导读
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本文以纯电动汽车(即以车载电源为动力、用电机驱动车轮行驶的车辆)为例,讲解新能源汽车“
三电”技术。内容详实全面,除少数顶尖工程师外,大部分技术人员可能只看一遍是无法完全消化吸收的。建议作为参考书,反复咀嚼,这也正是本文价值之所在。
—— 大隈讲堂 按
新能源汽车区别于传统汽车的“核心技术”是什么?
其实他们说的“三电”就是:
电池,电驱,电控。
下面就详细讲解一下“三电”的基础知识。
一、电 池
电池是与化学 、电子控制 和机械工业等相关专业的综合行业。
电池的关键在于电芯,电芯最重要的材料是正负极、隔膜、电解液。正极材料广为熟知的有:磷酸铁锂、钴酸锂、锰酸锂、三元、高镍三元。
动力电池产生的历史不长, 通用公司 1996年推出EV-1采用的是铅酸电池,它算是现代电动汽车架构的雏形了。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,也就才二十几年。
从国家发布的第四批《 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,这说明大部分乘用车的动力电池是直接外购的,包括电芯、电池组与电池管理系统等等。
由此可见,大部分自主品牌主机厂都没有自己的电芯与电池组设计能力。
抛开自主品牌,再看那些合资品牌。
宝马也不具备电芯设计生产能力,i8 用的是三星 SDI 电芯;通用汽车同样也没有电芯设计生产能力,而是采用 LG化学的电芯;但电池组与电池管理系统都是他们自己开发的。显然,跨国车企虽然没有自己的电芯,但是它们却坚持自己设计和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。
目前比较热的两款电池:
刀片电池 :2020年3月29日,比亚迪正式发布刀片电池,该电池采用磷酸铁锂技术。“刀片电池”通过结构创新,在成组时可以跳过“模组”,大幅提高了体积利用率,最终达成在同样的空间内装入更多电芯的设计目标。相较传统电池包,“刀片电池”的体积利用率提升了50%以上,也就是说续航里程可提升50%以上,达到了高能量密度三元锂电池的同等水平。,“刀片电池”的设计使得它在短路时产热少、散热快,并且评价其在“针刺试验”中的表现“非常优异”。
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弹匣电池 :弹匣电池其本质为三元锂电池,是一项专门提升动力电池安全性的系统性技术,是从电芯本征安全提示,到被动安全强化,再到主动安全防控的一整套安全技术。弹匣电池四大核心包括了超高耐热稳定的电芯、超强隔热的电池 安全舱 、极速降温的速冷系统以及全时管控的第五代电池管理系统。
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二、电 驱
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三、电 控
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、低成本,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,并同时提供高安全性和可靠性。
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目前,绝大部分自主品牌仅掌握了整车控制器与三电集成技术,对三电零部件技术却仍是处于落后的阶段,毕竟技术不是一蹴而就的。而合资品牌方面,没有电芯是它们唯一的软肋,他们更多的通过自己设计电池组与电池管理系统,进而掌握动力电池技术弥补了这个缺陷。
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1、驱动电机要有更高的比能量(能量密度),实现轻量化、低成本,适应有限的车内空间布置,同时还要具有能量回馈能力,降低整车能耗。
2、驱动电机要具备高速宽调速和低速大扭矩,以提供高的启动速度、爬坡性能和高速加速性能。
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