新能源汽车的三电是什么?
三电指的是新能源汽车中的电池、电机和电控系统的简称。
如今,新能源电动汽车已经成为汽车产业发展的趋势,而“三电”核心技术从很大程度上决定了整车性能,是评价新能源汽车极为重要的指标。
目前,评价一辆新能源纯汽车靠不靠谱,主要还是要评测该车辆的“三电”技术,因为三电技术决定了一辆车的续航、安全、充电、动力等核心性能。
【太平洋汽车网】其中还有一个最主要的部件就是电控系统,电控系统由电池管理系统和控制系统构成,管理电池组和控制电池的能量输出以及调节电动机的转速等,是连接新能源电池和电机的重要中间载体
一、电机电控的重要性新能源汽车作为传统燃油汽车的替代品,其主要电气系统即为在传统汽车“三小电”(空调、转向、制动)基础上延伸产生的电动动力总成系统“三大电”——电池、电机、电控。其中,电机、电控系统作为传统发动机(变速箱)功能的替代,其性能直接决定了电动汽车的爬坡、加速、最高速度等主要性能指标。
同时,新能源汽车电机、电控系统面临的工况相对复杂:需要能够频繁起停、加减速,低速/爬坡时要求高转矩,高速行驶时要求低转矩,具有大变速范围;混合动力车还需要处理电机启动、电机发电、制动能量回馈等特殊功能。此外,电机的能耗直接决定了固定电池容量情况下的续航里程。因此,电动汽车驱动系统在负载要求、技术性能和工作环境上有特殊要求:
其一,驱动电机要有更高的能量密度,实现轻量化、低成本,适应有限的车内空间,同时要具有能量回馈能力,降低整车能耗;第二,驱动电机同时具备高速宽调速和低速大扭矩,以提供高启动速度、爬坡性能和高速加速性能;第三,电控系统要有高控制精度、高动态响应速率,并同时提供高安全性和可靠性。
(图/文/摄:太平洋汽车网问答叫兽)
新能源汽车电控系统的组成电控技术不是因新能源汽车而出现的,在传统燃油车上,电子控制系统(ECU)也同样重要,它直接负责车辆的信号接收、分析以及作出指令判断。而这项技术在应用到了新能源汽车上后,整车电子控制系统需要承担的责任也将更加复杂,而所谓的电气化架构也因为电控系统的模块增多而成为一家车企核心的技术手段。
做为整台车的总控制台,高效、稳定以及提高车辆综合性能,是电控系统在新能源汽车中承担的重要责任。相比于传统燃油车,汽车在转向电气化后增加了电池组、驱动电机、变速箱(减速器)、动能回收系统等等,而如果再加上自动驾驶和增程式系统的话,电控系统所要承担的责任就更多了,所以在传统燃油车上使用的“单一电子控制器”目前也变成了“车辆中央电子控制器”,从名称上也能够看出电控对于新能源汽车的重要意义。
如果说电机和电池技术决定了一台电动车的硬件价值,那电控则直接决定了车辆的软件处理能力,并且也将帮助电机和电池发挥出最大的硬件潜能。觉得可以用一句话来形容电控的重要性:如果一辆优秀的新能源汽车并非全部来源于电控的好坏,那么一辆糟糕的新能源汽车的原罪可能就是因为电控。
目前一台状态并不算好的新能源车应该包括了续航能力差,最高时速低,驱动系统反应慢等问题,而这其中任何一个状况都和电控系统有着必然的联系。以续航这件事来说,当把所有问题怪罪于车辆电池好坏和容量大小的时候,往往忽视了电控在其中扮演的重要角色。
新能源汽车上的电子控制系统又会被在细分为多个子系统,包括电机控制单元,电池控制单元,动能回收系统以及整车高低压转换系统等等。目前市场中新能源汽车被分为了插电式混合动力、纯电动以及燃料电池系统,三类车型在电池与电机方面属于共性的核心技术,而电控系统则会因为驱动方式的不同而不同,当然其中包含的子系统也有所不同。
(图/文/摄: 问答叫兽)奔驰S级 问界M5 理想ONE 别克GL8 小鹏P5 小鹏汽车P7 @2019
【太平洋汽车网】电机控制器是连接电机与电池的神经中枢,用来调校整车各项性能,足够智能的电控不仅能保障车辆的基本安全及精准操控,还能让电池和电机发挥出充足的实力。
电控效率的提升,能显著提升纯电动汽车的整车经济性。
电控,广义上电控有整车控制器、电机控制器与电池管理系统。
本文介绍电机控制的的工作原理及优化方案。
01电机控制器电机控制器是连接电机与电池的神经中枢,用来调校整车各项性能,足够智能的电控不仅能保障车辆的基本安全及精准操控,还能让电池和电机发挥出充足的实力。
02电机控制器的工作过程电机控制器单元的核心,便是对驱动电机的控制。动力单元的提供者--动力电池所提供的是直流电,而驱动电机所需要的,则是三项交流电。因此,电控单元所要实现的,便是在电力电子技术上称之为逆变的一个过程,即将动力电池端的直流电转换成电机输入侧的交流电。
为实现逆变过程,电控单元需要直流母线电容,IGBT等组件来配合一起工作。当电流从动力电池端输出之后,首先需要经过直流母线电容用以消除谐波分量,之后,通过控制IGBT的开关以及其他控制单元的配合,直流电被最终逆变成交流电,并最终作为动力电机的输入电流。如前文所述,通过控制动力电机三项输入电流的频率以及配合动力电机上转速传感器与温度传感器的反馈值,电控单元最终实现对电机的控制。
(图/文/摄:太平洋汽车网问答叫兽)
