新能源汽車(chē)區(qū)別于傳統(tǒng)車(chē)最核心的技術(shù)電驅(qū)動(dòng),電池,電控介紹
最近很多車(chē)企老總在演講時(shí)有個(gè)共同論點(diǎn):傳統(tǒng)汽車(chē)我們沒(méi)有發(fā)動(dòng)機(jī)與變速箱,但是現(xiàn)在,我們掌握了新能源汽車(chē)的核心技術(shù)——三電技術(shù),意味著我們有能力造出新能源汽車(chē),剩下的問(wèn)題就是如何賣(mài)出去了。
目前持這種想法的人不在少數(shù),包括一些傳統(tǒng)主機(jī)廠與互聯(lián)網(wǎng)造車(chē)等,在他們眼里,有三電技術(shù)就能吹噓造車(chē)無(wú)壓力,造新能源汽車(chē)的門(mén)檻就這么低?
在2017年比亞迪品牌盛典上,王傳福表示:在業(yè)內(nèi),大家通常稱(chēng)“三電”技術(shù)為核心技術(shù),但我們更愿意稱(chēng)之為“基礎(chǔ)性技術(shù)”。
新能源汽車(chē)區(qū)別于傳統(tǒng)車(chē)最核心的技術(shù)是“三電”,包括電驅(qū)動(dòng),電池,電控。
1 電驅(qū)
電驅(qū)是由三部分構(gòu)成:傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、電機(jī)、逆變器。
目前國(guó)內(nèi)外電動(dòng)車(chē)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)都是單機(jī)減速,即沒(méi)有離合、沒(méi)有變速。
未來(lái)各電動(dòng)車(chē)企業(yè)將會(huì)在傳動(dòng)機(jī)構(gòu)上增加復(fù)雜性,并且降低對(duì)電機(jī)、電機(jī)變阻器的需求,即提高性能,降低成本。
電機(jī)由三部分組成:定子、轉(zhuǎn)子、殼體,電機(jī)技術(shù)的關(guān)鍵點(diǎn)在定子、轉(zhuǎn)子。
轉(zhuǎn)子即新能源汽車(chē)的主驅(qū)動(dòng)電機(jī),它承擔(dān)了與新能源汽車(chē)運(yùn)動(dòng)相關(guān)的所有功能。
新能源汽車(chē)在正轉(zhuǎn)加速行駛過(guò)程中,電機(jī)為負(fù)扭矩,扭矩的精確意味著新能源汽車(chē)加速速度的快慢。
當(dāng)扭矩產(chǎn)生誤差時(shí),需要電機(jī)來(lái)完成的新能源汽車(chē)加速,里程數(shù)則轉(zhuǎn)變?yōu)樾枰耐饶芰康碾姵貋?lái)完成,而電池的成本相比電機(jī)較大,因此新能源汽車(chē)電機(jī)的效率和性能至關(guān)重要。
根據(jù)第四批《新能源汽車(chē)推廣應(yīng)用推薦車(chē)型目錄》新能源乘用車(chē)配置電機(jī)來(lái)分析,32款車(chē)型卻采用了17家企業(yè)的電機(jī),它一方面說(shuō)明電機(jī)市場(chǎng)處于早期競(jìng)爭(zhēng)階段,另一方面說(shuō)明電機(jī)技術(shù)含量不高、同質(zhì)化嚴(yán)重。
這17家電機(jī)企業(yè)有兩種,一種是主機(jī)廠的,比如北汽新能源,另一種則是電機(jī)企業(yè),比如深圳大地和,對(duì)于第一種,雖然這款電機(jī)標(biāo)著北汽新能源,但其實(shí)是和大洋電機(jī)合資的電機(jī)生產(chǎn)企業(yè),核心技術(shù)還在電機(jī)廠手里。
按照政策,新能源主機(jī)廠必須具備三電部件的設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力才能通過(guò)新能源車(chē)型目錄。
