到底什么是新能源汽车三电系统

说实话现在市面上关于三点系统的科普文章很多但很多人都写得过于简化。要么就是简单罗列一下电池、电机、电控分别是什么要么就是堆砌一堆专业话术看完还是一头雾水。我会尽量用大家能听懂的话来说。所谓三电系统就是电池系统、电机系统、电控系统的统称。这三个系统基本上就构成了新能源汽车的核心。传统燃油车有发动机、变速箱、底盘三大件新能源汽车替换成了电池、电机、电控。听起来很简单但这三个系统之间的配合远比传统燃油车复杂得多。电池好理解就是儲存能量的地方相当于燃油车的油箱。但这个油箱可不简单它既要保证能量密度够高又要保证安全性还要保证寿命。电机是把电能变成机械能的部分相当于燃油车的发动机。但电机相比发动机有个巨大的优势——响应速度快。发动机的扭矩输出需要转速爬升电机几乎可以做到瞬时最大扭矩。电控则是统筹整个系统的大脑。它要管电池的充放电要管电机的转速和扭矩还要保证整个系统在各种工况下安全可靠地运行。这三个东西配合好了整车性能就好。配合不好要么续航拉胯要么安全问题要么就是开着不舒服。02 电池系统新能源汽车的核心2.1 电池到底在研究什么很多人觉得电池嘛不就是充放电那么简单。其实远不是这么回事。电芯是电池系统最基本的单元。简单理解就是一个正极负极电解液的组合。目前市面上最主流的两种类型是磷酸铁锂和三元锂电池。磷酸铁锂的优点是安全性好、寿命长、成本低。缺点是能量密度相对较低低温性能差一些。三元锂电池正好反过来能量密度高、低温性能好但安全性相对差一些成本也更高。这就是为什么北方地区很多人推荐三元锂南方地区推荐磷酸铁锂的原因。不是没有道理的。。但我要说句公道话这两种技术路线各有优劣具体选哪个还是要看使用场景。非要分个高下没必要。▶2.2 BMS到底有多重要如果说电芯是电池的肉体那BMSBattery Management System电池管理系统就是电池的大脑。这玩意儿到底管什么监控电压、温度、SOCState of Charge电量状态这些参数实时监控。均衡每个电芯不可能完全一致时间长了就会出现一致性差异。BMS要做的就是均衡让所有电芯保持一致。保护过充过放不行温度太高太低也不行。BMS要在各种极端情况下保护电池安全。估算剩余电量到底还有多少这个看起来简单其实非常考验算法。因为电量跟电压、电流、温度、循环次数都有关系。很多厂家宣传自己用了什么什么电池但实际上BMS才是真正体现技术实力的地方。好的BMS能让同样容量的电池发挥出更高的可用容量同时还能延长寿命。▶2.3 电池技术发展趋势刀片电池大家应该都听过比亚迪的代表作。简单说就是通过结构创新在保证安全性的前提下提升了空间利用率从而提高能量密度。固态电池现在很火各家都在布局。简单理解就是把液态电解质换成固态理论上能大幅提升能量密度和安全性。但目前还处于实验室阶段离大规模量产有距离。800V高压平台现在成了香饽饽保时捷Taycan、比亚迪汉、小鹏G9都用了这个技术。好处是充电速度可以大幅提升但对应的充电桩、车内线缆都要重新设计成本不低。03电机系统动力来源▶3.1 电机有哪些类型新能源汽车上用的电机主要就两种永磁同步电机和异步感应电机。永磁同步电机是目前的主流。效率高、功率密度大90%以上的效率轻轻松松能达到。缺点是永磁体主要是钕铁硼成本不低而且高温下可能退磁。异步感应电机以前是特斯拉的标配。优点是结构简单、成本低、高速性能好。缺点是效率不如永磁同步。所以现在很多车企的做法是两驱车型用永磁同步四驱车型前轴用永磁同步、后轴用异步感应。急加速时用四驱日常行驶用两驱这样既保证了动力又保证了效率。▶3.2 扁线电机是什么鬼这两年扁线电机突然火起来了。传统电机用的是圆线绕组扁线就是用扁平的铜条代替圆铜线。好处是槽满率更高铜损更低效率能提升5%左右。5%听起来不多但对电动车来说续航提升5%就是实实在在的5%。而且这个技术路线相对成熟推广起来难度不大。所以现在主流车企的新车型基本都换装扁线电机了。▶3.3 集成化是趋势现在的新能源车越来越讲究集成化。三合一电驱听说过没有把电机、减速器、电控集成在一起。这样做的好处是体积小、重量轻、效率高。蔚来、特斯拉、比亚迪都在往这个方向卷。传统车企像大众、通用也不甘落后。04电控系统大脑▶4.1 电控到底管什么如果说电池是心脏电机是肌肉那电控就是大脑。具体来说电控主要负责功率控制电机需要多大的扭矩转速多少这都是电控决定的。能量管理动能回收什么时候启动电池和电机之间如何分配功率这些都要电控来协调。热管理电池温度高了要降温电机温度高了也要降温。怎么协调电控来管。故障诊断系统出问题了怎么办电控要能及时发现并处理。▶4.2 IGBT和SiC是什么电控里最核心的部件是功率模块负责控制电流通断。现在主流用的是IGBT绝缘栅双极晶体管。这个技术已经比较成熟了成本也相对可控。但是SiC碳化硅才是未来的趋势。相比IGBTSiC的损耗能降低50%以上体积也能做得更小。当然SiC现在的问题就是贵成本是IGBT的好几倍。所以目前只有高端车型在用。但随着技术进步和规模效应SiC成本下降是必然趋势。预计两三年后中端车型也能用上SiC了。05三电如何协同工作这部分内容可能比较专业但我尽量说得通俗些。充电过程电网的交流电或直流电通过高压接口进入电池包BMS控制充电功率和电池均衡。800V快充桩可以做到十几分钟充到80%。驱动过程驾驶员踩下加速踏板电控根据信号调节电机所需的电压和频率电机输出扭矩驱动车辆。这个过程是毫秒级的响应比燃油车快得多。动能回收减速时电机变成发电机把动能转化为电能存回电池。这个过程可以显著提升续航尤其是在城市路况下。热管理协同冬天温度低电池活性差电控会限制放电功率同时启动电池加热。夏天温度高电池和电机都需要冷却冷却系统会同时给电池和电机散热。好的三电系统就是要让这三个子系统配合得天衣无缝。这需要对整车有深刻的理解不是简单的零部件堆砌。06消费者需要关注什么说到底这些技术最终还是要落实到消费者能感知到的体验上。续航这个是最直观的。但我要提醒一下官方续航看看就行实际续航跟驾驶风格、气温、路况都有关系。南方和北方差异会很大。安全性这个最重要。新能源车自燃的新闻不少但客观来说现在电池的安全性已经进步很多了。选择大厂的产品相对更有保障。充电便利性这个往往被忽视。买新能源车之前最好看看自己家附近有没有充电桩快充桩分布怎么样。800V快充确实香但如果找不到充电桩也是白搭。保养成本相比燃油车新能源车的保养成本确实低很多。没有机油机滤这些项目。但电池、电机、电控这些核心部件的维修成本可不低。07写在最后写到最后发现这篇文章已经挺长的了。三电系统真的是一个很大的话题每个子系统展开都能写很多。本文算是给大家搭了个框架如果想深入了解某个部分可以评论区告诉我后面可以考虑单独展开讲。另外本文内容是我个人整理的如果有技术表述不准确的地方欢迎指正。但请保持友好讨论的氛围谢谢。