技術(shù)信息
行業(yè)動(dòng)態(tài)
--電池：40%；
--電機(jī)：15%；
--電控：12%；
--電驅(qū)動(dòng)零部件：8%；
--其它：25%
鋰電池成本構(gòu)成：
--材料：70%，
--人工、水電： 20%；
--折舊：10%。
原材料中：
--正極：30%-40%；
--隔膜：15%-30%；
--電解液：20%-30%；
--負(fù)極：5%-15%
3、主要廠商
電池：
--正極：
--隔膜：
--電解液：
--負(fù)極：
永磁電機(jī)是使用最廣泛的新能源汽車電機(jī)。電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)作為新能源汽車的主要執(zhí)行結(jié)構(gòu)，是新能源汽車核心系統(tǒng)之一，具有較高的技術(shù)難度及制造門檻。驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)的性能決定了爬坡能力、加速能力以及最高車速等汽車行駛的主要性能指標(biāo)。由于電動(dòng)汽車對(duì)電機(jī)的要求不斷變化，電機(jī)的技術(shù)路線也經(jīng)過多次變革。
在國(guó)內(nèi)電機(jī)市場(chǎng)，目前國(guó)內(nèi)主要電動(dòng)車企業(yè)主要采用國(guó)內(nèi)電驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品，其中主要的參與者可以分為三類：
1）具有其他領(lǐng)域電機(jī)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)的傳統(tǒng)的電機(jī)企業(yè)，未來有望轉(zhuǎn)型做新能源汽車電機(jī)，如$大洋電機(jī)（SZ002249）$ 、$信質(zhì)電機(jī)（SZ002664）$ 等；
2）專注于制作新能源汽車電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，如上海電驅(qū)動(dòng)、上海大郡、北京精進(jìn)等；
3）整車企業(yè)，主要以$比亞迪（SZ002594）$ 為主，實(shí)現(xiàn)全產(chǎn)業(yè)鏈自給。
在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)，目前比亞迪（SZ002594）和上海電驅(qū)動(dòng)占據(jù)了半壁江山，比亞迪所占市場(chǎng)份額約在25%~30%；上海電驅(qū)動(dòng)市場(chǎng)份額大約在20%~23%。
電動(dòng)汽車最大的成本在電池、電機(jī)、電控“三大電”系統(tǒng)，其中動(dòng)力電池成本首當(dāng)其沖。國(guó)內(nèi)外新能源汽車行業(yè)巨頭特斯拉、BYD均戰(zhàn)略性擴(kuò)建了動(dòng)力電池工廠，以保證相應(yīng)的產(chǎn)能，事實(shí)上，這兩家電動(dòng)車企業(yè)的產(chǎn)銷規(guī)模位列世界前列，而BYD動(dòng)力電池的裝機(jī)量為國(guó)內(nèi)乃至世界的佼佼者。得動(dòng)力電池者得新能源汽車市場(chǎng)也。
