新能源汽车的“三电”究竟是何方神圣?
“三电”系统,即电池、电机与电控的合称,堪称新能源汽车的“心脏”。这三项核心技术不仅深刻影响着整车的性能表现,更是衡量新能源汽车优劣的关键指标。
1. 电池
电池作为新能源汽车的能量之源,其性能至关重要。它不仅需要具备高能量密度、长寿命和安全可靠等特点,还要能够支持快速充电,以满足日益增长的出行需求。
电池作为新能源汽车的心脏,肩负着储存能量与输出电能的重任。在形态上,新能源汽车所采用的动力电池主要分为圆柱形、方形和软包三类。其中,方形硬壳电池在保护电芯方面表现出色,相较于软包电池和圆柱形电池,其安全性更为出色。近年来,随着工艺技术的不断创新,方形硬壳电池在设计上取得了显著进展,进一步提升了其安全性与性能。
2020年,比亚迪创新推出了刀片电池,其独特之处在于单体电池以阵列方式排布,形似“刀片”般插入电池包内。在电池成组过程中,该设计跳过了模组和梁的使用,从而减少了冗余零部件,构建出类似蜂窝铝板的结构。这一系列结构创新显著提升了电池强度和电池包的安全性。
从材料角度看,新能源汽车动力电池主要分为三元锂电池和磷酸铁锂电池。通常,三元锂电池的能量密度高于磷酸铁锂电池,导致搭载三元锂电池的新能源汽车在续航能力上往往更胜一筹。然而,比亚迪的刀片电池,尽管单体能量密度未超越三元锂,却通过精简结构件,大幅提升了电池体积利用率,从而实现与主流三元锂电池相当的续航能力。这一技术革新无疑在行业内处于领先地位。
2. 电机技术
电机作为新能源汽车的核心驱动装置,负责将动力电池的电能高效转化为机械能,进而驱动车辆前行。在新能源汽车领域,永磁同步电机和感应异步电机是主流选择。据市场统计,永磁同步电机的装机量已高达98%-99%,几乎占据了主导地位。这得益于其相较于交流异步电机更高的功率密度,能够在相同体积下提供更为强劲的动力与扭矩。而“永磁”与“同步”技术的结合,更是让电机性能得以显著提升。其中,“永磁”指在电机转子中嵌入永磁体,而“同步”则意味着转子的转速与定子绕组的旋转磁场始终保持同步。接下来,我们将通过一个生动的例子来深入剖析永磁同步电机的工作原理。
假设有单一线圈通电,它会产生类似于磁铁的磁场。一旦增加到三组线圈,这些线圈在定子内部以“米”字形排列,当它们依次通电时,会形成一个持续旋转的磁场。在这个旋转磁场的作用下,磁铁会随之旋转,这就是永磁同步电机的基本工作原理。
3. 电子控制
在永磁同步电机中,电子控制系统扮演着至关重要的角色。它负责监控和调节电机的运行状态,确保电机能够高效且稳定地工作。通过精确控制电流和电压的输入,电子控制系统能够实现电机的精准调速和定位,从而满足各种应用场景的需求。
电机控制器在汽车电子控制系统中占据核心地位,它不仅负责控制电机的运行,还直接影响着汽车的最高时速、加速度等关键性能指标。此外,电机控制器还需处理能量回收等复杂任务,确保汽车在行驶过程中的高效与稳定。
电机控制器在新能源汽车产业链中占据着举足轻重的地位,与电池和电机并驾齐驱,共同构成了汽车的核心部件。电控系统的技术水准直接关乎整车的性能表现。然而,目前国内自主汽车在电机和电控领域的自主研发能力尚不及电池领域。以电控组件中的IGBT芯片为例,能够自主生产的企业在国内车企中寥寥无几,拥有完整知识产权的企业更是凤毛麟角。相较之下,比亚迪在“三电”技术上实现了完全自主掌握,不仅在三电系统核心领域保持着领先地位,而且在IGBT芯片方面也取得了显著成就,成为推动国内新能源汽车产业发展的重要力量。
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