【干貨】詳解新能源汽車三電系統(tǒng)

新能源汽車區(qū)別于傳統(tǒng)車最核心的技術(shù)是“三電”：包括電控、電驅(qū)動(dòng)、電池。

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。

目前，新能源汽車所使用的控制系統(tǒng)大多是在傳統(tǒng)汽車控制器基礎(chǔ)上，再進(jìn)行一些適應(yīng)性的更改，形成適應(yīng)于新能源汽車工作的控制軟件。國(guó)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)完整知識(shí)產(chǎn)權(quán)的整車企業(yè)和零部件企業(yè)仍是少數(shù)。隨著國(guó)內(nèi)電機(jī)電控系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)鏈的逐步完善，電機(jī)電控系統(tǒng)的國(guó)產(chǎn)化率逐步提高，電機(jī)電控市場(chǎng)具有的增速有望超過(guò)新能源汽車整車市場(chǎng)的增速。

此外，隨著整車車體結(jié)構(gòu)輕量化的推進(jìn)，電池、電機(jī)、電控系統(tǒng)在新能源汽車整車中的成本占比也逐漸上升。根據(jù)Argonne 國(guó)家實(shí)驗(yàn)室統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，新能源汽車動(dòng)力總成(電機(jī)、電控、變速器)的成本分別占整車成本的15.67%(轎車)和13.69%(小型貨車)，總成占比僅次于電池和BMS 系統(tǒng)。在新能源汽車補(bǔ)貼逐步退坡的政策驅(qū)動(dòng)下，動(dòng)力總成成本、重量下降的壓力將逐步向上傳導(dǎo)至電機(jī)、電控產(chǎn)品廠商，具備技術(shù)、規(guī)模優(yōu)勢(shì)的供應(yīng)商將在成本下降的過(guò)程中占據(jù)優(yōu)勢(shì)。因此，電機(jī)電控市場(chǎng)在很大程度上仍將影響新能源汽車市場(chǎng)的走向。

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(guó)內(nèi)外電動(dòng)車的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)都是單機(jī)減速，即沒(méi)有離合、沒(méi)有變速。未來(lái)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。

電機(jī)由三部分組成：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。

能源汽車在正轉(zhuǎn)加速行駛過(guò)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(lái)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?lái)完成，而電池的成本相比電機(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。

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(wèn)題，這是提高充電效率的關(guān)鍵問(wèn)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。

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、鈷酸鋰、錳酸鋰、三元、高鎳三元。

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)的鎳氫電池，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(lái)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(zhǎng)安新能源的，這說(shuō)明其它乘用車的動(dòng)力電池直接外購(gòu)，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(méi)有自己的電芯與電池組設(shè)計(jì)能力。跨國(guó)車企，雖然沒(méi)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。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(lái)源。目前動(dòng)力電池中，鎳氫電池面臨淘汰，鉛酸電池全憑保有量在支撐，故目前以鋰電池最為主要。

總結(jié)：絕大部分自主品牌僅掌握了整車控制器與三電集成技術(shù)，對(duì)三電零部件技術(shù)卻仍是處于沒(méi)有進(jìn)門(mén)的階段，畢竟不是一個(gè)領(lǐng)域，技術(shù)不是一蹴而就的。而合資品牌方面，沒(méi)有電芯是它們唯一的軟肋，但是通過(guò)自己設(shè)計(jì)電池組與電池管理系統(tǒng)，進(jìn)而掌握動(dòng)力電池技術(shù)彌補(bǔ)了這個(gè)缺陷。技術(shù)是需要積累的，在2020年前補(bǔ)貼逐步下降甚至之后退出，對(duì)于主機(jī)廠來(lái)說(shuō)，最重要的工作是如何降低動(dòng)力電池的成本，也是技術(shù)與市場(chǎng)博弈的關(guān)鍵階段，如果技術(shù)受制于人，降成本將難于上青天。

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