新能源汽车“三电”技术中外发展对比
电池、电机和电控是电动汽车最重要的核心，一般称为“三电技术”。下面对新能源汽车“三电”技术中外发展予以对比分析，供同行参考。
动力电池中外发展对比
1.中外企业市场发展格局
1991年日本松下公司生产出第一块车载锂电池，接下来，日本在世界市场日本占60%份额，韩国占30%，中国不到10%。2014年之前日本动力电池出货量最大。日本基本垄断了全球电池市场。
日本松下公司门店
从2014年3.7Gwh的出货量，飞跃至2015年15.7Gwh，同比增长352％，开始中国成为全球最大的动力电池出货量国家。2017年中国动力电池出货全球占比已达到65%，中国汽车动力锂电池的出货量已达到38.0Gwh。
2017年的资料显示，全球排名前十的动力电池企业主要有宁德时代、松下电器、比亚迪、沃尔玛、LG化学、国轩高科、三星SDI、北京国能、比克、孚能科技等。这十家企业属于中国的有七家，日本只剩下孤军奋战的松下，韩国的则剩下LG化学和三星。
中国成为全球最大的动力电池出货量国家
从全球动力电池格局来看，松下及CATL目前竞争优势明显，但LG、SDI等增长较快，国内排名靠后企业波动较大。
2018年全球动力电池前十大企业产量86.11GWh，占全球总量比81.24%。从全球动力电池企业的竞争格局来看，日本主要是松下、AESC，韩国主要是SDI、LG，中国有CATL、BYD、国轩、孚能等。从全球动力电池格局来看，松下及CATL目前竞争优势明显，但LG、SDI等增长较快。
2020年锂国内动力电池企业TOP10。
2020年锂国内动力电池企业TOP10
2.动力电池技术路线对比
新能源汽车动力电池基本有这几类：镍氢电池、钴酸锂18650电池、磷酸铁锂电池、三元锂电池、石墨烯电池以及氢燃料电池。
a）特斯拉Model S用钴酸锂18650电池
这种电池的生产技术成熟，电池能量密度高，大约是磷酸铁锂电池的两倍，但是高温状态下的稳定性比其他电池稍差。
钴酸锂18650电池
b）比亚迪用的用硫酸磷铁电池
比亚迪的秦、唐等车都使用的是硫酸磷铁电池，这种电池是目前车用锂电池中稳定性最高的。安全和稳定性对汽车来汽车是最重要的。在各种事故的极端情况下，磷酸铁锂电池最大限度地保证了车上乘客不会因为电池爆炸或二次着火受到伤害。
c）三元锂电池被中国乘用车企业普遍接受
三元锂电池是如今的发展趋势，比亚迪混动宋、元，北汽EV200、EV260以及特斯拉Model 3都使用的这种电池。三元锂电池的安全性以及能量密度都介于磷酸铁锂电池和钴酸锂18650电池之间，各方面相对来说比较均衡，而且低温时电池更加稳定，比较满足时下新能源汽车对动力电池的需求。
d）镍氢电池基本退出动力电池市场
镍氢电池，具有寿命长，充放电次数多，无须保养维修，可在长时间内维持相对较好的性能指标的优点，但是体积大，能量密度小也是其致命的硬伤。如今丰田prius的镍氢电池已经悄悄被锂电池替换。但是福特汽车Ford Escape，雪佛兰Chevrolet Malibu，本田的Honda Civic Hybrid还依旧使用镍氢电池。
3.动力电池发展方向
a）三元电池向高镍方向发展
目前三元电池厂商主要生产的是 NCM333 和 NCM523 电池，NCM622 已经进入部分企业的材料供应链，处于研发阶段的NCM811 也有望于近期开始应用。电池单体能量密度将从200Wh/kg 向 250-300Wh/kg 迈进。国际方面，NCM622 已经开始应用（宝马i3），NCM811 开始小范围适用。
电池单体模型
b）圆柱电池向 21700 方向发展
Tesla 和松下共同研发的 21700 电池单体容量为3-4.8Ah，质量为 60-65g，能量密度为 300Wh/kg，已经应用在Model 3 车型上。而国内一些企业开始布局。深圳比克电池预计 21700 电池单体容量可达到 6Ah 的；天鹏电源 21700 电池单体能量密度为200-240Wh/kg；亿纬锂能 21700 电池单体容量为 4Ah，能量密度为 215 Wh/kg 并计划在 2019 年推出 260Wh/kg 的产品；远东福斯特 21700 电池规划单体容量为 5Ah 以上；力神发布的 21700 电池单体容量为 2-5Ah，能量密度为 210-260Wh/kg。
21700 电池单体
c）BYD刀片电池领导市场方向
2020年3月底，比亚迪召开了“刀片电池”线上发布会，称传统的电池包的空间利用率只有40%，“刀片电池”的电池包的空间利用率可以达到有60%以上，可以大大提高续航。
BYD刀片电池
且由于空间利用率提高，使得单电芯能量密度为180Wh/kg的“刀片电池”，装配成电池包后系统能量密度为140Wh/kg，从而满足了比亚迪“汉”车型能够搭载上549kg重的77kWh电池包，实现605公里续航（NEDC）。
