新能源汽车三电系统——电池、电驱、电控.docx

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1、新能源汽车三电系统电池、电驱、电控目录?电池1?电驱11?电控14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：1.新幅家汽车区别于传貌车最核组的技术是“三电即：电驱、电池、电控传动机构电驱电动机逆变器三电-电池模组电池-结构系统电气系统J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、镒酸锂、三元、高银三元。电池：由于车上还有一块或者两块低压电池，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，作为新能源

2、汽车的“熊量”来源，动力电池系统通常由电芯、电池组、电池管理系统、冷却系统、高低压线束、保护外壳、其它结构件尊构成。目前新傩源汽车动力电池市场,硝酸铁锂电池与三元锂两分天下,钛酸锂跟锅酸锂应用比例不高。对安全性要求更高的电动客车市场磷酸铁理应用更多，以295批IS路机动车辆生产企业及产晶公告电动客车来看，229款纯电动客车产品有197款选配磷酸铁锂，占比高达86%,三元俚占比仅为04%。对能量用度要求更高的乘用车市场，三元锂占比更高，从第四批新能源汽车推广应用推荐车型目录中32款新能源乘用车分析,使用三元电池的车型多达23款,占比71.88%,使用磷酸铁锂电池的车型达5款.占比12.5%。动力

3、电池是非常“年轻”的产品，1996年通用推出EV-I采用的是铅酸电池，它是现代电动汽车架构雏形，从铅酸电池到口系混动的银氢电池，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驱动力管理高压电机并制MCU必跨国车企，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

4、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。电芯电芯组-模块组件隔膜电解液极耳外壳电芯附件上盖及侧板渊板及绝缘罩隔热棉电芯连接线束底部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，银氢电池面临淘汰，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）镶氢电池优点：安全、可靠缺点：能量密度低应用：混动车型为主）锂离子蓄电池铅酸电池优点：便宜、可靠缺点：能盥密度低应用：早期电动车型先介绍几个重要概念优点：容量密度大缺点：成本高应用：主流电动汽车.比能量和比功率比能量是指电池单位质量所能

5、输出的电能.单位是Wh/kg比功率密度是描述电池在瞬间能放出能量的能力.比能量高的动力电池就像龟兔赛跑里的乌龟，耐力好，可以长时间工作，续航里程长；而比功率高的动力电池就像百米赛跑里的博尔特，速度快，可以提供很高的瞬间电流，以保证汽车的加速性能.高比能量电池车型：高比功率电池车型:特斯拉系modelS比亚迪系秦roodster唐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501.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?（如下图）汽油比能量为HKWhkgI1.汽油约重0.742kg按车载501计算满载是37Ikg放出的能量为二08IKWh三元锂电池比能邕为150

6、WhZkg408KWh的能量需电池2700kg设发动机和电动机的效率差为3倍相当于90Okg锂电池的能量I目前使用较多的锂动力电池有以下几类，以一朋”为划分依据。拈酸锂三元材质铸酸锂磷酸铁锂代表车型特斯拉RoadSter特斯拉modelS启辰晨风比亚迪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？钻酸锂铳酸锂三元材料磷酸铁锂正极材料稳定性180度分解分解温度高于钻酸锂分解温度高于彷酸锂600度仍稳定循环寿命瞒TS短最长容(Whkg)150-160100-110150-200100左右价格中雌

7、低低I钻酸锂电池并不适合做动力电池特斯RrOOdSfef钻酸锂是锂离子电池正极材料的鼻祖 钻酸锂在3C市场中占90%的份额 核心优点是容量密度大 缺点是稳定性不够链酸锂电池市场占有率最大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，但是同时其安全性能要打些折扣。日产-聆风 镒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 能量密度中等，价格最1更宜，寿命一般，安全环保，没有专利限制 日韩系的镒酸锂电池技术领先全球锦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

8、当出色。中国企业的弯道超车梦想比亚迪-E6 最大优点是稳定性好、寿命长 缺点是比能量低、一致性差 制作成本高于铳酸锂，还需深入研究 国内研发热情很高，国家投入亦较大三元锂电池冉冉升起的新星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。特斯拉-modelS 三元锂电池是指正极材料使用银钻镒三种正极材料按一定比例混合搭配的锂电池。 能量密度可达 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

