动力电池是由电芯、模组和电池包等构成,是新能源汽车当中最核心的零部件和动力来源。 模组之间、电芯之间以及管理电芯的电池管理系统(BMS)内部的电流传输和信号传输需要各种连接以及电流、温度的监控,而电池对外输电要有高压的连接器。 因此电芯连接及模块连接、高低压接口、电流及温度监控的可靠性至关重要。 动力电池在整车上的布置关系图材料新知 1.电池包 电池包一般是由电池模组、热管理系统、电池管理系统(BMS)、电气系统及结构件组成。 材料新知 2.模组 电池模组可以理解为锂离子电芯经串并联方式组合,加装单体电池监控与管理装置后形成的电芯与pack的中间产品。 其基本组成包括:模组控制(常说的BMS从板),电池单体,导电连接件,塑料框架,冷板,冷却管道,两端的压板以及一套将这些构件组合到一起的紧固件。 模组的设计是为了方便BMS进行电芯管理,提高电池安全性,便于维护维修。 模组组成如下图 材料新知 3.电芯-【电池技术】动力电池结构科普篇 电芯主要由正极、负极、隔膜和电解液组成。主要工作原理是靠锂离子的在正极和负极之间的迁移实现充电和放电。 锂电池根据材料体系主要分为三类:锰酸锂、三元材料锂电池、锂酸亚铁锂。这三类电池性能各有优缺点,在市场当中也有着不同的应用。 从上述表格中可以看到,锰酸锂材料价格最低,每吨5-6万元,相应的电池循环寿命次数、储存性能的表现也是最一般的,分别是≥300次,月衰减5%以上。 三元材料锂电池材料价格每吨16-20万元,储存性能表现最好,月衰减1-2%,电池循环寿命≥600次。 锂酸亚铁锂材料价格每吨15-18万元,电池循环寿命表现最好≥1500次,储存性能在三者当中表现中等,月衰减3%。 锰酸锂:高温性能、循环性能、储存性能较差,锰在高温情况下易分解,电池组的使用寿命短不易存储。 三元材料锂电池:高低温、循环、安全性、存储及个项电性能都比较平均。体积比能量高,材料价格适中并且性能稳定。 三元材料电芯根据镍钴锰的比例又有532,811等一系列体系。最近几年比较火的是811体系的电芯。镍的比例越高,动力电池越不稳定。同时提高镍的比例可以提高电池的能量密度。所以动力电池的设计是一个平衡的过程,平衡实用性与安全性。 磷酸铁锂:安全性能好,电导率低,体积比能量低,材料成本高,低温性能很差,不能满足电动车冬天使用。 锂电池的正极是将正极材料(如LFP、NCM)涂布在铝箔(集流体)上,负极是将负极材料(如石墨、LTO)涂布在铜箔(集流体)上。 一般情况下电池是根据正极材料来命名,所以一般称三元电池或磷酸铁锂电池;而钛酸锂电池中LTO是负极材料,因此这算是以负极材料命名电池的特例。 电池的衰减可以分为两方面分析,一方面是性能上的,另一方面是安全性上的。 1)性能衰减 电动汽车在经过一定时间的使用后续航里程会有所下降,加速性能的衰减也可能被感受到。这主要可以从容量的衰减、内阻的增加、以及电池自放电的增大几个方面去分析。 2)安全性衰减 电芯根据结构不同,分为圆柱形电芯、软包电芯、方形电芯。 方形电芯 左侧为方形,有侧为圆柱形电芯圆柱电芯 典型的圆柱电芯结构包括:正极极片、负极极片、隔膜、电解液、外壳、盖帽/正极帽、垫片、安全阀等。圆柱电芯一般以盖帽为电池正极,以外壳为电池负极。 圆柱电芯标准化程度较高,常见的型号有:14650、14500(5号电池)、18650、21700等。 型号的的前两位数字代表圆柱电芯的直径(单位mm),第3、4位代表圆柱电芯的高度(单位mm),0指的是圆柱。 软包电芯 三种电芯对比,各有优势。结合生产工艺的方便性,现在国内电动车主要用的是方形电芯。 