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新能源汽車電系統的組成

科技 更新时间:2024-07-23 09:23:13

新能源汽車的電驅動系統主要包括電驅動系統包含電機、電控制器、減速箱,是驅動電動汽車行駛的核心部件;電源系統包含車載充電機(OBC)、DC-DC 轉換器和高壓配電盒,是動力電池組進行充電、電能轉換及分配的核心部件,以及電池包。

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在整個電驅動系統中,涉及的産業也非常複雜。可以概括為零件—總成—系統—整車廠四大層級。上遊零部件包括永磁體、矽鋼體、功率模塊、電容、傳感器等,這一級的玩家對在整車産業鍊中屬于“三級供應商”。在零部件基礎上進一步設計組裝得到電機總成、電控總成與傳動總成,這一級的玩家可以稱為車企的“二級供應商”;各個單獨總成進一步集成為電驅動系統供貨于車企,這一級玩家為行業“一級供應商”。

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電機核心技術

先說說電機,這一塊已經發展到瓶頸期了,往上并沒有多少可以挖掘的空間。新能源車主要有四種電機,直流電機、交流異步電機、永磁同步電機、開關磁阻電機,目前行業永磁同步電機占比95%,适用于大部分主流車型,該電機效率較高,轉速範圍大,可靠性好,可控性好,除了成本較高之外缺點不多。

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目前電機追求更低成本、更高效率、更高功率密度、更長壽命等。為了解決這些問題,電機技術也在不斷革新。其中,扁線、高壓電機、油冷電機近年關注度比較高,對于提升電機功率密度、提升效率降低損耗具有顯著作用。中國扁線電機滲透率同步增長至 25%。

減速器核心技術

電機高速化趨勢明顯,帶動減速器向兩檔減速方向發展。減速器是影響電驅動系統整體 NVH 性能的關鍵。按照傳動等級分類,減速器可以分為單級減速器、兩檔減速器以及兩檔以上減速器。在電機高速化的趨勢下,減速器正在經曆從單級到多檔的産品演變過程。

以後什麼2擋DHT,3擋DHT等等應用會越來越多。

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充電核心技術

純電乘用車電壓通常在 200-400V 之間,在同等功率下,當電壓從 400V 提升到 800V 後,線路中通過的電流減少一半,産生的功率損耗更小,從而可以提高充電效率、縮短充電時長,進而改善新能源汽車使用體驗。同時,工作電流的減少将降低功率損耗,繼而可以進一步降低同樣行駛裡程中的電量消耗,從而延長汽車裡程數。2021 年為我國 800V 高壓快充元年,行業發展有望加速。2021 年來,比亞迪(e 平台)、理想、小鵬、廣汽(埃安)、吉利(極氪 001)、北汽(極狐)等車企紛紛布局 800V 快充技術,我國 800V 高壓快充行業進入發展加速期。

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控制器核心技術

電控系統通過電機控制算法發出信号驅動電機轉動,進而控制整個車輛的動力輸出。電控系統可分為主控制器和輔助控制器。電控開發需要從硬件、軟件兩方面協同進步。類似電機,電機控制器的核心指标同樣為功率密度、效率,軟硬件的優化也是圍繞這兩大核心主題展開。

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目前控制器的發展方向是用碳化矽電控。2021 年奧迪 e-tron GT 與福特 Mach E、特斯拉 Model S 等新車型也紛紛采用了碳化矽器件。2021 年 10 月,通用汽車與 Wolfspeed 簽訂了碳化矽供應協議,在原材料上搶先布局。國内車企也不斷布局碳化矽,比亞迪發布了碳化矽車系平台 e-Platform 3.0,小鵬 G9、蔚來 ET7 等采用碳化矽電控的車型也有望在 2022 年交付。

電驅動集成化核心技術

1 1 1>3,電驅動由最初“結構集成”向“深度系統集成”演進,集成化“多合一”總成産品成為主流趨勢。以往動力系統的電機、電控、電源多單獨采購,根據其電氣、機械結構進行集成組裝;随着新能源汽車零部件要求不斷提高,“多合一”總成産品通過巧妙設計将電機、電控、減速器、電源“深度集成”,減少彼此間的連接器、冷卻組件、高壓線束等部件。

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動力電池核心技術

動力電池現在關注的重點在高安全性、高能量密度和低成本。

随着新能源汽車由補貼推動轉為市場驅動,在安全性得到保障的前提下,消費者對新能源汽車尤其是乘用車的高續航裡程、輕量化需求對新能源動力電池技術水平提出了更高要求。從目前的技術水平和産品應用情況看,提高锂電池能量密度主要有兩大途徑,第一是采用更高能量密度的電芯,第二是電芯成組結構優化,提高成組、電池包效率,類似甯德時代 CTP、比亞迪刀片電池成組技術。對正極材料企業而言,目前提升電芯能量密度主要有兩種途徑,分别是提升電池充電電壓及提升 NCM 三元材料 Ni 含量。

高鎳、高壓、單晶化是三元材料未來的技術升級路徑。産業新周期下,電池能量密度、安全性能等方面要求愈發嚴苛,同時随着锂電原材料價格跳漲,降本增效呼聲漸高,倒逼锂電材料體系革新。在此情況下高鎳化、高電壓化、單晶化成為三元材料未來的發展趨勢。

在三元正極材料的原材料成本結構中,鑒于钴資源稀缺,價格高且波動大,三元正極材料及動力電池廠商均希望在保持或提升三元正極材料整體性能的基礎上,降低钴元素用量,達到提高性價比的目的。在此市場背景下,三元正極材料向着低钴/無钴化、高鎳化技術方向發展。

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以上是一些新能源闆塊的發展動态,每一個領域都很關鍵。

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