户外 科技深水区：新能源车的中枢即“三电”？一文搞懂！
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最近宇宙多地拉闸限电的事，让更多东谈主的观念聚焦在“能源”问题上。
限电背后，主要照旧煤炭这种传统能源周期性供给波动引起的，最终处罚之谈，也要靠优化能源结构。这愈加让东谈主期盼新能源、可不绝能源的泛泛应用。
而令东谈主欣忭的是，其实咱们还是身处“能源翻新”这个万千现象新时间的掀翻头。
郊他乡间林立的风力发电机、漫天匝地的光伏电站、迟缓攀升的地热能供暖制冷面积、还有街上越来越多的新能源汽车……
就像互联网萌芽时期只好少数东谈主感知到一样，这么一个能源翻新的新时间起头，也许大部分普通破钞者还莫得更深切的体会，但咱们的世界还是因为这些萌芽而悄然发生着改动。
距离咱们普通破钞者最近的，也许便是新能源汽车了。
说到新能源汽车，昔时一年到当今它很火。
凭证乘联会在 10 月 12 日公布的数据，本年 9 月，新能源乘用车批发销量达到 35.5 万辆，环比增长 14.7%，同比增长 184.4%。同期 1-9 月渗入率已普及至 11.6%。
在此配景下，越来越多的破钞者把观念投向新能源车。而全球讨论的各式话题，其实大部分皆和一个系统联系，那便是三电系统。
三电系统是新能源车，或者说电动车的中枢，它包括电板、电机和电控三个部分。岂论从期间层面照旧产业层面，三电系统皆是新能源车区别于传统燃油车最症结的特征，岂论是买车照旧了解新能源车，皆要从三电系统起先。
今天IT之家就为全球瞩目证明一下新能源汽车的“三电”有何奥秘。
一、电板电板，完竣是新能源车“三电系统”中全球最面容的，它很猛进程决定了新能源车的续航智商。一般来讲，能源电板容量、能量密度是影响整车续航里程的主要要素，全球买车也主要看它。
而咱们说的能源电板，专指为整车提供能源来源的高压电板，另外新能源车上平时还有几块低压电板。
▲ 图自：宁德时间官网
能源电板中，电芯是最首要的，由四大材料组成：正极材料、负极材料、隔阂、电解液。
面前新能源车上使用的基本皆是锂电板，以前还有什么镍氢电板、铅酸电板，当今简直被淘汰了。
1、正极材料电芯四大材料的正极材料，便是为锂电板提供锂离子的，它关系到电板的能量密度、寿命、安全性等等，老本占悉数这个词能源电板的 40%，是最多的。
刻下，市面上的正极材料主要有四种：磷酸铁锂、锰酸锂、钴酸锂以及三元材料。
如果全球面容新能源车，信托会常常听到这几个词。不外在先容这几个材料前，IT之家还要说个期间名词：比能量。
前边咱们说，电板的能量密度是影响续航的主要要素，而正负极材料的比能量，则是影响电板能量密度的主要要素。
比能量，便是单元质地的电极材料能开释的电能的大小（就怕候比能量也被结合为能量密度）。正负极材料比能量越高，电板能量密度就越高，电板的续航也就越经久。
再回到电板的四种正极材料，前边三种一看便是各式化学元素，终末一种三元材料是啥？其实它是用三种不同化学元素配比作念的材料，主要有为镍钴锰 NCM 和镍钴铝 NCA。
这四种正极材料各自的特质如下表所示：
这些电板材料面前应用情况怎么呢？从底下这张图能看出，三元正极材料和磷酸铁锂电板当下在国内处于主流地位，亦然翌日发展的趋势。
三元材料电板胜在比能量高，老本低，罗致这种电板的车一般在续航里程上比较有上风；而磷酸铁锂电板上风在于安全性高、寿命长，况且价钱比三元正极材料电板更低，症结是比能量小，续航差，耐寒智商差。
一个比较典型的例子是之前特斯拉 Model 3，罗致 53KWh 容量三元锂电板的入口版续航里程（480KM）比 55KWh 磷酸铁锂电板的国产版续航里程（468KM）还要长，充分阐发三元锂电板在续航方面的上风。
不外磷酸铁锂电板在安全性方面的上风也比较较着。在比亚迪官方曾展示的电板针刺现实中，三元锂电板在被刺穿后，电板剧烈拆除，而普通的磷酸铁锂电板被刺穿后名义有烟无明火，温度只好 200℃-400℃。顶点情况下，电板能够不拆除、爆炸，这很症结。
