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新能源汽車三電系統淺析

2018-01-26

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下面詳細講解一下三電基礎知識:

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一、電池

電池是與化學、機械工業、電子控制等相關的一個行業。電池的關鍵在電芯,電芯*重要的材料便是正負極、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。


動力電池是非?!澳昵帷鋇牟?,?1996年通用推出EV-1采用的是鉛酸電池,它是現代電動汽車架構雛形,從鉛酸電池到日系混動的鎳氫電池,再到現在流行的鋰電池,也才20多年。

從第四批《新能源汽車推廣應用推薦車型目錄》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力電池直接外購,包括電芯、電池組與電池管理系統等。

大部分自主品牌主機廠都沒有自己的電芯與電池組設計能力

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新能源汽車三電系統詳解

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跨國車企,雖然沒有自己的電芯,但是它們卻堅持自己設計生產電池組件與管理系統,這是為了加強動力電池的核心競爭力。與大多自主品牌的差別是,即使不采用這家的電芯,它們可以換個電芯品牌照樣能夠設計電池組,核心技術還是掌握在自己手里。

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新能源汽車三電系統詳解

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但是我們更關心的是動力電池,也是就新能源汽車中的能量來源,目前動力電池中,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*為主要。


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?新能源汽車三電系統詳解

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二、電驅

電驅由三部分構成:傳動機構、電機、逆變器。目前國內外電動車的傳動機構都是單機減速,即沒有離合、沒有變速。未來各電動車企業將會在傳動機構上增加復雜性,同時降低對電機、電機變阻器的需求,即提高性能,降低成本。

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新能源汽車三電系統詳解

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電機由三部分組成:定子、轉子、殼體,電機技術的關鍵點在定子、轉子。轉子即新能源汽車的主驅動電機,它承擔了與新能源汽車運動相關的所有功能。新能源汽車的電機有正轉和反轉,正轉即為向前行駛,反轉即為倒車。

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新能源汽車在正轉加速行駛過程中,電機為負扭矩,扭矩的精確意味著新能源汽車加速速度的快慢。當扭矩產生誤差時,需要電機來完成的新能源汽車加速,里程數則轉變為需要消耗同等能量的電池來完成,而電池的成本相比電機較大,因此新能源汽車電機的效率和性能至關重要。目前汽車專用點擊驅動系主要有三類:直流點擊驅動系、永磁同步電機驅動系、交流感應點擊驅動系。

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直流電機

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感應電機

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永磁電機

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逆變器是把直流電轉變成交流電的設備,若一臺電動汽車的逆變器能支持較高電壓,則相應的電壓充電流較大,功率較大,這意味著同樣電流進行充電,充電功率可以等比例放大,即充電時間會縮短。若提高逆變器的支持電壓,則相應的充電時逆變器產生的熱量會變多,那么就需要解決逆變器中IGBT??櫚納⑷任侍?,這是提高充電效率的關鍵問題,目前日本豐田對此研究較深入,例如其加硅碳技術的應用。

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新能源汽車三電系統詳解

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三、電控

新能源汽車電機、電控系統作為傳統發動機(變速箱)功能的替代,其性能直接決定了電動汽車的爬坡、加速、**速度等主要性能指標。同時,電控系統面臨的工況相對復雜:需要能夠頻繁起停、加減速,低速/爬坡時要求高轉矩,高速行駛時要求低轉矩,具有大變速范圍;混合動力車還需要處理電機啟動、電機發電、制動能量回饋等特殊功能。

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新能源汽車三電系統詳解

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電控方面,對于一般的主機廠來說,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汽車的整車控制器差別并不是很大,它的成熟度也比較高。

此外,電機的能耗直接決定了固定電池容量情況下的續航里程。因此,電動汽車驅動系統在負載要求、技術性能和工作環境上有特殊要求:

1、驅動電機要有更高的能量密度,實現輕量化、低成本,適應有限的車內空間,同時要具有能量回饋能力,降低整車能耗;

2、驅動電機同時具備高速寬調速和低速大扭矩,以提供高啟動速度、爬坡性能和高速加速性能;

3、電控系統要有高控制精度、高動態響應速率,并同時提供高安全性和可靠性。

電機電控系統作為新能源汽車產業鏈的重要一環,其技術、制造水平直接影響整車的性能和成本。目前,國內在電機、電控領域的自主化程度仍遠落后于電池,部分電機電控核心組件如IGBT 芯片等仍不具備完全自主生產能力,具備系統完整知識產權的整車企業和零部件企業仍是少數。

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通過上面分析可以看出,絕大部分自主品牌僅掌握了整車控制器與三電集成技術,對三電零部件技術卻仍是處于沒有進門的階段,畢竟不是一個領域,技術不是一蹴而就的。

而合資品牌方面,沒有電芯是它們**的軟肋,但是通過自己設計電池組與電池管理系統,進而掌握動力電池技術彌補了這個缺陷。技術這種東西是需要積累的。

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