新能源汽车核心技术之“大三电”、“小三电”

创作时间:

2025-01-22 00:01:52

作者:

@小白创作中心

新能源汽车核心技术之“大三电”、“小三电”

电动汽车是采用动力电池供电，以驱动电机运转，从而驱动整车前行的汽车。以电为核心，电动汽车的核心部件可总结为大三电、小三电。大三电由动力电池、电驱系统、电控系统构成；“DC/DC变换器、车载充电机、高压配电盒”称为小三电。

电动汽车核心技术——大三电

电池

现阶段乘用车的动力电池化学体系主要有两种，即三元锂电池和磷酸铁锂电池。它们基本都是以石墨为负极材料（逐步升级至硅碳负极），以六氟磷酸锂为主的锂盐作为电解质的锂电池，区别主要在于正极材料。

三元锂电池：是指以镍钴锰酸锂（NCM）或镍钴铝酸锂（NCA）为正极材料。
磷酸铁锂电池：则是以磷酸铁锂（LFP）为正极材料。

电驱系统

电驱系统，也叫电驱动系统，一般由电机，传动机构和变换器组成。

新能源汽车主要是用三相感应异步电机和永磁同步电机。其中，永磁同步电机是新能源乘用车的绝对主力。

所谓永磁，是指在制造电机转子时加入永磁体，使电机的性能得到进一步的提升。而所谓同步，则指的是转子的转速与定子绕组的电流频率始终保持一致。

因此，通过控制电机的定子绕组输入电流频率，电动汽车的车速将最终被控制。与其他类型的电机相比较，永磁同步电机的最大优点就是具有较高的功率密度与转矩密度，就是在相同质量与体积下，永磁同步电机能够为新能源汽车提供最大的动力输出与加速度。

目前国内电动汽车厂商大多采用永磁同步电机，相较于交流异步电机，永磁同步电机的性能表现更好，并且体积和重量方面也更占优势，而且制造时需要的稀土材料在国内也十分丰富，因此采用永磁同步电机的车型在国内种类繁多。

目前采用永磁同步电机的品牌主要有北汽新能源、比亚迪、小鹏汽车、吉利、奇瑞、威马等品牌，并且制造永磁同步电机的品牌也有很多，其中不泛包括西门子、博世、大陆、博世等机械大厂，北汽新能源和比亚迪也开发了自家的永磁同步电机。

电控

电控系统是电动汽车的总控制台，如同“电动汽车的大脑”，它的发挥决定了电动汽车的能耗、排放、动力性、操控性、舒适性等主要性能指标。

一般来说，电动汽车的电控系统主要包含三个共性子系统：

电池管理系统（Battery Management System，BMS）
电机控制器（Motor Control Unit，MCU）
整车控制器（Vehicle Control Unit，VCU）

这些控制器之间都是通过CAN网络等实现相互通信。

电池管理系统（BMS， Battery Management System）

从硬件架构上区分，有两种形式:1、集成式BMS; 2、分布式（主从式）BMS。

其功能核心都是基于芯片、传感器、线束的组合来实现对系统内所有电池的电压、电流、温度信号采集，再根据特定的软件算法计算出电池的SOC、SOH等信息，并反馈给整车控制器VCU综合判断整车状态与电池状态，进行输入、输出功率管控或强制关断，从而保护电池系统稳定、安全、可靠。

（1）电机控制(MCU， Motor control Unit_)

电机控制器也叫逆变器（ inverter），是狭义的“电控”，根据VCU的指令，控制电机的旋转状态，其接受动力电池输出的直流电能，逆变成三相交流电提供给电机运转，在电动汽车制动过程中又起到制动回收电能返回电池包的作用。通常由中央控制模块（主控电路板），功率模块（IGBT或Si MOSFET），驱动控制模块（驱动电路板），各种传感器（电流、电压、温度等）组成。

（2）整车控制器（ VCU Vehicle control Unit）

VCU是电动汽车各个电控子系统的调控中枢，它是与驾驶员互动主要接口，它接收来自驾驶员的各项操作指令，协调和管理整个电动汽车的运行状态，负责汽车的正常行驶、制动能量回馈、动力电池的能量管理、网络管理故障诊断及处理、车辆状态监控等。主要由一个金属外壳+内部集成电路板+接口插件组成。