材料新知 4.电池管理系统(BMS) BMS(电池管理系统)功能主要有三种:通过测量动力电池的荷电状态,为驾驶员提供剩余的使用电量,以便提醒驾驶员能及时为电动电池进行充电; 其次是对电池温度进行监控管理,检测电池工作时的温度,并使用吹分机或散热片来确保电池工作在最佳状态; 最后是实现电池的均衡管理,由于出厂制造误差、或者使用过程中的存在通风性差异,电化学性能转换不一等情况,对电池电压、剩余电量进行检测,以防过度充电。 材料新知 5.电池发展趋势5.1无钴电池-【电池技术】动力电池结构科普篇 三元锂电池全称为“三元聚合物锂电池”,是指正极材料使用镍钴锰酸锂(NCM)或者镍钴铝酸锂(NCA)的三元正极材料的锂电池,其中主要用于稳定材料层状结构、提高材料循环和倍率性能的钴元素,是三元电池中不可或缺的贵金属。 一直以来,钴的价格波动极大程度上影响着三元材料的价格,可要知道的是,全球有超过一半的钴均产自刚果(金),资源的过于集中也加剧了全球钴供应链的脆弱性。 成本问题一直是新能源汽车市场发展的绊脚石,作为核心成本的“动力电池”一直被寄予希望能够尽快降低成本,三元锂电池在降低钴比例和含量后,会相应地降低整车的成本,钴价波动给企业带来的影响也将被削弱,“忐忑”的企业开始变主动为被动,这将有利于推动新能源汽车市场的发展。 5.2固态电池 固态电池是一种电池科技。与现今普遍使用的锂离子电池和锂离子聚合物电池不同的是,固态电池是一种使用固体电极和固体电解质的电池。 由于科学界认为锂离子电池已经到达极限,固态电池于近年被视为可以继承锂离子电池地位的电池。 固态锂电池技术采用锂、钠制成的玻璃化合物为传导物质,取代以往锂电池的电解液,大大提升锂电池的能量密度。 固态电解质具有较高的电化学稳定窗口,可与高电压的电极材料配合使用,提高电池的能量密度; 固态电解质具有高机械强度,在电池循环过程中有效抑制锂枝晶的刺穿,试具有高理论能量密度的金属锂作为负极材料成为可能 固态电解质缺点(现阶段发展遇到的问题):电极和电解质之间超高的固固接触阻抗。 5.3刀片电池 刀片电池是一种全新的设计理念,在采用长电芯的同时,省去了中间模组环节,直接把电芯装到电池系统里面。 产品的长度是148 mm、厚度是79mm、高度是97mm,内部结构是卷绕,看起来像一块板砖。 刀片电芯长度是960mm,厚度是 13.5 mm,高度为 90 mm,内部结构是叠片。因其长而薄的形状酷似刀片,因此得名刀片电池。 5.4 叠片工艺 叠片工艺是将正极、负极切成小片与隔离膜叠合成小电芯单体,然后将小电芯单体叠放并联起来组成一个大电芯的一种Li离子电芯制造工艺。 例如软包锂电池,靠的是“叠”,如“z”字形叠片,先把正负极原料裁切成同样大小的矩形极片,再分别叠到隔膜上,隔膜“Z”字形穿行其间,隔开两极,最后包上铝塑包装。 叠片工艺过程繁琐,主要是极片与隔膜裁切成片。但极片分切合格率低,质量(断面、毛刺等)很难保持高度一致性,且对齐精度不够,这块就对制作工艺的质量要求比较高了。这也是叠片电池没有普及的主要原因。 5.5 CTP/CTC-【电池技术】动力电池结构科普篇 CTP技术全称为Cell To Pack,通过取消模组设计,直接将电芯集成为电池包,电池包又作为整车结构件的一部分集成到车身地板上。 这种方式减少了模组本身的侧板、端板(模组结构件)和原本用于分隔模组以及帮助模组连接的横梁、纵梁(电池包装配支撑结构)等材料,整个电池结构极大简化,利用空间得到释放,同等尺寸的电池包容量得以扩展、电池组质量得以减轻,由此带来电池能量密度的提高和成本的降低。 传统技术 vs CTP vs CTC CTC的出现,将突破PACK的限制,直接涉及到汽车底盘,这是整车最为关键的核心部件,是整车厂商经历长期发展所积累的核心优势所在,是电池企业/专业PACK企业难以独立开发的。所以现在一些电池供应商开始策划底盘开发。
