近年來,電動汽車的發(fā)展已經成為汽車產業(yè)發(fā)展的趨勢,受到資本市場和消費者的高度關注,電動汽車代表著汽車業(yè)界的未來,這早已成為業(yè)界的共識。
而成就一輛電動汽車的,必然是它的三電系統(tǒng),一套優(yōu)秀的三電系統(tǒng)需要有高集成度、高效率、高安全性,要對極端氣候環(huán)境有良好的適應能力,同時還要有良好的動力表現(xiàn),其水平的高低決定著一輛電動汽車的基本性能。
說了那么多,“三電”系統(tǒng)到底是什么?
今天就來簡單而不簡約地科普一下。
1.三電系統(tǒng)是什么?
三電系統(tǒng)是純電動車區(qū)別于傳統(tǒng)燃油車最核心的技術,是作為替代燃油車發(fā)動機系統(tǒng)而誕生的動力系統(tǒng),研發(fā)三電系統(tǒng)需要做大量費時費力的基礎工作,三電系統(tǒng)即是:電驅、電池、電控系統(tǒng)。
2.三電系統(tǒng)之電池
一般而言,我們將高壓電池(區(qū)別于車上的低壓電池)稱為動力電池,和傳統(tǒng)燃油車的油箱作用類似,作為新能源汽車的能量來源,動力電池系統(tǒng)通常由電芯、電池組、電池管理系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、高低壓線束、保護外殼和其他結構件構成。
而電芯組里面最重要的材料,就是電芯里面的正極材料,它決定著電池的動力性能、續(xù)航里程、成本以及安全性能。
目前新能源電池中的能量來源里面,主要有鎳氫電池、鋰離子蓄電池和鉛酸電池三種。
而從新能源車電動車的動力電池發(fā)展史來看,早期動力電池使用的是鉛酸電池,到日系混動的鎳氫電池,再到現(xiàn)在主流的鋰電池,也不過二十多年的時間。
鉛酸電池適用于早期電動車型,優(yōu)點是便宜且可靠,但能量密度低,而鎳氫電池的優(yōu)點是安全和可靠,但同樣有能量密度低的問題,主要應用于混動車型,現(xiàn)在,鉛酸電池和鎳氫電池已經面臨全面的淘汰。
鋰離子電池的優(yōu)點是容量密度大,相對地,成本也更高,目前主流的電動汽車使用的都是這類電池。
然而在鋰離子電池里面,同樣面臨著同行的激烈競爭,根據采用的材料不同,目前的鋰離子電池主要分為鈷酸鋰、三元鋰、錳酸鋰和磷酸鐵鋰電池四種。
目前新能源動力電池市場,磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池二分天下,對于安全性要求更高的電動客車市場選用磷酸鐵鋰電池更多,而對于能量密度要求更高的乘用車市場,則是三元鋰電池占比更高。
3.三電系統(tǒng)之電驅
電驅系統(tǒng)同樣由三部分組成,分別是傳動機構、電機、逆變器。
傳動機構,目前國內電動車的傳動機構都是單機減速,即沒有離合也沒有變速,傳動機構可以增加其復雜性,從而降低對電機 電機變阻器的需求,提高性能,降低成本。
電機系統(tǒng),是為汽車提供扭矩的高壓電機(就是給汽車提供力),一臺車可以搭載數臺電機,扭矩決定新能源車汽車加速速度的快慢,而電池的成本相比電機較大,因此電機的效率和性能就至關重要,目前汽車專門的電機驅動系分為三種:直流電機驅動系、永磁同步電機驅動系、交流感應電機驅動系。
逆變器,是把直流電轉變成交流電的設備,主要應用在充電場景上面,若逆變器支持較高的電壓,則電壓充電流較大,縮短充電時間,同時,因為充電時的電壓較高,逆變器所產生的熱量也會相應增多,如何解決逆變器中IGBT模塊的散熱問題,是提高直流充電樁充電效率的關鍵問題。
4.三電系統(tǒng)之電控
電控有狹義和廣義之分,狹義上的電控系統(tǒng)指的是整車控制器,然而新能源車的電控還包括電機控制器和電池管理系統(tǒng),即新能源車的電控系統(tǒng)分為:整車控制器、電機控制器和電池管理系統(tǒng)。
整車控制系統(tǒng),整車控制系統(tǒng)主要是采集油門、制動踏板等的信號,并且做出相應的指令,和傳統(tǒng)汽車的整車控制系統(tǒng)差別并不是很大。
電機控制器,電機控制器的作用主要是接收整車控制器的扭矩報文指令,進而控制電機的轉速和轉動方向。
電池管理系統(tǒng),電池管理系統(tǒng)顧名思義,主要是監(jiān)測和管理電池的狀況,包括電池物理參數實時監(jiān)測、在線診斷與預警、充放電與預充控制、均衡管理和熱管理等,電池管理系統(tǒng)是新能源車獨有的電控系統(tǒng),因此相對于整車控制器來說,比較年輕,技術還待成熟。