【太平洋汽车网】新能源汽车电控系统由ECU等控制系统、传感器等感应系统、驾驶员意图识别等子系统组成。电控系统被称为新能源汽车的大脑,作为三大核心技术之一,其主要还涵盖了电机控制系统和电池管理系统。电控系统,一般是由主机厂来参与研发。
技术电池技术、电机驱动及其控制技术、能量管理技术以及电动汽车整车技术为电动汽车四大关键技术。电控系统用于控制电池、电机等组件,其功能包括:电池管理,发动机、电动机能量管理等。
电控系统由ECU等控制系统、传感器等感应系统、驾驶员意图识别等子系统组成。电控系统的材料成本占比不高,但需要经过多次试验才能掌握关键算法,尤其是混合动力汽车涉及油、电混合的控制策略,技术壁垒较高。
电机控制器作为新能源汽车中连接电池与电机的电能转换单元,是电机驱动及控制系统的核心,主要包含IGBT功率半导体模块及其关联电路等硬件部分以及电机控制算法及逻辑保护等软件部分。
电机驱动控制系统(包括驱动电机和电机控制器)是新能源汽车车辆行使中的主要执行结构,控制和驱动特性决定了汽车行驶的主要性能指标。
一般来讲,电机控制器的主要由如下几部分组成:
1、电子控制模块()包括硬件电路和相应的控制软件。硬件电路主要包括微处理器及其最小系统、对电机电流,电压,转速,温度等状态的监测电路、各种硬件保护电路,以及与整车控制器、电池管理系统等外部控制单元数据交互的通信电路。控制软件根据不同类型电机的特点实现相应的控制算法。
2、驱动器(Driver)将微控制器对电机的控制信号转换为驱动功率变换器的驱动信号,并实现功率信号和控制信号的隔离。
3、功率变换模块(PowerConverter)对电机电流进行控制。电动汽车经常使用的功率器件有大功率晶体管、门极可关断晶闸管、功率场效应管、绝缘栅双极晶体管以及智能功率模块等。
(图/文/摄:太平洋汽车网问答叫兽)
【太平洋汽车网】电控系统主要由传感器、控制单元、执行器组成。核心部件是控制单元。新能源汽车重要由电池驱动系统、电机系统和电子控制系统及总成组成。电机、电控和总成与传统汽车基本相同,差别在于电池驱动系统。从新能源汽车的成本构成来看,电池驱动系统占新能源汽车成本的30-45%,锂离子电池约占电池驱动系统成本构成的75-85%。
为了便于驾驶员随时了解汽车各种工作参数是否正常,以便及时采取措施,防止发生人身伤害和机械事故,电动汽车上都设置有各种信息显示系统。
这些仪表有的显示汽车的常规运行参数,有的显示某些极限参数。
由于传统的汽车仪表都是采用机械式或机电结合式仪表,都是通过指针和刻度实现模拟显示,因此,存在着显示信息量少、视觉特性不好、易使驾驶员疲劳、准确率低等缺点,难以满足人们对汽车性能越来越高的要隶。
汽车信息电子控制系统由智能电子仪表显示系统、汽车显示与报警系统、全球卫星定位(GPS)系统、远程监控系统组成。电子显示器件包括发光显示器件、线条图形显示器件以及液{晶显示屏等。
随着新型传感器、电子显示器件以及电子技术在汽车上的广泛应用,汽车仪表电{子化已经成为显示纯电动汽车信息的发展方向。
1.智能电子仪表显示系统由于电动汽车的构造与传统车不同,使得电动汽车的显示界面的参数也略有不同,例如发动机的转速表、温度表还有燃油量表,已被电动机功率表、燃料电池出水口温度和氢燃料余量{显示所取代。
(图/文/摄:太平洋汽车网问答叫兽)
三电系统是纯电动车区别于传统燃油车最核心的技术,是作为替代燃油车发动机系统而诞生的动力系统,研发三电系统需要做大量费时费力的基础工作,三电系统即是:电驱、电池、电控系统。
然而,这只是笼统的分类,因为在电驱、电池、电控之下,还存在大量的技术性难关。
三电系统之电池
一般而言,我们将高压电池(区别于车上的低压电池)称为动力电池,和传统燃油车的油箱作用类似,作为新能源汽车的能量来源,动力电池系统通常由电芯、电池组、电池管理系统、冷却系统、高低压线束、保护外壳和其他结构件构成。
而电芯组里面最重要的材料,就是电芯里面的正极材料,它决定着电池的动力性能、续航里程、成本以及安全性能。
目前新能源电池中的能量来源里面,主要有镍氢电池、锂离子蓄电池和铅酸电池三种。
而从新能源车电动车的动力电池发展史来看,早期动力电池使用的是铅酸电池,到日系混动的镍氢电池,再到现在主流的锂电池,也不过二十多年的时间。
铅酸电池适用于早期电动车型,优点是便宜且可靠,但能量密度低,而镍氢电池的优点是安全和可靠,但同样有能量密度低的问题,主要应用于混动车型,现在,铅酸电池和镍氢电池已经面临全面的淘汰。
锂离子电池的优点是容量密度大,相对地,成本也更高,目前主流的电动汽车使用的都是这类电池。
以下是关于三电的介绍:
电池:这里的电池不是为车辆照明、空调制等提供电能的电池。,而是负责提供电源的高压电池。纯电动汽车电池的性能直接决定了续航里程。
电机:
电机系统为高压电机,为汽车提供扭矩,为汽车提供动力。一辆车可以搭载一台、两台或四台电机,目前分为交流异步电机和永磁同步电机。
电气控制系统:主要功能是采集油门、制动踏板、方向盘等各种信号,并根据相应的信息发出相应的指令。电控系统需要控制驱动电机的转速和方向,同时还需要控制能量回收等工作。