所以,電機(jī)雖然成熟、簡(jiǎn)單,但是目前大部分主機(jī)廠還不具備設(shè)計(jì)生產(chǎn)電機(jī)的能力,以外購(gòu)電機(jī)為主。但對(duì)于那些有電機(jī)設(shè)計(jì)與生產(chǎn)的廠家來(lái)說(shuō)卻是機(jī)遇,比如通用剛剛上市的別克VELITE 5就采用了條形繞組的電機(jī),條形繞組的電機(jī)工藝更復(fù)雜、成本更高,但是性能更強(qiáng)、NVH更好;
比亞迪在K9上采用的后驅(qū)輪邊電機(jī),電子差速算法是行業(yè)的難點(diǎn),也是阻礙輪邊電機(jī)、輪轂電機(jī)大規(guī)模量產(chǎn)的阻礙,早期有些K9有磨胎,經(jīng)過(guò)優(yōu)化控制策略,情況明顯好轉(zhuǎn),雖然輪邊電機(jī)技術(shù)復(fù)雜、成本高,但也帶來(lái)很多好處,一方面是技術(shù)積累,另一方面和別家產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)差異化,并且提升乘坐體驗(yàn)。
逆變器是把直流電轉(zhuǎn)變成交流電的設(shè)備,若一臺(tái)電動(dòng)汽車(chē)的逆變器能支持較高電壓,則相應(yīng)的電壓充電流較大,功率較大,這意味著同樣電流進(jìn)行充電,充電功率可以等比例放大,即充電時(shí)間會(huì)縮短。若提高逆變器的支持電壓,則相應(yīng)的充電時(shí)逆變器產(chǎn)生的熱量會(huì)變多,那么就需要解決逆變器中IGBT模塊的散熱問(wèn)題,這是提高充電效率的關(guān)鍵問(wèn)題,目前日本豐田對(duì)此研究較深入,例如其加硅碳技術(shù)的應(yīng)用。
2 電控
新能源汽車(chē)電機(jī)、電控系統(tǒng)作為傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)(變速箱)功能的替代,其性能直接決定了電動(dòng)汽車(chē)的爬坡、加速、最高速度等主要性能指標(biāo)。
同時(shí),電控系統(tǒng)面臨的工況相對(duì)復(fù)雜:需要能夠頻繁起停、加減速,低速/爬坡時(shí)要求高轉(zhuǎn)矩,高速行駛時(shí)要求低轉(zhuǎn)矩,具有大變速范圍;
混合動(dòng)力車(chē)還需要處理電機(jī)啟動(dòng)、電機(jī)發(fā)電、制動(dòng)能量回饋等特殊功能。
電控方面,對(duì)于一般的主機(jī)廠來(lái)說(shuō),真正掌握的只有整車(chē)控制器,新能源汽車(chē)整車(chē)控制器與傳統(tǒng)汽車(chē)的整車(chē)控制器差別并不是很大,它的成熟度也比較高。
此外,電機(jī)的能耗直接決定了固定電池容量情況下的續(xù)航里程。因此,電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在負(fù)載要求、技術(shù)性能和工作環(huán)境上有特殊要求:
驅(qū)動(dòng)電機(jī)要有更高的能量密度,實(shí)現(xiàn)輕量化、低成本,適應(yīng)有限的車(chē)內(nèi)空間,同時(shí)要具有能量回饋能力,降低整車(chē)能耗;
驅(qū)動(dòng)電機(jī)同時(shí)具備高速寬調(diào)速和低速大扭矩,以提供高啟動(dòng)速度、爬坡性能和高速加速性能;
電控系統(tǒng)要有高控制精度、高動(dòng)態(tài)響應(yīng)速率,并同時(shí)提供高安全性和可靠性。
電機(jī)電控系統(tǒng)作為新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)鏈的重要一環(huán),其技術(shù)、制造水平直接影響整車(chē)的性能和成本。目前,國(guó)內(nèi)在電機(jī)、電控領(lǐng)域的自主化程度仍遠(yuǎn)落后于電池,部分電機(jī)電控核心組件如IGBT 芯片等仍不具備完全自主生產(chǎn)能力,具備系統(tǒng)完整知識(shí)產(chǎn)權(quán)的整車(chē)企業(yè)和零部件企業(yè)仍是少數(shù)。