而比亚迪旗下的刀片电板施展就更好了，被刺穿后简直没什么较着反馈，无烟无明火，名义温度只好 30℃-60℃。
刀片电板是磷酸铁锂电板期间进化的一个“施展”，与之肖似的还有宁德时间的“CTP”电板，两者孰优且不说，但他们皆有一个共同的死力标的，便是普及磷酸铁锂电板组的能量密度，从而改善续航。
亚洲在线香蕉一级视频两者念念路差未几。昔时，咱们要把电板作念成模组，然后放在沿途组成电板包，这些模组很占空间。
就像有些零食外面一个大包装，内部还有许多小包装，终末能吃到嘴里的没几许。
普及密度的标准便是把模组减少，甚而去掉。宁德时间“CTP”电板的标准是把电板作念大，模组作念少，模组本人占的空间小了，能量密度就能普及。
刀片电板则是径直去掉模组，把电板作念成刀片一样薄薄的，然后横向叠放，让这些电板既能供电，也能撑持电板组举座架构（模组底本起到撑持架构的作用）。因为模组没了，内部全是电板，密度自然也就上去了，续航也能得到改善。
自然，这些期间仅仅从结构上改善续航，普及效果亦然相对有限的，但蚁集其他上风，磷酸铁锂电板的翌日出路仍然乐不雅，亦然国内许多电板厂重心押注的标的之一。
至于钴酸锂和锰酸锂，面前不常被用在新能源车的能源电板上。钴酸锂因为热踏实性差，不太顺应用作汽车能源电板，更常被用在数码 3C 规模，早期的特斯拉 Roadster 曾用过。
而锰酸锂是比较传统的能源电板正极材料，能量密度、热踏实性、寿命等方面的施展皆比较一般，昔时多为日韩车厂使用，当今也渐渐从主流中淡出。
上头这些正极材料，面前我国均能够自主供应，国内像杉杉股份、中国宝安等企业，在正极材料出产方面皆有富裕的竞争力。
2、负极材料负极材料是锂电板在充放电历程顶用来承载锂离子和电子的。
锂电板充电的历程，是锂化合物中的锂离子从正极穿过薄膜到达负极，薄膜十分于滤纸，只允许离子穿过，不允许电子穿过。电子只可经由外电路从正极抵达负极。
为什么不允许电子穿过呢？因为如果电子径直穿过薄膜从正极抵达负极，就会造成短路，那电板岂不原地爆炸？
终末，锂离子和电子同归殊涂，在负极采集，造成电能的存储。
放电的时候反过来，锂离子从负极穿过薄膜回到正极，而电子照旧要走外电路，经过外电路的时候造成了电流，就等于放电了。锂离子和电子终末再行在正极采集。
在这两个历程中，负极材料起到了对电能存储和开释的作用。
面前新能源汽车能源电板最主流的负极材料是东谈主造石墨。东谈主造石墨属于石墨化碳类材料，石墨化碳材料有自然石墨和东谈主造石墨之别，东谈主造石墨因在比能量、轮回寿命、倍率等方面有空洞上风，是以是当今的主流遴荐。
▲ 东谈主造石墨，图自江西紫宸官网
除了东谈主造石墨，还有一种具有很高的翌日出路的负极材料，便是硅碳负极材料。
硅碳负极材料有一个很显贵的上风，是比容量。东谈主造石墨表面最大比容量 370mAh / g，硅碳负极材料的比容量表面上最大可达到 950mAh / g，这对电板的续航智商很有匡助。
面前特斯拉还是在 Model 3 顶用上了一部分硅碳负极材，这种材料的泛泛应用还需要一段时辰，全球可以期待未回电动车中罗致这种负极材料。
产业链方面，刻下全球负极材料的产能基本集合在中国，2018 年咱们的市占率还是达到了 73.4%。全球排行前五的企业里只好一家日立化成是来自日本，其余皆是中国企业。而在国内，出产负极材料的龙头企业则以指贝特瑞、杉杉股份和紫宸科技三大龙头为代表。
然则，自然产能集合在国内，但负极材料出产要道里咱们仍然有颓势之处，比如其首要原材料之一的针状焦就主要依赖入口，独特是高端针状焦的自主化还需要时辰。
3、隔阂和电解液隔阂是前边咱们讲锂电板充放电旨趣中让锂离子走动穿梭、抵抗电子和其他粒子的那层“滤纸”。
隔阂按制作工艺可分为干法隔阂和湿法隔阂。干法隔阂多用于磷酸铁锂电板，湿法隔阂多用于三元锂电板。
▲ 隔阂，图自上海恩捷官网