BYD刀片电池优点
电驱动系统中外发展对比
我国乘用车驱动电机产品功率密度已经达到 3.3-3.6kW/kg（峰值功率/有效质量），最高转速提高至 12800rpm 以上；商用车驱动电机转矩密度达到 18Nm/kg 以上，最高转速达到 3500rpm 以上。在乘用车方面，如下图所示，国内驱动电机产品的功率密度已经达到 3.8 kW/kg（峰值功率/有效质量），转矩密度为 7.1Nm/kg，与宝马i3 的驱动电机技术指标处于同一水平。
电驱动系统中外发展对比
国内车用电机及控制器追赶国外同类产品水平
1.新能源汽车采用的电机主要有两种
异步电机和永磁同步电机。异步电机的优点是成本低，结构简单，制作方便，可靠性好，但是体积庞大，能耗较大，这就意味着在同等电池组容量和同等车况下，采用同步电机的汽车要比采用异步电机的汽车续航里程更多。比如特斯拉Model S P85D，整车质量超过2.1吨，就是因为异步电机的电池利用效率低体积大，所以必须多装电池。
永磁同步电机，虽然造价比异步电机稍高，但是结构紧凑，体积小，具有较高的功率密度。以比亚迪为代表的国内新能源车企以及后来的特斯拉Model 3都选择了永磁同步电机，就是为了在有限的电池容量下实现最佳的续航里程。对于新能源汽车来说，永磁同步电机是目前发展的一大趋势。
2.我国电机控制器功率密度已经达到 12kW/L 以上
电机控制系统将直流电转换为交流电，而完成转变的关键元件就是IGBT，（Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管芯片）。
IGBT
新能源汽车的动力电池提供的是直流电，而驱动电机所需要的则是三相交流电。对于汽车级IGBT的设计和制造，比亚迪打破国际技术封锁，已经突破IGBT圆管设计、模块散热、封装和制造等关键技术，实现了汽车IGBT功率模块的产业化，打破了日本三菱和英飞凌的市场垄断。如今搭载IGBT“中国芯”的纯电动汽车已在全球范围内大规模应用。
电机控制器
我国电机控制器功率密度已经达到 12kW/L 以上，控制器效率达到 98%以上。从数值上看，与博世 2015 年的水平接近，但这是在标准模块封装下的性能参数，而在客户不同要求的定制化封装时，我国电机控制器的指标数据会有所降低。然而，虽然技术水平还落后于国外，但我国企业仍在不懈的追赶中，目前已经开发出功率密度 18kW/L 的定制化封装电机控制器样机。
电机控制器性能对比
“十三五”重点研发计划对于驱动电机的发展目标为：乘用车电机功率密度 4kW/kg，商用车电机转矩密度做到 20Nm/kg，继续保持国际领先水平。
“十三五”重点研发计划对于驱动电机控制器的发展目标为：电机控制器实现功率密度倍增，达到国际先进水平。具体技术目标为 2020 年达到 16-18 kW/L，力争 2025 年达到 32-36 kW/L（碳化硅）。
“十三五”重点驱动电机控制器发展目标
3. 电池管理系统（简称：BMS）
电池管理系统能及时检测调整电池的工作状态，保证电池的工作安全，以达到增加续航里程，延长使用寿命的目的。
特斯拉拥有非常强大的电池管理系统，Model S共使用了7104块18650电池，这些电池每74节并联为一个电池包，每6个电池包串联为一块电池组，16块电池组再串联排布，整体组成特斯拉的动力电池。BMS对每级实时监控，为每一个电池单元进行及时的冷却，降低彼此的温差，以防自燃。
出于安全问题的考虑，比亚迪在动力电池上选择了更加可靠的磷酸铁锂电池。磷酸铁锂电池在高温下的稳定性，可达390℃以上，保证了电池内在的高安全性，不会因过充、温度过高、短路、撞击而产生爆炸或燃烧，最大限度的保证了车上人员的安全。
电池管理系统原理图
北汽新能源，北汽EU5所搭载的E-Motion Driver3.0是北汽新能源拥有的完全知识产权的第三代超级电控技术。作为北汽EU5的大脑，EMD3.0能够检测全车260个部件数据，对电池实时监控调节，在电池充放电过程中进行安全防护，异常情况自动预警以及低充电温预加热，可实现在零下35度环境正常启动和充电。
北汽EU5
EMD3.0不仅是在电池控制方面技术领先，车内繁琐的人机交互才是达尔文系统最强大的地方，这套系统也因此被业内称之为“最强大脑”。
总结
新能源汽车从开始到现在不过20年，无论国内还是国外的新能源汽车技术都还处于不断摸索的地步。中外三电技术各有千秋。从三电核心技术上来看，电池方面美国采购自松下，中国自主研发。电机方面永磁同步电机更加适合大众的需求。而在电控技术上，中国自主研发的IGBT已领先于美国。
中国已经是世界上最大新能源汽车研发和市场销售大国，已经取得了较大进步，但是电池、电机和电控是电动汽车是最重要的核心技术，发展空间非常大，是中外企业竞争的制高点。