊 -壳体 油封电机由二部分组成：疋子、转子、冗体，电机技术的关键点在疋子、转子。转子即新能源汽车的主驱动电机，它承担了与新能源汽车运动相关的所有功能。新能源汽车的电机有正转和反转 ，正转即为向前行驶，反转即为倒车新能源汽车在正转加速行驶过程中，电机为负扭矩，扭矩的精确意味着新能源汽车加速速度的快慢。当

11、扭矩产生误差时，需要电机来完成的新能源汽车加速，里程数则转变为需要消耗同等能量的电池来完成，而电池的成本相比电机较大，因此新能源汽车电机的效率和性能至关重要 。目前汽车专用点击 驱动系主要有三类 ：直流点击驱动系、永磁同步电机驱动系 、交流感应点击 驱动系。直流电机永磁电机比功率 ui < 才卜*蜂值效率(%);'ii 6 i- h < fi A A « fa 4 i ii 4 1+ fl r | 负荷效率(光)i I * * *anrnia " 转速范Bl i lli BIBO II g可靠性qnvifaniHapa-iiiRFavriBarl尺寸4

12、d ii !> fl ii tt- ti> ir C it- i iti85 89Ad-IAahiiri* -fa i 4 * A80 874000-6000代表军型I I. a 4 i I h Bri I a IX 4 hi|ip i|rib J PA lh| i i| 4I vt v air rib fv q.FF.电|大_ r «!* PFUWFT电瓶代步车I * B b h I I fa b | ik di P Ak *低95-97w + i-rd,Kd « fcfi sr4 I-vS + b ii h85-97 aiknia nic ! 4000-10

13、000 II p Bi IB ！ II >优秀h i* i t »i v q p I I q ra小r + 6t»»b<>F«w+b«ww t r比亚迪養、As 4iPib«M 4 4>a V14 p f中感应电机中b b ii k i + v r s i l> e » *94-95b d !; r*+ld tfi-BiiBlflt *i909212000-15000；gi r < a '" n v f好T v i g r r r i.1 v v 中 T e ! r t

14、r a eTWB»wi e i r t ?埼斯拉model Sl«4PB » Sil |ibdpi|i4hdA|iPAI|bibgi低控制淮度:低n新一代电动汽车已经 燈慢不再使用该电机直流电机缺点:效率低、质量穴体积大、可靠性差感应电机特斯SI model $采用的三相感应电机感应电机吭岳混蛀能强, 环境适应性更隹！效率并不低，成本最低转逮范團也是最广的.缺 点是控制稍复杂永磁电机逆变器是把直流电转变成交流电的设备*转子的磁场杲由永礙体产生 的，避免了因生磁而导致的 电能损耗次故效率要比其他电机高！*尺寸和质量都偏小，布置更 加灵活,若一台电动汽车的逆变器能支持

15、较高电压，则相应的电压充电流较大，功率较大，这意味着同样电流进行充电充电功率可以等比例放大，即充电时间会缩短 。若提高逆变器的支持电压则相应的充电时逆变器产生的热量会变多，那么就需要解决逆变器中IGBT模块的散热问题，这是提高充电效率的关键问题，目前日本丰田对此研究较深入，例如其加硅碳技术的应用IGBT逆变器电容控制驱动板DJE 绑定线 DBCPIN FIN外壳 电容芯子 RUS BAR 育.空灌封PCB 电流传感器 电子元器件三、电控新能源汽车电机、电控系统作为传统发动机（变速箱）功能的替代，其性能直接决定了电动汽车的爬坡、加速、最高速度等主要性能指标。同时，电控系统面临的工况相对复杂 ：需

16、要能够频繁起停、加减速，低速/爬坡时要求高转矩 高速行驶时要求低转矩，具有大变速范围；混合动力车还需要处理电机启动 电机发电、制动能量回馈等特殊功能电控：狭义上的雯痢S整年控制器”但足新能源汽车的"电控“ 狡多.还有电机控制器与电池管理系统零"遠些控制聽運过 GAN网络尊来通信a整年控制器比较好理解.主翼想果集油FK制动踏板尊各 评信号.井隹出相应判断与给出指令，在新维獗汽牟上还妄协 湄各个控制器的通信I电机控制§§的作用 丰妥足接收整车控制器的扭矩垠文抱令, 进而控制驱动电机的转逋与转动方向.另外.左能量回收过程 中.电机揑制話还要员贵将驱动电机副迅矩

17、产生的交流电进行 整流回充给动力电池；相比前荀两个浚制器*电池管理系统相对比较“年铿欄t 其丰蓦功歩包括：电池物暉昜数黨吋监测、存续诊祐与预暮、 充放电与®ixs制、均衡管理和热管理寻。电控方面，对于一般的主机厂来说，真正掌握的只有整车控制器，新能源汽车整车控制器与传统汽车的整车控制器差别并不是很大，它的成熟度也比较高。此外，电机的能耗直接决定了固定电池容量情况下的续航里程。因此，电动汽车驱动系统在负载要求、技术性能和工作环境上有特殊要求：1，驱动电机要有更高的能量密度，实现轻量化、低成本，适应有限的车内空间，同时要具有能量回馈能力，降低整车能耗；2，驱动电机同时具备高速宽调速和低速大扭矩，以提供高启动速度、爬坡性能和高速加速性能；3 ,电控系统要有高控制精度、高动态响应速率，并同时提供高安全性和可靠性。电机电控系统作为新能源汽车产业链的重要一环，其技术、制造水平直接影响整车的性能和成本 。目前，国内在电机、电控领域的自主化程度仍远落后 于电池，部分电机电控核心组件如IGBT