目前，國(guó)內(nèi)動(dòng)力電池技術(shù)不斷進(jìn)步，電池品質(zhì)區(qū)隔度逐步提升，規(guī)模優(yōu)勢(shì)下的成本差異也不斷增大，行業(yè)集中度逐漸提升，寡頭競(jìng)爭(zhēng)的苗頭顯現(xiàn)。從市場(chǎng)統(tǒng)計(jì)看，2015 年動(dòng)力電池行業(yè)CR5為 59%，2016年提升到 68%，電池企業(yè)加速集中，聯(lián)合主機(jī)廠的趨勢(shì)不可逆轉(zhuǎn)；從企業(yè)合資合作動(dòng)態(tài)看，北汽與韓國(guó)SK、國(guó)軒高科合資，A123與上汽、廣汽合資合作，主流電池企業(yè)與知名整車企業(yè)的合作關(guān)系日益緊密，而本次上汽與寧德時(shí)代的合資將進(jìn)一步催化行業(yè)的強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合。
與傳統(tǒng)燃油車相比，新能源汽車的動(dòng)力系統(tǒng)多出了電機(jī)、電池等幾個(gè)核心部件，于是消費(fèi)者在選購(gòu)新能源汽車時(shí)，電池技術(shù)也是一個(gè)值得關(guān)注的點(diǎn)，電池技術(shù)的強(qiáng)弱不僅直接影響節(jié)能效率、續(xù)航里程，而且還關(guān)乎著安全問題。君不見，三星手機(jī)那小小電池的爆炸都能傷及人身，更何況成百上千倍大小的汽車動(dòng)力系統(tǒng)電池？
電池技術(shù)是一個(gè)很復(fù)雜的系統(tǒng)工程，當(dāng)下主流新能源車型的電池包技術(shù)差異，主要體現(xiàn)在電池管理系統(tǒng)、高壓安全管理和熱管理三個(gè)方面。為了便于理解，可以從目前主流的純電動(dòng)、串聯(lián)式混動(dòng)、功率分流（行星齒輪）式混動(dòng)類別進(jìn)行分析，其中最具代表性的車型有特斯拉、寶馬i3與別克VELITE5。
電池管理系統(tǒng)（BMS）是電池包的核心，承擔(dān)著對(duì)電池所有參數(shù)的讀取以及電池?zé)帷⒕夥矫娴墓ぷ鳌Q句話說，電池管理系統(tǒng)的可靠性直接關(guān)系到整個(gè)電池包的可靠性以及安全性。在BMS系統(tǒng)的技術(shù)差異主要在3個(gè)方面：骨骼（硬件電路板）、心臟（芯片）與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（系統(tǒng)架構(gòu)）。
大概是出于IT公司背景，特斯拉的硬件電路板所采用的接插件并非汽車級(jí)，兩個(gè)插排更像是調(diào)試接口，這種接口在IT產(chǎn)品上經(jīng)常使用，但在粉塵、振動(dòng)等惡劣的汽車運(yùn)行環(huán)境中使用，是否會(huì)產(chǎn)生問題，那仍是一個(gè)未知數(shù)。如果不是親眼看到這塊來自于拆車實(shí)拍的板子，很難讓人相信特斯拉的心如此之大，敢用這樣不滿足汽車級(jí)安全要求標(biāo)準(zhǔn)的電路板。
傳統(tǒng)車企在這方面采用的是另一套思路，比如通用在別克VELITE5上用的BMS電路板，布局相對(duì)工整，使用的接插件也都是汽車級(jí)，可以滿足車輛使用和運(yùn)輸過程中震動(dòng)、溫度、腐蝕等苛刻環(huán)境。
而對(duì)于BMS的“心臟”——一芯片，特斯拉的IT基因同樣促使他們使用了一些IT行業(yè)的芯片，比如DSP、ARM、FPGA等。這些工業(yè)級(jí)芯片雖然速度很快，性能很強(qiáng)，但由于沒有汽車級(jí)的試驗(yàn)認(rèn)證，能否保證在各種惡劣的環(huán)境下穩(wěn)定工作，這同樣有待考證。
通用和寶馬則“保守”地使用傳統(tǒng)汽車級(jí)芯片，單片機(jī)一般都是飛思卡爾或者Infineon這樣的傳統(tǒng)汽車芯片，硬件設(shè)計(jì)滿足ISO26262的ASIL C等級(jí)以上。另外，通用汽車做BMS的團(tuán)隊(duì)和原動(dòng)力總成是同一個(gè)團(tuán)隊(duì)，使用的硬件平臺(tái)也是動(dòng)力總成平臺(tái)，經(jīng)過了發(fā)動(dòng)機(jī)好幾十年的經(jīng)驗(yàn)積累，穩(wěn)定可靠是非常有保障的。