一、主要部件 1.定子 定子是电机中静止不动的部分,就像房子的地基一样稳固。它由铁芯和绕组组成,铁芯是用硅钢片叠压而成,能有效减少能量损耗。绕组则是用铜线绕制而成,铜线的粗细和绕法直接影响电机的性能。 在新能源卡车上,定子设计要考虑散热问题。因为卡车经常要拉重货,电机工作强度大,发热量也大。所以工程师们会在定子里设计专门的冷却通道,让冷却液流过,带走热量。(下图来源:百度号,作者:卡车之家,2023-10-26) 2.转子 转子是电机中转动的部分,就像旋转的舞者。在新能源卡车上,主要采用永磁同步电机,转子上装有强力磁铁。这些磁铁不是普通的磁铁,而是用稀土材料制成的钕铁硼磁铁,磁性特别强。(下图来源:百度号,作者:卡车之家,2023-10-26) 转子的设计要特别注意平衡性。因为卡车经常在不平的路面上行驶,如果转子不平衡,就会产生振动,影响电机寿命。所以制造时要经过严格的动平衡测试。(下图来源:百度号,作者:卡车之家,2023-10-26) 3.轴承 在设计和制造电机时,制造商需要考虑轴承的选型和使用寿命。毕竟,轴承损坏对于电机来说,是一种非常严重的机械故障。(下图来源:百度号,作者:卡车之家,2023-10-26) 二、技术参数 新能源卡车电机的技术参数就像它的身份证,告诉我们它的能力有多大。主要参数包括: 额定功率:一般在200-300千瓦,相当于270-400马力 峰值扭矩:能达到2000-3000牛米,比柴油机还猛 最高转速:约12000转/分钟,比家用车电机快得多 效率:能达到95%以上,比柴油机高出一大截(下图来源于网络) 这些参数决定了卡车的载重能力、爬坡能力和续航里程。 三、应用 新能源卡车电机已经在很多地方投入使用。比如在港口,电动卡车用来转运集装箱;在城市里,电动环卫车在清扫街道;在矿区,电动矿卡在运输矿石。 这些电动卡车不仅噪音小、零排放,而且运营成本低。虽然买的时候贵一些,但用电比用油便宜,长期使用更划算。(下图来源于网络) 四、总结 新能源卡车电机技术正在快速发展,性能越来越好,成本越来越低。它正在改变着货运行业的面貌,让我们的天空更蓝,空气更清新。随着技术的进步,相信不久的将来,我们会看到更多电动卡车奔驰在路上,成为绿色物流的主力军。
对于电动汽车来说,双电机相对于单电机加主减速器或变速箱的方案在提高驱动效率方面的优势: 第一,单电机在低速、高速轻载等情况下,效率降低比较严重。 电动机的高效区间虽然比内燃机大得多,但是汽车的转速和转矩要求太宽了:强大的加速性能和爬坡能力需要大的扭矩,而速度从零到上百km/h则对转速范围有非常高的要求。 虽然大部分中高速工况下电动机的效率都能很高,但是在低速重载、高速轻载等情况下,电动机的效率会比高效率的区间下降20-30%。 双电机则可以通过不同的搭配,让系统的高效区扩大,提升效率。 第二,双电机可以提高制动能量回收的效率。 在双电机耦合驱动系统中,有四个可能的操作模式:单电机驱动模式、双电机驱动模式、单电机再生制动模式、双电机再生制动模式。 驱动效率和回收效率其实是一回事,当电动机工作在电动模式的时候就是驱动效率,工作在发电模式的时候就是回收效率,两台电机拥有更多的高回收效率空间,可以提高制动能量回收的效率。 第三,双电机无动力中断。 