9、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量、长续航！国内部分车企选择磷酸铁锂电池，实质是看中其广阔的前景！奋发任性精准动力电池发展趋势麴电混合汽车电就自行车部分日韩和欧美车企选择镒酸锂电池因其成本便宜性能也不差多少。百花？F放可促进锂电行皿技术的革新，电池是制约电动汽车发展的瓶颈。电池突破则整个行业飞跃！对成本、续航有要求三元锂电池前景更广电池经常要高功率放电而且充放次数较多故磷酸铁锂比较适合锂电池的价格依然太高铅酸电池还有生存空间自行车用的电池较少三元锂电池替代铅酸电池是必然车型特斯拉ModeIS普锐斯第三代通用沃兰达比亚迪E6日产聆风正极材料三元铳酸锂三

10、元磷酸铁锂铳酸锂电池供应商松下松下1.G比亚迪AESC电池质(kg)50080180600170电池容(KWh)854.4166024续航里程(Km)4262062300160能密度(whkg)20090140100160就像人多需要管理.电池多了当然也需要!关于电池管理系统(BATTERYMANAGEMENTSYSTEM) 监控电池的状态(电压、电流、温度等) 延长电池的使用寿命 防止电池出现过充电和过放电总结: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，

11、即提高性能，降低成本。齿轴系统T齿轮轴轴承等传动机构一换挡系统1同步器拨叉等壳体J壳体等一油封螺栓等电机由三部分组成：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。目前汽车专用电机驱动系主要有三类：直流电机驱动系永磁同步电

12、机驱动系?交流感应电机驱动系直流电机永磁电机感应电机比功率低高中峰值效率（%）85-8995-9794-95负荷效率（%）80-8785-9790-92转速范围4000-60004000-1000012000-15000可靠性HK优秀好尺寸大小中代表车型电瓶代步车比亚迪奏、唐特斯拉modelS蟒低中低控制难度低一般高直流电机直流电机应用非常广泛这种电机我想大家都很熟悉缺点：感应电机新一代电动汽车已经慢慢不再使用该电机效率低、质量大体积大、可靠性差特斯拉modelS采用的三相感应电机永磁电机 感应电机抗高温性能强，环境适应性更佳！ 效率并不低，成本最低 转速范围也是最广的，缺点是控制稍复杂 转子

13、的磁场是由永磁体产生的，避免了因生磁而导致的电能损耗 故效率要比其他电机高！ 尺寸和质量都偏小，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DBCPINFIN夕卜亮电容芯子BUSBAR直空灌封PCB电流传感器电子元器件?.电控

14、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：狭义上的电控指整车控制器，但是新能源汽车的“电控”较多，还有电机控制器与电池管理系统等,这些控制器通过CAN网络等来通信。整车控制器比较好理解,主要是采集油门、制动踏板等各种信号，并作出相应判断与给出指令，在新能源汽车上还要协调各个控制翳的通信；电机控制器的作用主要是接收整车控制器的扭

15、矩报文指令,进而控制驱动电机的转速与转动方向，另外,在能量回收过程中，电机控制器还要负责将驱动电机副扭矩产生的交流电进行整流回充给动力电池；相比前面两个控制器，电池管理系统相对比较“年轻”，其主要功熊包括：电池物理参数实时监测、在线诊断与预警、充放电与预充控制、均衡管理和热管理等。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差别并不是很大，它的成熟度也比较RJo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

16、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，具备系统完整知识产权的整车企业和零部件企业仍是少数。通过上面分析可以看出，绝大部分自主品牌仅掌握了整车控制器与三电集成技术，对三电零部件技术却仍是处于没有进门的阶段，毕竟不是一个领域，技术不是一蹴而就的。而合资品牌方面，没有电芯是它们唯一的软肋，但是通过自己设计电池组与电池管理系统，进而掌握动力电池技术弥补了这个缺陷。技术这种东西是需要积累的。在2020年前补贴逐步下降甚至之后退出，对于主机厂来说，最重要的工作是如何降低动力电池的成本，也是技术与市场博弈的关键阶段，如果技术受制于人，降成本将难于上青天。