新能源汽车的核心：三电系统详解

1、新能源汽车的核心：三电系统详解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，电控下面详细讲解一下三电基础知识：斫雕.诙汽.午区别于传统年用松匕的技术是“二电” . 郎：电驰，电池*电控&传动机构-电驱电动机逆变器三电-电池模组电池结构系筑电气系统J电控一、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、镒酸锂、三元、高镇三元电池；由于车上还有一块或召两块低压电池*为了区分，将高压 电池称为动力电池.这也是行业术语.与传统汽车的油箱作用 类似.作为新选潦汽车陆&qu

2、ot;能量M来爆，动力电池系统通举由 电芯、电池组、电池营现系统、泠却系统、高低珏线束、保护 外表、其它结构件等构成.引 前新熊源汽隼助力宅池汴场,硝酸铁锂 电池与三元锂麻 分天下，钛酸锂限镭酸理应再比例不高.对安全性要求更高的 电动客车市场碗墩铁锲应用更多.以295#t厘路机动车辆生 产企业及产易公告电动客年来看，229款纯电夕客车产感布 197款选配卑辍铁锂,占比高达86%.三元锲占比仅为0.4%*对维贵密度要求更高的乘用率市场，三无理占比更高.从 第四批新能源汽车推广应用推荐车型目录中3之秋新能源 乘用车分析.使用三元电池的车型多达22敕.占比71 .白白%. 使用磷酸铁锂电池的车型达5

3、款，占比1工5%.动力电池是非常“年轻”的产品，1996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银氢电池，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。大部分自主品牌主机厂都没有自己的电芯与电池组设计能力纯电动汽车元件布置结构图前脸演 h电池物动力管理 存流电机控制MCU驱动思成K充电胰Ma后位板下动力啦泊小血施口履履*出Word文档

4、跨国车企，虽然没有自己的电芯，但是它们却坚持自己设计生产电池组件与管理系统，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。电芯隔膜电解液 圾耳夕卜亮电芯附件樽块用件上盖及侧板端板及绝缘累隔热棉电芯准接线束底郃绝缘膜螺钉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， 镇氢电池面临淘汰，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）愎氢电渔理离子苗用泡优点：安全、可靠 缺点：能缱密度低 应用;混动车型为主J优点：容量密度大缺点：成本高应用：主流电劭汽车

5、优点：便宜、可靠缺点：能盘密度低应用；早期电动车型<J先介绍几个重要概念世骞建船旨电池单位百量所盥珊士的电曜一单晔地网高比能量电池车型:高比功率电池车型：匕亚曲系modelroodster泰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的汽油可以大概跑 600km续航同样里程的电动车需要多少电池呢?齐祖比就为KWh/植I:气迪蟒爱】T'kg届年我GM计麓满飙墨酊时放出刖沱w?g，： m三元银电池比能宣为iMVR4以IKWh的能0需电加700kg谀型动机和电动机的我军差为辅商相当于“咫住电崎,盘至（如下图）因此量和比功率上功率瓯度是雇达电池在眼间能放出能后的能力单勺是

6、A,kg比能量高的动力电池就像电兔寄 阿里的乌龟，耐力好，可以长时 间工作，续肮里程长；而比功率离的动力电池就像百米 赛跑里的博尔特，速度快，可以 提供很高的豌间电流，以保证汽 车的加速性能.目前使用较多的锂动力电池有以下几类庭迪为划分依寤。2：*名出RffffiRnodster特斯拉rrodeH启辰混凤比亚圆E6下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，四类电池各有优劣。那各汽车厂商究竟是凭什么选择其中某种电池呢？哪种电池又将是未来的主流呢?:8c度分解三元材料碗醯成高于必酸悭高于估麒理-15 11 " I rn：ui!r -th ,?-«- -1 r-n &

7、#187;r- e ! - -i s出廿度支7定壁环寿曲容(Wh/kg：椅指153-16C一般100-110 rn rria var'1SC 200M用左右一一并不适合做动力电的吴i斯亚 f'dXT；Tir线酷牌电池是目回二沪力丁亡：卡* E韩、欧美，国内均有企注枭用* 直中号 饰格最便宜.寿络一般，费全环保.漫覆等超阳制* H蝇系忐桀明健用五技木颈立全域钙酸锂是保离子电池正极材料的鼻祖* 钻酸锂在3c市场中占90%的份额* 核心优点是容殳密度大* 跋点是标定性不厚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，特斯拉敢于使用此类电池也是未来得到超强的续航能力，但