单个电机要想达到更高的效率可以通过搭配多档位变速箱实现,但是如果搭配变速箱,就会有换档动力中断的问题,而使用双电机协调控制则不会出现动力中断。 第四,单个电机如果要满足高性能(高扭矩)和高转速范围,设计制造难度大,总重量也大。 通过把单个电机分解为两个电机,可以让电机的制造难度降低,总重量也可以降低。 实际上,一台100kW的电机性能不需要由一台60kW的电机和另一台40kW的电机加起来提供,一般情况下,一台40kW左右和一台30kW左右的电机组成的双电机系统就可以提供甚至超过一台100kW电机的性能,同时总重量一般可以降低30%甚至更多。 目前新能源汽车采用的电机一般只有两种:永磁同步电机和异步感应电机。它们在整个电机体系中的位置如下。 两种电机,前后各一个,就得到了4种排列组合。下文所列车型仅为部分,仅供参考。 双感应电机 1、奔驰EQC 电动机方面,奔驰EQC采用了前后双感应异步电机的组合,两个异步电动机分别位于前轴和后轴,为了降低能耗,车辆还配有智能动力传动系统,前电动机经过了优化,在中低速负载的情况下可以实现最佳效率,而后电动机就负责提供更强的动力,来让车辆保持更好的性能。整个电动系统的最大功率为300kw,峰值扭矩可达到765N.m,0-100km/h加速时间为5.1秒,最高车速可达180km/h,百公里能耗25kW·h左右。 EQC的前后双感应异步电机的设计,从数据来看,转矩更大,在起步阶段能提供更强的加速度,拥有更高的极限转速,在高速工况下能提供更强的动力输出。这套系统的优缺点很明显,将驱动电机、单机减速器和电机控制系统进行“3合1”集成,可以减少散热管路和高压线束的使用,成本更低,在电机布置上有更大的自由度;但是能耗大、体积大是致命弱点,由于使用的是感应电机,在城市低速的工况里,会比永磁电机效率更低。 2、奥迪e-tron 奥迪R8 etron中央双电机构型的结构特点与集中式电机驱动构型相似,两个驱动电机和两个减速器对置布置于车架上,通过较长的半轴与车轮相连,独立驱动两侧车轮。 其簧下质量小,制造技术成熟,应用安装方便,但是传动系统仍需万向节和传动半轴,且占用一定的底盘空间,造成车内设计空间有限,一般多用于高性能汽车或卡车上。下图为Audi R8 etron后驱双电机。 左右车轮独立驱动的巨大优势在于,轮间的转速差、动力分配可以任意调节,通过扭矩的合理分配,便能够对车辆的转向进行辅助,这比传统车辆上的轮间扭矩分配调整范围要大得多,只要控制程序够完善,那么这辆车的运动特性将远远胜过传统动力的后驱车。 3、蔚来ES8创始版 ES8搭载XPT'三合一'双电机驱动系统,配备前后感应+永磁双电机。XPT 100-300kW 感应电驱动系统平台,兼顾经济性与性能表现。支持与不同类型、不同功率的电驱动系统进行组合,尤其适合配置为四驱车型的前辅驱。感应电驱动平台首款产品拥有240kW高功率高性能异步感应电机拥有、420N·m大扭矩,传动效率超过97%,在高速运转的情况下,仍能实现稳定而强劲的动力输出。XPT 240-300kW 感应电驱动系统平台,兼顾经济性与性能表现。支持与不同类型、不同功率的电驱动系统进行组合,尤其适合配置为四驱车型的前辅驱。极低的拖拽损耗表现,有助于提升整车续航里程。 首款量产品XPT 240kW感应电驱动系统拥有240kW高功率、420N·m大扭矩、15000rpm高转速,高速大扭矩齿轮箱传动效率超过97%,所搭载的铜转子感应电机在高速运转的情况下,仍能实现稳定而强劲的动力输出,其PEU电机控制器拥有独特的双三相拓扑架构设计,搭载核心IGBT功能模块,输出最强功率。 