新能源汽车的核心“三电”解析

2021-12-07      1318 次浏览

新能源汽车差别于传统车最核心的技术是“三电”,包括电驱动,电池,电控。


电控


目前,新能源汽车所使用的控制系统大多是在传统汽车控制器基础上,再进行一些适应性的更改,形成适应于新能源汽车工作的控制软件。国内在电机、电控范畴的自主化程度仍远落后于电池,部分电机电控核心组件如IGbT芯片等仍不具备完全自主加工量力,具备系统完整知识产权的整车公司和零部件公司仍是少数。随着国内电机电控系统产业链的逐步完善,电机电控系统的国产化率逐步提高,电机电控市场具有的增速有望超过新能源汽车整车市场的增速。


此外,随着整车车体结构轻量化的推进,电池、电机、电控系统在新能源汽车整车中的成本占比也逐渐上升。依据Argonne国家试验室统计数据,新能源汽车动力总成(电机、电控、变速器)的成本分别占整车成本的15.67%(轿车)和13.69%(小型货车),总成占比仅次于电池和bMS系统。在新能源汽车补贴逐步退坡的政策驱动下,动力总成成本、重量下降的压力将逐步向上传导至电机、电控产品厂商,具备技术、规模优点的供应商将在成本下降的过程中占据优点。因此,电机电控市场在很大程度上仍将影响新能源汽车市场的走向。


电驱


电驱由三部分构成:传动机构、电机、逆变器。


目前国内外电动汽车的传动机构都是单机减速,即没有离合、没有变速。将来各电动汽车公司将会在传动机构上新增复杂性,同时降低对电机、电机变阻器的需求,即提高性能,降低成本。


电机由三部分组成: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,它承担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。当扭矩出现误差时,要电机来完成的新能源汽车加速,里程数则转变为要消耗同等能量的电池来完成,而电池的成本相比电机较大,因此新能源汽车电机的效率和性能至关紧要。


逆变器是把直流电转变成交流电的设备,若一台电动汽车的逆变器能支持较高电压,则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。若提高逆变器的支持电压,则相应的充电时逆变器出现的热量会变多,那么就要处理逆变器中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使用。


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,电芯最紧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、钴酸锂、锰酸锂、三元、高镍三元,其中,钴加工在刚果,但刚果地区动荡不安,同时当地保护政策限制钴矿石出口,因此钴的市场价格变动较大。为了摆脱钴的成本对正极材料行业的负面影响,业内对正极材料的研究开始往低钴方向发展,从333到523,到622,到811。811的电池正极材料配方中,钴含量不到10%,此款配方的电池将来一两年、两三年内就会出现,因此投资钴材料的人士需谨慎。


电池产业中,电池安全也是一块不容忽视的范畴。电池安全很大程度上取决于电池管理系统软件的成熟度和全面性,特别是大功率、大电流的电池要保证长期安全是较困难的。考虑到软件匹配程度和成本等问题,新能源汽车整车加工公司不应向其他公司购买电池安全系统软件,而应多在自主研发等方面下功夫,加工出适合公司产品的电池软件系统,使产品具有长期竞争力。


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