新能源汽车三电系统详解(图文并茂)

1、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F面详细讲解一下三电根底知识:薪能痺汽车区别于传统车叢核也的技术是“三电 即：电驱、电池、电控口传动机构-电驱-电动机逆变器三电-电池模组电池-结构系统电气系统L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、锰酸锂、三元、高镍三元。电池匸由十年上还有一块或肴两块低珏电泄,为f区分，将高压 电池称为动力电泄.这也是行业术语，与传统汽年的油箱作冲 类似.作为新能源汽车的“堆量来源.劭力电池系暁通培由 电芯、电池组*电池

2、管理系统、冷却系统、上下压线束、保护 外亮、其它结构件尊构成.目前新能源汽车动力电迪审场*磷酸铁锂电池与三元俚两 分夭下.钛酸锂踉铳酸锂应用比例不高.対平安性募求更高的 电动客年市场磷酸钱锂应用J5多,以295投僵路机动年辆主 严企业及产昂公吿?电动客年来看，229軼纯电动容牟产昂有 197歉选配磷酸鉄锂"占比高达86%.三元理占比仅为0丛对能量密度宾求更高的乘用车市场，三元锂占比更高.从 第四批?新能痺汽年堆广应用推荐年型目录?中32歉新能癖 乘用车分折，使用三元电池的车型多达23輸占tt71.88%t 使用磷酸铁镖电迪的车型达H款.占比12,5%.动力电池是非常“年轻的产品，19

3、96年通用推出 EV-1采用的是铅酸电池, 它是现代电动汽车架构雏形，从铅酸电池到日系混动的镍氢电池，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。大局部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底扳下话力血池驱劫力管理控制MCU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。与大多自主

4、品牌的差异是，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。电芯隔膜 电解液1 极耳 外壳 电芯附件电芯俎上盖及侧板端皈及绝缘罩隔热棉 电眩连接线束底部绝缘膜螺钉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，镍氢电池面临淘汰，铅酸电池全凭保有量在支撑，故目前以锂电池最为主要。如下列图茂倉忑汇1优点：平安、可靠缺点：能应用：趕动车型为主、J优点：容疑密度穴缺点：战本鬲应用：主流电动汽车先介绍几个重要概念优点：廉价、QIW護点：能还密蜃低应用：早期晅动车型比能量和比功率比能是指电逆单位质畫所能输岀的馄单位是Wh/kg ；

5、 比切率密度是插适更辿至瞬间能放岀能It的聽石7&是恻斥9比能绘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,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 提側艮葛的瞬间电流,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:mod! Sradstc能量密度方面电池肯定不如汽油，但是究竟差异多大呢？ 一箱50L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？如下列图汽油比能董为IlKWh/kg1L汽油约軍0 742kg按车載50L计算满载是37. kg放出的乾量为4上KWh三元锂电池比能量为150Wh/kg408JKWh的能

6、寰需电池2700kg设发动机和电功机的效率差为3倍相当于Gkg锂电池的能量目前便用较多的锂动力电池有以下几类.以&吸不打为划分依据。优表车型特斯ffiRoadster 特斯拉他品S启辰罷风比亚迪E6二元因5F表列出了四类锂电池的主要性能指标差异。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?1粘醴锂OM三元材料磷酸鉄锂正枫材料穩定性18D度分解分解温度 高于ta酸锂分解温度 窩于姑酸锂600壇仍稳定循环寿命_般短舉长容 fiKWh/kg)ISO 160100-1101S0200100左右中最低低低Sffifflroodst

7、er井不适合做动力电池钻酸锂是锂离子电池正极材料的鼻祖*姑酸锂在3C市场中占的份额核心优点是容量密度大*皱点是稳定性不錠数码电子产品对锂电池平安性要求不高，钻酸锂电池最适宜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,但是同时其平安性能要打些折扣。市场占有率最大Aflt r17爲酸锂电池是目前主流动力电池*日韩鶯欧美倉国内均有企业采用密度中孝价格最廉价寿命一般.平安环保*没有专利限制日韩系的锚酸锂电池技术领先全球虽然其能量锰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,密度不如钻酸锂和三元锂，但其他综合性能相当出色。企业的'弯道超车梦想*最大优点是稳定性好咚寿命

8、长+就点是比能蟹低、一致性差 弘制作本钱高于键酸锂，还需深 入硏究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国内硏发热情很高，国家投入 亦较夭的霸主。平安性能和寿命这两个关键指标都是顶尖的爲M MS升起的斷星*三元锂电池是指正极材料使用 糠钻镭三种正极材料按一定比 例混合搭配的锂电池°能量密度可达高平安性差I但优于钻酸锂如果说国内把锂电池的开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，本钱低于钻酸锂电 池，平安性也相当可靠。不同车企对于动力锂电池的选择都有自己的考虑如 下列图倚斯拉选择三元电池要的就是大容