XPT100-200kW永磁电驱动系统平台,搭载完全自主开发的永磁同步电机,轻量化的一体机身设计,大幅缩小PEU体积的同时提升扭矩,提供更优化的整车装载方案。永磁电驱动平台首款产品拥有160KW大功率高效率永磁同步电机拥有,305N·m大扭矩,高度模块化设计,电能转化效率达96.7%,拥有业内领先的功率密度,紧凑、高效、强劲的动力组合,同样带来卓越的转化效率和动力输出,现搭载于蔚来ES8系列,ES6性能版和EC6系列车型。 搭载完全自主开发的永磁同步电机,电机采用扁线绕组工艺,EDS最高效率达94%。轻量化的一体机身设计,大幅缩小PEU体积的同时提升扭矩,提供更优化的整车装载方案。首款量产产品160kW电驱动系统拥有160kW高功率、305N·m大扭矩、15000r/m高转速。使用i-Pin扁导线技术的永磁同步电机,电能转化效率达96.7%,紧凑型模块化的设计结构支持同结构下电机输出功率的灵活变化,为底盘的动力布局释放更多空间,支持正反向装配,支持与不同功率、不同类型的电驱动系统组合,支持前后驱及四驱动力配置。 双永磁电机 1、比亚迪汉 2020年7月,比亚迪汉EV四驱版和两(前)驱版上市。基于“e+平台”的汉EV四驱版的前置“3合1”驱动总成最高转速15500转/分、最大输出功率163千瓦;后置“3合1”驱动总成最高转速15500转/分、最大输出功率200千瓦且由SIC电控抑制驱动电机功率过载与过热;搭载的刀片电池系统装载电量76.9度电、最大充电功率整100千瓦;整车车自重1.9吨,NEDC续航里程550公里。 无论汉EV两驱版,还是四驱版,在前置动力舱内布设的分系统和前置“3合1”电驱动总成完全一致。只是汉EV四驱版多出了1组后置“3合1”电驱动总成,并且采用模块化设定。首次引入低导电率冷却液为刀片电池提供“冷量”与“热量”交换,再次提升“电”方面的主动安全性。 理论上,模块化的后置“3合1”电驱动总成拆卸或安装,既可成为两(前)驱或四驱车型。而汉EV两(前)驱版与四驱版的多连杆悬架和后转向节完全通用。 在铝材质后转向节上固定了1组电子驻车电机、后传动轴,两组拉杆锚点处于同一个中心线。汉EV四驱版与汉EV两(前)驱版的后悬架完全一致,甚至采用这种结构的秦ProEV、宋ProEV,也都具备模块化加装后驱动模块的能力。 在表象上,汉EV两(前)驱版和四驱版的最大不同,是多了一组后置电驱动总成。这组代表了比亚迪新能源车用电驱动技术最高水准的TZ200xSE型“3合1”电驱动总成,不仅转速提升至15500转/分,最大输出功率拉高至200千瓦、电控系统首次引入SIC技术。 汉EV四驱版搭载的后置“3合1”电驱动总成,是比亚迪自行制造的技术含量最高的乘用车用电机。为了应对更高转速带来的过热引发的“退磁”问题,比亚迪为这套200千瓦级“3合1”电驱动总成的控制模块引入了SIC电控,为的是降低全负载工况的发热量与内阻,借此换来的是更好的可靠性。 基于比亚迪拥有自行设计和量产IGBT和SIC电控的能力,比亚迪为性能典范的汉EV两(前)驱版前置“3合1”电驱动总成适配IGBT4.0电控;汉EV四驱版后置“3合1”定驱动总成的输出功率提升至200千瓦、转速保持15500转/分同时,采用SIC电控用于驱动电机控制系统,可以持续全功率大倍率放电时,拥有更高的击穿电压强度、更低的电热损耗铝和更高的热导率。 2、小鹏P7的四驱版 小鹏P7的四驱高性能版,在前轴和后轴各布置了一个永磁同步电机。具体到动力参数,前电机最大功率196kW,最大扭矩390Nm;后电机最大功率120kW,最大扭矩265Nm。