至于系統(tǒng)架構(gòu)方面，通用和寶馬都采用了分布式管理系統(tǒng)，通過主BMS對(duì)各個(gè)模組控制器（CSC）進(jìn)行管理，一般有8個(gè)模組控制器，通過CAN總線進(jìn)行連接。
按照汽車行業(yè)的傳統(tǒng)，為了保證CSC通訊不失效，通用和寶馬都采用了菊花鏈?zhǔn)降目偩€布局。通用則更為謹(jǐn)慎，VELITE 5為了防止CAN總線出現(xiàn)故障，使用了雙路CAN總線備份的策略。這樣一來成本高出不少，但是確實(shí)起到了安全可靠的效果。這種謹(jǐn)慎的設(shè)計(jì)方法，可以理解為相對(duì)保守，但這種把錢花在了消費(fèi)者身上的做法，又有何不妥呢？
相比之下，特斯拉就顯得簡(jiǎn)單很多，16個(gè)模組僅通過一條CAN線連接，采用總線形式。從實(shí)物圖中可以看到，特斯拉的模塊組控制器很簡(jiǎn)單，主芯片僅為一塊8051。非業(yè)內(nèi)人士也許認(rèn)為這一塊電路板綠油油的挺好看，反正又不是戴在頭上，但業(yè)內(nèi)人士能看出來，這種使用低成本芯片、單條CAN總線的省成本做法，會(huì)使電路設(shè)計(jì)削弱了一定的安全性。
出于維修保養(yǎng)、以及在緊急情況下切斷高壓、保護(hù)乘客安全的需要，每個(gè)電池包都要設(shè)計(jì)高壓切斷裝置。打個(gè)比方，汽車電池里的高壓切斷裝置就像是家里的總閘保險(xiǎn)絲。而在這個(gè)設(shè)計(jì)上，不同車企也有不同的技術(shù)路線。
特斯拉和寶馬i3都采用了維修開關(guān)，通過斷開電池高壓繼電器的供電，從而使得繼電器無法保持結(jié)合。這種方法雖然比較簡(jiǎn)單，通過斷開低壓的方式斷開高壓，但是在電池包繼電器粘連的情況下，無法斷開整車和高壓之間的連接，在出現(xiàn)事故時(shí)無法從根本上杜絕高壓觸電的危險(xiǎn)。之所以選擇該方案，主要是因?yàn)槌杀镜土ㄖ皇且粋€(gè)低壓接插件的成本），而且不用考慮開關(guān)的高壓防護(hù)，機(jī)械設(shè)計(jì)上也比較簡(jiǎn)單。
用的方案則比較符合安全至上的傳統(tǒng)，一直使用電池包內(nèi)MSD（Manual Service Disconnect）的方案。這種原理上是直接斷開高壓電池和外界的連接，即使高壓繼電器粘連了，也能通過MSD斷開連接，較為可靠。但是因?yàn)镸SD直接切斷高壓，所需要的防護(hù)等級(jí)很高，機(jī)械鎖止機(jī)構(gòu)也比較復(fù)雜，因而大大增加了成本。
高壓電池包的繼電器診斷是一個(gè)很關(guān)鍵的問題，在這方面不同的整車廠也有不同的策略。特斯拉采用的是雙觸電繼電器，即實(shí)際為一大一小兩個(gè)繼電器，同步運(yùn)行。大的繼電器用于導(dǎo)通電池包高壓，而小的繼電器直接接回BMS做診斷。這種思想很簡(jiǎn)單，兩個(gè)同步的繼電器狀態(tài)應(yīng)該一致。更重要的是，這種方案結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，節(jié)約了成本。但是在實(shí)際使用中，無法避免兩個(gè)繼電器不同步的失效模式，可能會(huì)觸發(fā)誤診斷或者漏診斷。
別克VELITE5使用的繼電器診斷方案則比較嚴(yán)謹(jǐn)，通過測(cè)量繼電器內(nèi)、外端對(duì)地的電壓，結(jié)合主動(dòng)放電狀態(tài)，計(jì)算當(dāng)前每個(gè)繼電器的狀態(tài)。這種方案可以確保穩(wěn)定可靠。