同期，湿法工艺期间一般用在高端隔阂家具上，湿法隔阂的举座性能越要较着高于干法隔阂，是翌日的主要趋势。而刻下，我国在湿法隔阂期间上还是领有很好的冲破，国产替代正在进行中。
至于电解液，在电板中起到在正负极之间传导锂离子的作用，十分于离子传输的载体。在能源电板的四大材料中，电解液的国内产业发展是最锻真金不怕火的。
电机指的是新能源车的驱动电机，也便是电动机。它十分于传统燃油车的发动机，将电板的电能移动为机械能，是车辆能源的径直来源。
新能源车电动机的旨趣有点复杂，这里未便伸开，它主要由定子、转子、机壳、结合器、旋更始压器等组成，其中定子和转子是最首要的。
新能源车的驱动电机按举座期间来折柳有四大类：直流电机、雷同异步电机、永磁同步电机和开关磁阻电机。
自然，按照细节期间去折柳还可以分红更多的类别，比如按照驱动方式折柳可分为集合式电机和轮毂式电机，这里IT之家就未几伸开了。
上头的四大类中，直流电机还是被淘汰了，开关磁阻电机因为噪声大等原因在电动车上也相等罕有了。
雷同异步电机和永磁同步电机是面前新能源车主要的电机类型。而且，雷同异步电机当今其实也比较罕有了，主要被用在大型高速的电动汽车以及泰西车系里。
是以咱们看成破钞者，永磁同步电机是最常见到的。
凭证工信部的数据，到 2019 年 6 月，中国国内驱动电机商场中，永磁同步电机的份额还是达到了 99%。
刚才咱们说电动机的症结部件是定子、转子。如果用一句话阐发电动机的旨趣，便是：定子期骗通电后产生的旋转磁场让转子跑起来。
雷同异步电机和永磁同步电机的区别在于转子。雷同异步电机的转子上是导线，需要在电磁感应旨趣的作用下才略追着定子旋转磁场跑，况且永久追不上旋转磁场的转速，是以叫“异步”。
嗯，奈何说呢，爱上一个永久追不服直的女孩，便是这种嗅觉。
而永磁同步电机的转子上镶嵌的是永磁体，不需要什么电磁感应之类的要道。当定子的旋转磁场产生时，永磁体也会随着同步旋转。这时转子和定子磁场的转速一样。
刚才那是爱上永久追不到的女孩，此次便是细君双双，齐心同力了。哪一种更好意思好无用多说了吧。
在本色使用中，永磁同步电机举座性能确乎要更好一些，它领有很高的效力，但老本也比较高。而雷同异步电机效力相对较低，不外老本也低，同期有一个优点，便是耐用性好。
还有一种叫扁线绕组电机，它是针对定子绕组来说的，传统的绕组线圈为多根细圆线，而扁线绕组将这些线变成了扁平的矩形导线，这么可以提高能量密度，提高发烧效力，同期普及功率。
扁线绕组电机工艺比较复杂，面前应用不太多，然则驱动电机的翌日趋势。面前市面上有如丰田在 2015 年发布的第四代普锐斯、荣威 Ei5 等车型罗致了该期间的电机。
2、电机产业面前，中国新能源驱动电机的出产企业有 30 多家，而能为整车企业批量供货的省略有 15 家操纵。
在昔时十多年的发展累积下，我国在新能源汽车驱动电机方面的发展还是赢得了长足的进取，自然在产业链部分要道仍然逾期于国际顶尖的水平，但举座上还是能够完了领跑，中枢期间能自主可控。
可以说，我国在驱动电机产业的发展出路照旧比较值得期待的。以 2020 年国内驱动电机商场花样来说，排行前五的装机企业中，只好特斯拉来自海外。
按照商场前十的情况来看，电机企业主要以整车企业、第三方寥寂电机企业以及整车和三方企业搭伙的电机企业这三种为主。
从产业上中下贱来看，驱动电机产业上游包括原材料和零部件供应，最首要的要数永磁体和轴承及轴承盖；产业中游可折柳为电机制造商，下贱则主要为主机厂。
上游零部件，最主要的原材料为汝铁硼永磁体，这是第三代稀土永磁材料。中国领有全世界最多的稀土资源储量，储量占世界的 36.7%，产量占 80.5%，同期系统加工和索取期间亦然国际率先水平。这是我国驱动电机产业发展的一大上风。
而轴承和轴承盖方面，面前我国的关系家具有一定的竞争力，然则针对新能源汽车驱动电机专用的轴承，我国在这方面家具研发尚不完善。比较国际率先企业如瑞典斯凯孚、日本 NSK 等，在性能、耐用性、材质等方面差距仍然比较大。