综合来看,能够爆发出316kW的最大功率和655Nm的最大扭矩。基本上可以稳压3.0T性能车的动力水平。 将电机、电控、减速器高度集成,组成高性能三合一电驱系统。相比传统分散型电驱布局,三合一电驱系统效率更高、结构更紧凑、重量更轻、车内布置更规整、可靠性更强。 整套电驱系统体积仅18.6L,功率密度达到行业领先的2kW/kg;通过系统优化匹配,电机系统最高效率>95%,NEDC综合工况效率大于85.5%。作为电驱系统的核心,小鹏P7搭载目前国内性能强劲的后驱永磁同步电机,最大功率196kW、峰值扭矩390Nm。配合最大功率120kW、峰值扭矩265Nm的前电机,四驱高性能车型综合功率316kW、扭矩660Nm,0-100km/h加速时间仅需4.3s,越级对标百万级性能跑车。 依托前后双电机布局,小鹏P7四驱高性能车型具备可全域无级动力分配的四轮驱动能力。两台电机分别对前后轮独立控制,不同工况下均能够提供充足的扭矩和功率,实现各种路况下的全天候牵引力控制。 相比传统机械四驱系统,小鹏P7的双电机四驱可针对前后轮扭矩分别进行智能控制,扭矩比例在0-100%全域范围内无极分配,且动力调节速度更快,带来更强的车辆稳定性及操控性能。不同驾驶场景下,P7双电机四驱系统设置了不同扭矩分配策略,充分平衡整车的动力性、经济性和操控性能,使各项性能趋于最优。 3、保时捷Taycan Taycan前后采用永磁同步电机,后电机动力更强提供449马力,406 lb-ft(550Nm,但turbor S能提供到450lb-ft - 610Nm),永磁同步电机相对于感应电机(tesla 采用感应电机)他的优势是高效(中低速更明显),体积小,更好的散热性能但价格相对高。 Taycan 电机采用hairpin女性扎辫子方式,这个方式对于传统方式更加高了性能和效率,但在高速的时候容易导致交流的流失而且产生性能问题所以在早期设计特别注意。但hairpin 的方式不是保时捷独有,很早之前通用和本田在他们的Volt和PRIUS上已经使用。 永磁同步+感应异步双电机 1、特斯拉Model 3性能版&Model Y 特斯拉 Model 3 前轴仍采用交流异步电机,后轴则采用永磁同步电机。对比交流异步电机,永磁同步电机的外形尺寸更紧凑,运作效率高且续航更长,更容易控制。 在 Model Y中,特斯拉继续亦采用永磁同步电机方案。采用感应+永磁驱动电机搭配方案能够较好利用感应电机高效区在高速、永磁电机高效区在低速的特点,进行两者工作区域效率的互补。 特斯拉拥有5种型号的驱动电机,包括3台圆线电机和2台扁线电机。相比圆线电机,扁线电机槽满率提升近30%可使电机体积减小,宽截面使其绕组温升降低17.5%,能让电机输出功率更高,有效降低材料成本和功率密度。 当Model Y搭载扁线电机后,电机体积和功率密度皆有所优化。在特斯拉的示范效应下,比亚迪、大众、蔚来、理想等车企皆开始采用扁线电机。 2、全新蔚来ES8 23款ES8依旧采用双电机四驱,作为旗舰款也是标配了,新车配备前后双电机四驱,采用前 180kW 永磁 + 后 300kW 感应电机,系统综合功率 480kW,峰值扭矩 850N・m,实现零百加速 4.1s。前后电机除了功率升级,性能更强之外,体积更小了,效率也有一定的提高。 3、大众ID系列 电机方面,大众ID.4CROZZ采用前电机异步感应+后电机永磁同步电机的配置,这方面没太多可说的。 行业发展已经证明,目前技术下感应+永磁的组合就是最优配置。 值得一提的是,一汽-大众ID.4CROZZ的电机均由大众自主开发和生产。 