9、量、长续航！国内局部车企选择隣酸铁 锂电池，实质是看中其广 阔的前景！任性局部日韩和欧美车企选择 镭酸锂电池因其本钱廉价性能也不差多少。百花芳放可促逬锂电行辿 技术的革新，电池是制约 电动汽车开展的瓶颈。电 池突破那么整个行业飞跃！动力电池开展趋势纯闵动汽乩舀电混合汽车低遼纯电前电动自彳亍车对本钱、续航有要求 三元锂电池前暑更广电池经常要高 功率放电而目充放次数较多扳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 必然特斯拉普锐斯通用比亚迪日产Models第三代沃呈达E6正扱材料二兀镐酸锂三元磷酸铁锂猛酸锂电ffittE商松下松下LG比

10、亚迪AESC电池质A(kg)50080180600170电池 S»(KWh)854.4166024续航里程(Km)4262062300160能童度(wH/kg)20090140100160ft人孚考囂営冷日 r -VfiXi； SC PS 丄壬_n-> kid m- - a 1_ r 斗.IT姜了二鏗5关于电池管理系统(BATTERY MANAGEMENT SYSTEM )*监控电池的状态(电压、电流、温度等) *延长电池的使用寿命 *防止距池出现过充电和过放电总结:、电驱电驱由三局部构成：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。

11、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，即提高性能，降低本钱轴承等传动机构换挡系统同步器拨叉等I壳体-壳体等 油圭扌1螺栓等 电机由三局部组成：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，它承当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, 里程数那么转变为需要消耗同等能量的电池来完成，而电池的本钱相比电机较 大，因此新能源汽

12、车电机的效率和性能至关重要。目前汽车专用点击驱动系主 要有三类：直流点击驱动系、永磁同步电机驱动系、交流感应点击驱动系。t直谎电机i+低1永磁电机cr ri r 9 4 v '，* '!i r n ix： 感应电机*.卜* 1 ' * " ' * W 中比率:峰值效率( 8589:95-97?94-95负荷效率(%)80-8785-97:90-92转速范围14000-6000 j4000-10000E 12000-15000可靠性优秀:好尺寸;*大11站代表车型电瓶代歩车1:持斯2model S瞬t低i中；低控制雅度低1般f葛|缺点：效率低、质量大 体

13、积大、可靠性差新一代电动汽车已经 慢慢不再使用该电机直流电机感应电机:抑短model 5采冃旳三柜懑应电机*感应电机抗离温性能强， 环境适应性更佳！效率并不低,本钱最低*转速范圈也是最广的，缺庶是控制稍复杂永磁电机*转子的磁场是由永磁体产生 的.防止了因生磁而导致的 电能损耗祈故效率姜比梵仙电机高！尺寸和质量都偏小，布萱更 加灵活逆变器是把直流电转变成交流电的设备，假设一台电动汽车的逆变器能支持较高电压，那么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。假设提高逆变器的支持电压，那么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

14、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。厂 IGBT JDJE 绑定线 DBG PINFIN逆变器-距容-外壳 电春芯子BUSBAR 直空灌封PCB控制_电流传慝器驱动板电子元器件三、电控新能源汽车电机、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：狭义上的宅控指整丰担制器但足新

15、庵源汽丰的电控 较多.还有电机控制与电池智理系統萼.遠些控制器通过 GAKI网络尊来運信«整車控制器比校好理解，主妄足采集油门、制动蜡扳等各 种信号，井仟出相应判断与给出垢令.在新维源汽车上还要协 週各个控制器的遒信；电机證制器的作用壬妾是接收整年控制器的扭矩Jg文指令, 进而揑制驱动电机的转iffi苓转动方向，另外，在能畳回收过程 申.电机控制器还竇负養将驱动电机劃扭矩产生的交流电进行 整流回充给动力电池；相比前面两个控制电池管理系统相比照狡“年轻. 其主要功施包括：电池物理参数实时监测、在线诊断与预警、 充放电与预克控制、均衡管理和热管理尊。电控方面，对于一般的主机厂来说，真正掌

16、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异并不是很大，它的成熟度也比拟高。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、低本钱，适应有限的车内空间，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，并同时提供高平安性和可靠 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 整车的性能和本钱。目前，国内在电机、电控领域的自主化程度仍远落后于电 池，局部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