8、是同时其安全性能要打些折扣。*市场占有率最大镒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，虽然其能量密度不如钻酸锂和三元锂，但其他 综合性能相当出色。:富£编7一中国企业的"省道超车”梦想* 最夫优点是文工怪好、寿命长* 缺卓是比能量低、一致性建* 和陀成本高于镒酸锂，还需没 人研究* 国内研发热情福岛.国家投入 亦破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。1=加工:徽I冉冉升起的新星*三元锂电也是指正板材均使用 话飞三种正极材料按一厂二 二混合搭配的锂电池口能量密度可达安宝性X,但

9、优于钻腼作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 就璀大一、长续航！国内部分车企选择磷酸铁钟电池，实质是需中其广闻的廿三！1>(! 部分日韩和腰美洋企选择 腌鳍锂电池因其上金,. 性能也不差多少。L .J百花书族可促迸锂电行耻 按泰的虽新，申斌是用吃 电动汽车发展的瓶颈,电 池突破则整个行业飞跃！J _ 动力电池发展趋势但汉电电加电动自行车对成本、续航 有要走 三元隹电池前 景更广电池经常要高功

10、率放电而亘充放次数校疗故磷酸铁建比较适合 建电池的价格 依然太高 铅酸电池还存 生存空间自行年用的电池较少三兀锂电池普代铅端电池是军型特撕拉 Models曾短期 第三代通用 法兰达比亚迪E6日产 曜风正撇材同三元锚破雷二兀崎峻铁锣然酸锂电触供应商松下松下IG比亚迪AESC率曲质(kg1500B0180600170晦池曾厚Wh)854.4166024片肮甲璟出面】4262062300150班雷度(wh/t<9>20090140100150关于电池管理系垸(BATTERY MANAGEMENT SYSTEM )* 监控皂池的状态I电压、电端、温度等I* 延区电池的使用寿命* 防止电池出

11、现过充电和过放电总结:二陶的序” > 拓酸理 > 三元整j > 骷*吸JJJJr-匚” 三元 > 钻段镀j > am > (脚娥雷: II1/?JjF j、 Jr f皆，容上 MHMi) > f=兀埋1 > ( 密耀； > 话总通 、JfJrxJ二、电驱电驱由三部分构成：传动机构、电机、逆变器。目前国内外电动车的传动机构都是单机减速，即没有离合、没有变速。未来各电动车企业将会在传动机构上增加复杂性，同时降低对电机、电机变阻器的需求，即提高性能，降低成本。齿轮I"齿轴系统-轴轴承等传动机构-换挡系统壳体-亮体等-油封螺栓等电机由三部

12、分组成：定子、转子、壳体，电机技术的关键点在定子、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。直流电机缺点；效率低、所雷大体积大、可品性差新一代电疑汽车已经慢慢不再

13、使用该电机感应电机:*感应电机底皿性能福. 环境适应性更佳！效率并不低成本敢8*话速范困也是最广的.U 点是控制梢良朵永磁电机* 转子的磁场是白永谎体产生 的，避免了因生磁而导致的 ，能损耗* 施应率菱比其他电机高！* 尺寸和质里都偏小.布置更 加灵活逆变器是把直流电转变成交流电的设备，若一台电动汽车的逆变器能支持较高电压，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IKBT逆变器电容控制易/板DJE 绑定线 DBC-

14、PINFIN外壳 电客盘子 BUSBAR 直至海封PCB 电流传感器L 电子元as件效率的关键问题，目前日本丰田对此研究较深入，例如其加硅碳技术的应用。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*狭义上的电控指赘车控制器，但是新解液汽隼的"电控” 校赛,还声电机柠制器与电池管理系统等.这宜按"J相通过

15、 CAN网络等来通饴.整隼投剂器比较好理解.主变是采集油门，利5造板等冬 种憧号，井作出相应判断与给出指令.在新绐©汽车上述要阱 调各个控制器的通信1电机J空制疆的作州主卷是璘收整车控制器的把矩原文指令. 进而控制躯动电机的转速与祷动方内，品外.在能量回收过程 中.单机控制器诬萼负费将驱动电机副扭矩产生的交流电坨行 整流回交给动力电池：相叱前面两个控制ML 电池管理品 统精对比较.年轻* . 若主要6帧包括：电池物理参数实时监测R在线诊蜥与国警、 充机电与质充菱和、均衡著理柘热管理等.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

16、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芯片等仍不具备完全自主生产能力，具备系统