2024款ID.6 CROZZ提供了多种选择,满足不同消费者的需求。后驱版搭载永磁同步电机,峰值功率可达150kW,峰值扭矩为310N·m。续航方面,根据CLTC综合工况,续航里程可达601km。而PRIME款为双电机四驱版本,搭载前交流异步电机和后永磁同步电机,输出扭矩为162/310N·m,峰值输出功率为80/150kW,续航里程为560km。 哪种方案好? 首先,由于感应异步电机大部分情况下效率低于永磁同步电机,因此双感应电机的系统效率再高也高不哪去,带来的结果就是续航里程较低。在中国市场上,双感应异步电机的电动车销售情况一般,算是一个侧面印证。 特斯拉早斯车型Model S/X采用的双感应电机方案,后来到了Model 3/Y上就将其中一个换成了永磁同步电机,新改款的Model S/X也将放弃双感应电机方案 —— 若双感应电机很好,特斯拉有必要换吗? 相应的情况也发生在蔚来身上,且对比更加强烈:全新ES8将老ES8的其中一个感应异步电机换成永磁同步电机之外,续航直接提升了60公里,可以说是立竿见影。 类似的,比亚迪的电动车也逐渐从汉的双永磁电机,进化到前异步后永磁的优化配置方案。 如果非要用双永磁同步电机,也有一种优化方案就是给前驱加个离合器,这样在不使用前电机的时候断开,避免机械摩擦损耗和铁耗。例如韩国现代E-GMP平台的电动车就是这么设计的。 总结 其实采用双电机方案的还有很多,例如:上汽Marvel X双电机动力耦合方案、 巨一双电机多挡动力总成、hofer后驱双电机构型、上汽齿双电机、 AVL双电机电驱产品、广汽双电机产品、 Daimler Benz、采埃孚双电机轮边驱动客车桥、奔驰双电机轮边驱动卡车桥、越博动力双电机集成4挡箱电驱桥、绿控双电机集成2挡箱电驱桥、凯博易控双电机驱动系统、AxleTech双电机驱动桥等。 当然,并不是双电机什么都好,虽然双电机效率方面有大的提升,性能方面也有保证,但是双电机相对于单电机结构更加复杂,需要更加复杂的动力耦合装置和更加复杂的控制算法。
每辆汽车需要的芯片数量都不一样, 少则可能会有几十到上百个,多则可能会有上千甚至是几千个。随着汽车智能化的发展,芯片种类也从40种上升至150多种。 汽车芯片就像人类的大脑,按功能可以分为计算、感知、执行、通信、存储与能源供应五大类。再细分点,可以分为控制芯片、计算芯片、传感芯片、通信芯片、存储芯片、安全芯片、功率芯片、驱动芯片、电源管理芯片九大类。 汽车芯片九大类 1.控制芯片:MCU、SOC 认识汽车电子的第一步, 必须先了解的就是电子控制单元(Electronic Control Unit, ECU)。 一个ECU可以说就是一台嵌入式计算机,用来控制汽车的各大系统。其中车载MCU就可以称得上是汽车ECU的运算大脑,负责各种信息的运算处理。 根据德邦证券的数据,通常汽车中- -个ECU负责-个单独的功能,配备- -颗MCU,如恩智浦的S12P MCU在一-个点火控制的ECU中;也会出现一个ECU配备两颗MCU的情况,如博世MG 7.9.8 ECU。一辆汽车中所使用的半导体器件数量中,MCU占比约30%,每辆车至少需要70颗以上的MCU芯片。 2.计算芯片:CPU、GPU CPU通常为SoC芯片上的控制中心。其优点在于调度、管理、协调能力强。但CPU的计算单元较少,无法满足大量并行的简单运算任务。因此,自动骂驶SoC芯片上通常需要集成除CPU之外的一个或多个XPU来完成AI运算。 去年的9月20日,英伟达推出了Thor芯片,这是一-块拥有770亿颗晶体管的车载中央计算芯片,算力达到了2000TOP.