再说中游的电机制造，面前我国脉土的制造商在中枢期间和制造工艺方面皆有可以的施展，能够自主斥地满足各类新能源汽车所需的电机家具；至于下贱，中国在新造车势力的影响下流泄漏繁密新能源汽车主机企业，况且中国事全球最大的新能源汽车商场，这少量亦然首要上风。
如果简化看，新能源汽车有了电板、有了驱动电机，就能跑了。然则奈何跑，奈何变速，什么时候刹车，如何爬坡等等一切情况，还需要有个系统来遏抑，这便是电控系统。
新能源汽车电控系统，便是遏抑汽车驱动电机的安设，它就十分于新能源汽车的大脑，对悉数这个词车辆的运转和能源输出进行合理的遏抑。
和传统的燃油车比较，新能源汽车电气系统变化庞大，对电控系统的条件也更高更复杂。
新能源车的电控系统中枢组件包括逆变器、驱动器、电源、遏抑器、保护模块、散热系统、信号检测模块等等，但最中枢的部件有三个：逆变器、驱动器和遏抑器。
和驱动电机肖似，电控系统产业链也分上中下贱，上游主若是各式电子元器件供应商，中游主若是系统集成和制造商，下贱则是新能源汽车主机厂，也便是咱们常见的各式汽车品牌。
悉数这个词产业链中，最症结的是上游的元器件供应，这里IT之家重心要说的是电控系统“三大件”中逆变器的中枢模块：IGBT（绝缘栅双极型晶体管）。
这种小小的功率半导体器件，可以说是电控系统的症结了，老本可以占到悉数这个词电控系统的 40-50%。而这么首要的元器件，面前咱们的自主化情况如何呢？
谜底不是很梦想，凭证 2019 年的数据，中国 IGBT 商场供应商主要由三菱、英飞凌、富士、赛米控等海外巨头占据，约莫 90% 的家具需要依赖入口，况且全球前五名的诡计份额可达到 74%。独特是在高端大功率 IGBT 家具上，英飞凌、瑞士 ABB 等海外率先企业领有完竣的上风。
不外，就我国面前来说，在国度计策的指令和国内企业的死力下，IGBT 行业发展还是赢得了长足进取，国产化的出路并非不开畅，也有一些企业具有十分的实力。
举例中国中车时间便是国内独一全面掌捏 IGBT 芯片研发、模块封装、测试和应用的企业，况且在高电压等级的 IGBT 家具上也领有很强的实力，面前在高铁、轨交牵引变流器上还是完了了国产替代。
除了中车时间，国内还有比亚迪半导体在 IGBT 方面也领有刚劲的实力，他们是我国面前最大、且独一能自食其力的车规级 IGBT 供应商，在期间方面，他们的 IGBT 家具在部分性能上还是可与国际大厂失色，自然举座上和顶尖企业的差距照旧有的。另外面前他们的家具主要照旧自供，翌日有望加大对外供应量，这关于我国冲破 IGBT 卡脖子的风险赫然具有提欢乐用。
此外还有斯达半导体，在 IGBT 芯片方面也赢得了一定的冲破，面前还是能量产国际圭臬的第六代芯片 FS-Trench，况且在本年上半年，他们的车规级 IGBT 模块便诡计配套独特 20 万辆新能源汽车。
▲ 图自：斯达半导体官网
新能源汽车电控系统产业的中游和下贱，就莫得太多风险了，我国的自主化进程也相对较高。其中，产业中游主若是电控系统的制造集成，这部分主要由比亚迪、北汽新能源等整车厂和上海电驱动等级三方集成商组成，其中整车制造厂还是占据了 50% 的商场份额。
总体来说，我国新能源汽车电控系统产业自然在部分方面和国际率先的企业巨头仍有差距，但并不是追逐懊悔，信托随着国产替代波澜的鼓舞，咱们能逐步赶超，确实完了自食其力。
四、翌日看了上头IT之家的先容，信托全球也能发现，新能源车的“三电”彼此关系很密切，独特是电机和电控，常常被放在沿途说。
而事实上，“集成化”恰是他们翌日发展的一个中枢趋势。
集成化，浅易的说便是把新能源汽车三电系统乃至之外的中枢零部件整合到一块，举例电机和电控系统的开关器件、电路、遏抑器、传感器、电源等集成到圭臬的模块中，造成一个多合一的系统模块，从而普及汽车电气系统的运转效力和传统效力，还能裁汰分量，省俭空间和老本，上风许多。
全球想想，独特是以后汽车越来越智能，车里的传感器、处理器器件深信越来越多，集成化是势必要走的路。
