秋风送爽,碧波浩荡。
以“全面推进市场化,加速跨产业融合,携手实现碳中和”为主题的2021世界新能源汽车大会(WNEVC2021),上月刚刚在海南圆满闭幕。
大会就新能源汽车整车、动力电池、驱动电机、汽车电控及其他相关前沿技术进行主题峰会、论坛讨论和展示。
新能源汽车区别于传统车最核心的技术是“三电”,是对电池、电机和电控系统的简称。
以我们人体作比,电控系统是大脑,电机系统是心脏,电池系统是血液,三者缺一不可。
新能源汽车大脑:电控系统。电控系统作为新能源汽车的大脑,主要功用是接受油门、制动踏板、方向盘转向等各种信号,并根据接受的各种信号发出相应的指令。
同时,电控系统控制驱动电机的转速与转动方向以及能量回收等。
新能源汽车心脏:电机系统。电机系统为汽车提供扭矩,分为交流异步电机和永磁同步电机。在效率方面,永磁同步电机更胜一筹,将获得长足发展。
新能源汽车血液:电池系统。电池系统为新能源汽车提供动力来源,电池容量、充电时间和质量亟需突破技术瓶颈。
主流动力电池为磷酸铁锂电池和三元锂电池,原材料价格高,达到使用期限后高污染性以及本身的安全性都是快速发展的绊脚石。
三电核心技术从很大程度上决定了整车性能,是评价新能源汽车极为重要的指标。
一、电池系统
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。
动力电池是非常“年轻”的产品, 1996年的铅酸电池,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。
大多自主品牌,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。
动力电池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。
下表列出了四类锂电池的主要性能指标差别。四类电池各有优劣。
数码电子产品对锂电池安全性要求不高,钴酸锂电池最合适3C领域。
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,虽然其能量密度不如钴酸锂和三元锂,但其他综合性能相当出色。
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的霸主。安全性能和寿命这两个关键指标都是顶尖的。
如果说国内把锂电池的发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,比钴酸锂电池更高的能量密度,成本低于钴酸锂电池,安全性也相当可靠。
动力电池发展趋势
总结:
二、电驱系统
电驱系统由三部分构成: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。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。
当扭矩产生误差时,需要电机来完成的新能源汽车加速,里程数则转变为需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。
直流电机
感应电机
永磁电机
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和功率较大,意味着同样电流进行充电,充电功率可以等比例放大,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产生的热量会变多,就需要解决逆变器中IGBT模块散热问题,这是提高充电效率的关键。
三、电控系统
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。
电控方面,对于一般的主机厂来说,真正掌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别并不是很大,它的成熟度也比较高。
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,以提供高启速、爬坡和高速加速性能;
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。
电机电控系统是新能车产业链重要一环,其技术、制造水平直接影响整车性能和成本。
目前,中国绝大部分自主品牌仅掌握了整车控制器与三电集成技术,技术也在积累的。
此次2021世界新能源汽车大会,中共中央政治局常委、国务院副总理韩正在北京以视频方式出席大会并发表致辞,指明了新能源汽车加速发展新阶段的方向:
中国是全球汽车产业、市场的重要组成部分,中国率先推动新能源汽车市场发展,能够带领、影响全球新能源汽车市场和企业的发展。
韩正副总理表示,当前中国新能源汽车的三电技术,电控系统、电机系统和电池系统核心企业已进入加速发展新时期。
关于WNEVC 2021-世界新能源汽车大会
由中国科学技术协会、海南省政府、科技部、工信部、生态环境部、住建部、交通运输部、国家市场监管总局、国家能源局联合主办,中国汽车工程学会、中国电动汽车百人会、海南省工信厅、海南省科协、海口人民政府承办的第三届世界新能源汽车大会(WNEVC 2021)于9月在海南国际会展中心举行。
会议以“全面推进市场化、加速跨产业融合”为主题,设置3个主论坛、1场央视对话、11个主题峰会及5个专题论坛,邀请全球各国政产学研代表,围绕政策、技术路径、关键技术创新等展开研讨,推进汽车产业碳达峰、碳中和目标的实现,促进全球深度合作。
编审 | 王贤 设计丨西岸
素材 | 李杰 监制 | 海波
锦程控股集团品牌部