(这里的TOPS是计算机的算力单位,1TOPS代表处理器每秒钟可进行一万亿次(10^12]操作。) 3. 功率芯片:IGBT、碳化硅、功率MOSFET 功率半导体是电子装置中电能转换与电路控制的核心,主要用于改变电子装置中电压和频率、直流交流转换等。 以功率MOSFET为例,据数据显示,在传统燃油汽车中,中低压MOSFET单车用量约100个。而在新能源汽车中,中高压MOSFET单车平均用量提升至200个以上。未来中高端车型中MOSFET单车用量将有望增至400个。 4. 通信芯片:蜂窝、WLAN、LIN、直连V2X、UWB、CAN、卫星定位、NFC、蓝牙、ETC、以太网等等 通信芯片可分为有线通信和无线通信。 有线通信,主要用于车内设备之间的各种数据传输。无线通信,可以实现车与车互连,车与人、车与设备、车与周边环境互连等。 其中can收发器数量较大,据行业数据显示,平均一辆汽车应用的CAN/LIN收发器至少在70-80颗,一些性能车可达100多颗,甚至超过20颗。 5. 存储芯片:DRAM、NOR FLASH、EEPROM、SRAM、NAND FLASH 汽车的存储芯片,主要用于存储汽车各种程序和数据。 据海力士对智能驾驶汽车的DRAM需求量的判断,一辆车预估DRAM/NAND Flash需求最高分别可达151GB/2TB, 车内显示类、ADAS自 动驾驶系统对存储芯片使用量最大。 6. 电源/模拟芯片:SBC、模拟前端、DC/DC、数字隔离、DC/AC 模拟芯片是连接物理现实世界和数字世界的桥梁,主要是指由电阻、电容、晶体管等组成的模拟电路集成在一起用来处理连续函数形式模拟信号(如声音、光线、温度等)的集成电路。 据Oppenheimer统计,模拟电路在汽车芯片中占比29%,其中53%为信号链芯片,47%为电源管理芯片。 7. 驱动芯片:高边驱动、低边驱动、LED/显示、门级驱动、桥接、其他驱动等 在汽车电子系统中,负载的驱动有两种基本方法:低边驱动和高边驱动。 高边驱动通常用于座椅、照明和风扇等。 底边驱动用于电机、加热器等。以Tesla Model3为例,仅前车身域控制器就配置了21颗高边驱动芯片,整车用量超过35颗。 8. 传感芯片:超声波、图像、语音、激光、惯导、毫米波、指纹、红外、电压、温度、电流、湿度、位置、压力 汽车传感器可分为车身传感器和环境感知传感器。 在汽车运行中,汽车传感器能采集车身状态(如温度、压力、位置、转速等)和环境信息,并将采集到的信息转换为电信号传输至汽车的中央控制单元。根据数据显示,智能驾驶L 2级别的汽车预计会携带6个传感器,L5级别的汽车预计会携带32个传感器。 9.安全芯片:T-Box/V2X安全芯片、eSIM/eSAM安全芯片 汽车安全芯片是一种内部集成了密码算法并具备物理防攻击设计的集成电路。 如今,随着汽车逐渐向智能化发展,汽车中的电子设备数量也将不可避免地增加,与之带动的就是芯片数量的增长。 根据中国汽车工业协会提供的数据显示,传统燃油车所需汽车芯片数量为600-700颗,电动车所需的汽车芯片数量将提升至1600颗/辆,而更高级的智能汽车对芯片的需求量将有望提升至3000颗/辆。
汽车电控系统,就是汽车电子控制系统,是由模块控制的系统总称,它由硬件和软件构成,电控其实就是车辆所有电子控制系统的软件+硬件的总称。
ECU的全称是Electronic Control Unit,即电子控制单元,又称“行车电脑”、“车载电脑”等,指的是一类而不是一个控制器,他们的主要用途就是控制汽车的行驶状态以及实现其各种功能。