在集成化方面，面前产业中如英威腾、吉泰科、汇川期间等率先的电控系统供应商还是赢得了一定的恶果，况且已有二合一、多合一电控系统家具在应用。
更让东谈主昂然的是，在这个趋势下，咱们还看到了华为的身影。2019 年，华为就修复了智能汽车处罚有策画 BU，自然不我方造车，但还是为许多汽车企业提供了期间辅助和家具处罚有策画。
当今打开华为智能电动的官网，可以看到面前华为的主要处罚有策画包括多合一电驱动系统、三合一电驱动系统、端云电板不停系统、电机遏抑器、车载充电器和直流快充模块等多种家具。
其中，华为 DriveONE 多合一电驱动系统和三合一电驱动系统，便是顺应新能源车集成化大趋势的家具处罚有策画。以多合一电驱动系统为例，它集成了 MCU、电机、延缓器、DCDC、OBC、PDU、BCU 七大部件，完了了机械部件和功率部件的深度交融。另一方面，把智能化带入到电驱动系统中，完了端云协同与遏抑归一。
而他们的 DriveONE 三合一电驱动系统，则集成了电机遏抑器（MCU）、电机和延缓器，同样可合计新能源车带来高密高效的长续航驾乘体验。
而凭证IT之家的了解，面前华为的关系处罚有策画和家具还是应用在如赛力斯 SF5、上汽大通 MAXUS EUNIQ5 等车型中，此外像 ARCFOX αT、广汽 Aion LX / Aion 等也使用了华为 OBC 家具，ARCFOX 极狐还与华为有更深入的合营。
华为在新能源汽车规模主若是围绕智能驾驶、智能座舱、智能网联、智能电动和智能车云这几大标的，信托凭借他们在软件遏抑算法方面的上风，能够在电控系统以及集成化的方朝上作出更好的恶果。
终末值得一提的是新能源三电系统在电机方面还有一个弗成漠视的趋势，便是轮毂 (gǔ) 驱动。
轮毂式电机咱们前边提到过，它是翌日首要的发展趋势，所谓轮毂式驱动，浅易说便是在车轮的轮毂内部安装电机，将传输的转矩径直传导到车轮，这么可合计车身自省掉聚散器、变速器等繁密传动部件，普及传动效力的同期，还能开释汽车的空间。
总体来说，翌日新能源汽车的“三电系统”总体会走向整合、数字化、智能化，这既是新能源车发展的需求，亦然先进科技与能源翻新深度交融的趋势使然。
结语2021 年，新能源车购置补贴圭臬在 2020 年基础之上又退坡 20%，但凭证开源证券的数据炫耀，本年 1-8 月新能源乘用车零卖销量为 147.9 万辆，同比加多了 202.1%，基本上并莫得受到补贴退坡的影响，这似乎阐发，以商场为主导的风向正在取代昔时补贴主导的商场，新能源汽车新时间正在到来。
在此配景下，再看我国新能源汽车背后“三电系统”产业链的发展景象，无疑愈加让咱们对原土新能源汽车产业的翌日发展充满期待。
其实在 2010 年前后，我国在新能源汽车三电系统方面的发展还比较逾期，但十多年的时辰，在国度计策的指引和中枢企业的死力下，还是振奋为雄。面前自然仍有不及，但IT之家信托，正如咱们昔时齐心戮力赢得的恶果一样，翌日，距离咱们确实赢得新能源汽车产业的率先，信托并不会远处。
参考
招商银行讨论院，2019-02-22，《新能源汽车之能源电板四大材料：期间、产能、份额三大干线挖掘优质标的》
头豹讨论院，2020-03，《2020 年中国新能源汽车电控系统行业概览》
东方证券，2021-06-01 ，《新能源驱动电机：老赛谈滋长新细则性，聚焦电机或出路万里》
东方证券，2020-03-20，《能源电板系列讲演（3）：为何电板要道注定赢家通吃？》
头豹讨论院，2020-02，《2020 年中国新能源汽车驱动电机行业概览》
旺材电机过头遏抑，2018-07-14，《干货 | 新能源汽车三电系统详解，图文并茂，拿走不谢...》
搜狐汽车，2020-03-30，《比亚迪刀片电板详解 期间趁势而为 / 行业乘势而上》
特友料，2021-06-26，《最全整理！特斯拉 Model3 历代车型建树对比》
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