通過(guò)上面分析可以看出,絕大部分自主品牌僅掌握了整車(chē)控制器與三電集成技術(shù),對(duì)三電零部件技術(shù)卻仍是處于沒(méi)有進(jìn)門(mén)的階段,畢竟不是一個(gè)領(lǐng)域,技術(shù)不是一蹴而就的。
而合資品牌方面,沒(méi)有電芯是它們唯一的軟肋,但是通過(guò)自己設(shè)計(jì)電池組與電池管理系統(tǒng),進(jìn)而掌握動(dòng)力電池技術(shù)彌補(bǔ)了這個(gè)缺陷。技術(shù)這種東西是需要積累的。
市場(chǎng)越來(lái)越收緊,對(duì)主機(jī)廠要求越來(lái)越高,直接購(gòu)買(mǎi)三電零部件的做法也越來(lái)越行不通。
3 電池
電池的關(guān)鍵在電芯,電芯最重要的材料便是正負(fù)極、隔膜、電解液。
寶馬自己沒(méi)有電芯設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力,i8用的是三星SDI的電芯,不過(guò)整個(gè)電池系統(tǒng)是寶馬自己設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā),這也是大品牌的通用做法,另外,通用汽車(chē)也是采用LG化學(xué)的電芯,電池組與電池管理系統(tǒng)都是自己開(kāi)發(fā)。
對(duì)一些跨國(guó)車(chē)企來(lái)說(shuō),雖然沒(méi)有自己的電芯,但它們堅(jiān)持自己設(shè)計(jì)生產(chǎn)電池組件與管理系統(tǒng),這也是為了加強(qiáng)動(dòng)力電池的核心競(jìng)爭(zhēng)力。與大多自主品牌的差別是,即使不采用這家的電芯,它們可以換個(gè)電芯品牌照樣能夠設(shè)計(jì)電池組,核心技術(shù)還是掌握在自己手里。
涂布不均,不僅電池一致性就不好,還關(guān)系到設(shè)計(jì)、使用安全性等問(wèn)題。所以,電池制作過(guò)程中對(duì)涂布均一性的控制很?chē)?yán)格。做配方、涂布工藝的知道,材料顆粒越小,涂布越難做均勻。 就其機(jī)理,我尚未看到相關(guān)的解釋。涂布在線認(rèn)為是電極漿料的非牛頓流體特性引起的。
電極漿料應(yīng)屬非牛頓流體中的觸變流體,該類(lèi)流體的特點(diǎn)是靜止時(shí)粘稠,甚至呈固態(tài),但攪動(dòng)后變稀而易于流動(dòng)。粘結(jié)劑在亞微觀狀態(tài)下是線性或網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),攪動(dòng)時(shí),這些結(jié)構(gòu)被破壞,流動(dòng)性就好,靜止后,它們又重新形成,流動(dòng)性就變差。磷酸鐵鋰顆粒細(xì)小,同等質(zhì)量下,顆粒數(shù)量增加,要把他們聯(lián)結(jié)起來(lái)組成有效的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò),需要的導(dǎo)電劑的量也相應(yīng)增加。顆粒小、導(dǎo)電劑用量增加,所需的粘結(jié)劑用量也上升。靜置時(shí),更容易形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),流動(dòng)性比常規(guī)材料差。
從攪拌器取出后漿料到涂布的過(guò)程中,很多廠商還是采用周轉(zhuǎn)桶轉(zhuǎn)移,過(guò)程中漿料不攪拌或者攪拌強(qiáng)度低,漿料的流動(dòng)性發(fā)生變化,逐漸變得粘稠,以至于像果凍一樣。流動(dòng)性不好,導(dǎo)致涂布的均一性不好,表現(xiàn)為極片面密度公差增大,表面形貌不好。