安全問題就是汽車企業(yè)的黑天鵝。忽視安全問題，也許像是掙脫了枷鎖，可以發(fā)展得更快，但也面臨著發(fā)展道路戛然而止的風(fēng)險(xiǎn)（也可能風(fēng)險(xiǎn)未爆發(fā)，從而取得先機(jī)，這叫“機(jī)會(huì)主義路線”）。特斯拉在這方面，未免有些冒進(jìn)了。
電池的性能很大程度上取決于一致性：一方面是電池本體的一致性，另一方面是工作環(huán)境（主要是溫度）的一致性。換句話說，即使電池本體一致性非常好，但如果工作在不同的溫度環(huán)境中，其性能也會(huì)顯著下降，因此，熱管理是電池技術(shù)中非常重要的一方面。在熱管理方面，不同的廠家也有不同的思路。
通俗點(diǎn)說，電池的原理符合木桶原理，也就是說性能取決于溫度環(huán)境最差的那個(gè)單體，所以電池的溫度均衡性在很大程度上決定了電池包的性能，而電池?zé)峋庑韵騺硎请姵匕鼰峁芾碓O(shè)計(jì)的難點(diǎn)。
通用的VELITE5電池集成技術(shù)來源于第二代Volt電池管理的技術(shù)基礎(chǔ)，是目前電池集成與管理方面的較高水平：由3段96S2P電池（96個(gè)電芯Cell，每個(gè)電芯包含2個(gè)電芯對(duì)Cell Pair）組成，外部由高壓壓鑄鋁板進(jìn)行相應(yīng)的保護(hù)，內(nèi)部還包含必須的高低壓線束以及散熱管Thermal Plumbing，并在電芯間加入了水冷散熱鰭片，模塊化設(shè)計(jì)使得可以靈活配置電池組的外形與容量。另外也設(shè)計(jì)了多種模式的熱管理系統(tǒng)，可以用廢熱給電池加熱，也可以用空調(diào)給電池冷卻，設(shè)計(jì)非常節(jié)能和精妙，有效地增加了電池壽命和性能。
VELITE5獨(dú)創(chuàng)的水冷散熱鰭片設(shè)計(jì)，可以保證各個(gè)單體的均衡性，從而使得電池能夠在-30~60度的范圍內(nèi)正常工作。使電池組內(nèi)的溫度差可控制在2°C以內(nèi)，支持8年的電池組壽命保證期。
寶馬的電池技術(shù)相對(duì)比較保守，采用了傳統(tǒng)的片狀設(shè)計(jì)，熱管理僅僅通過底層的管路進(jìn)行。這樣導(dǎo)致的后果就是靠近底層的單體熱交換較多，而遠(yuǎn)離底層的單體熱交換較少，同時(shí)進(jìn)水口和出水口附近單體溫度偏差較大。所以i3的電池包正常工作范圍只能到40度。不過整個(gè)電池包被分成了三組冷卻，一定程度上解決了溫度均衡問題。
再來看特斯拉的冷卻系統(tǒng)，整個(gè)16個(gè)模組被分成兩組，冷卻水只有兩進(jìn)兩出，經(jīng)過8個(gè)電池組之后溫差可能有5度以上，而且無散熱鱗片設(shè)計(jì)，縱向的溫差更加無法控制。這樣的設(shè)計(jì)，時(shí)間長(zhǎng)了電池性能會(huì)受到很大影響。作為一名工程師，在我看來，特斯拉獨(dú)創(chuàng)性地管理幾千節(jié)18650水平，已經(jīng)是巨大的創(chuàng)新，電池管理水平已不低；但在通用這種“老司機(jī)”炫技一般的工程水平看來，還是略顯稚嫩。
特斯拉是純電動(dòng)汽車，寶馬i3、別克VELTE 5屬于增程式插電混動(dòng)（EREV），其電池容量都比較大，電池技術(shù)對(duì)整車技術(shù)水平的影響也比較大。
三者的電池技術(shù)比較而言，特斯拉是初生牛犢不怕虎，什么技術(shù)都敢用；寶馬i3在電池管理系統(tǒng)、高壓管理、熱管理方面都中規(guī)中矩，沒用太多創(chuàng)新的技術(shù)；別克VELITE 5則像一個(gè)非要和自己產(chǎn)品較勁的老工程師，有一顆炫技的心、也有充足的技術(shù)兵力，特別是在電池?zé)峁芾矸矫妫瑧?yīng)該是代表了當(dāng)下的最高水平。
