新能源汽車三電系統詳解

新能源汽車區別於傳統車最核心的技術是「三電」，包括電驅動，電池，電控。

下面詳細講解一下三電基礎知識：

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，電芯最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。

動力電池是非常「年輕」的產品， 1996年通用推出EV-1採用的是鉛酸電池，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款車型採用了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

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，即使不採用這家的電芯，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裡。

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，故目前以鋰電池最為主要。（如下圖）

先介紹幾個重要概念

能量密度方面電池肯定不如汽油，但是究竟差別多大呢？一箱50L的汽油可以大概跑600km,續航同樣里程的電動車需要多少電池呢？（如下圖）

下表列出了四類鋰電池的主要性能指標差別。從表中可以看出，四類電池各有優劣。那各汽車廠商究竟是憑什麼選擇其中某種電池呢？哪種電池又將是未來的主流呢？

數碼電子產品對鋰電池安全性要求不高，鈷酸鋰電池最合適3C領域，特斯拉敢於使用此類電池也是未來得到超強的續航能力，但是同時其安全性能要打些折扣。

錳酸鋰電池因其不偏不倚的特徵贏得動力電池最大的市場佔有率，雖然其能量密度不如鈷酸鋰和三元鋰，但其他綜合性能相當出色。

如果不是較低的能量密度限制了磷酸鐵鋰電池，其真的有可能成為動力電池中的霸主。安全性能和壽命這兩個關鍵指標都是頂尖的。

如果說國內把鋰電池的發展重心放在了磷酸鐵鋰電池上，國際動力鋰電池行業的新星非三元鋰電池莫屬，比鈷酸鋰電池更高的能量密度，成本低於鈷酸鋰電池，安全性也相當可靠。不同車企對於動力鋰電池的選擇都有自己的考慮（如下圖）

動力電池發展趨勢

總結：

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複雜性，同時降低對電機、電機變阻器的需求，即提高性能，降低成本。

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。

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。

直流電機

感應電機

永磁電機

逆變器是把直流電轉變成交流電的設備，若一台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，那麼就需要解決逆變器中IGBT模塊的散熱問題，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。

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、最高速度等主要性能指標。同時，電控系統面臨的工況相對複雜：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，具有大變速範圍；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。

電控方面，對於一般的主機廠來說，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並不是很大，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，並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、製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後於電池，部分電機電控核心組件如IGBT 晶元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。

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於沒有進門的階段，畢竟不是一個領域，技術不是一蹴而就的。

而合資品牌方面，沒有電芯是它們唯一的軟肋，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。

在2020年前補貼逐步下降甚至之後退出，對於主機廠來說，最重要的工作是如何降低動力電池的成本，也是技術與市場博弈的關鍵階段，如果技術受制於人，降成本將難於上青天。