新能源中汽车中的“三电”是指什么?,新能源汽车三电技术现状

我国新能源汽车发展到哪一步了，新能源汽车的三电有核心技术专利或攻克成果吗，如果有的话，为什么家电不采用新能源汽车的电机技术呢？原因是什么？

汽车行业正在经历电动化与智能化的变革，题主提到的“三电技术”就属于电动化的范畴：电池、电机、电控。

从三电技术来看，我认为是有突破的，用数据来说话：以电池为例，中国企业的出货量由2011年的1.08GWh上升至2017年的62.35GWh，市场占比由2.32%上升至42.1%[1]，由弱变强、努力追赶。

到2021年第一季度，前十名过半为中国企业，其中宁德时代装机量占比31.5%[2]，天下三分独占一分，稳居第一，完成了反超。

图片来源[2]

有人可能质疑：题主问的是“技术突破”，你光在这里扯产量有用吗？

我的回应是：锂离子电池可不是种白菜、造玩具、织衬衫，只要投入资源与劳动就可以提高产量；取得领先销量的前提，就是电池综合性能必须先进；再说具体一点，宁德时代的CTP技术[3]、比亚迪的刀片电池[4]不就是电池技术突破吗？

那电机呢？

不像电池有一段从落后到反超的故事，中国的造车新势力从一开始就能用上自主品牌的先进电机：例如小鹏P7用的精进与方正的永磁同步电机，蔚来ES6则用的自家蔚然动力的永磁同步电机与感应异步电机。

为什么说永磁同步与感应异步电机比较先进呢？ 首先我们看一张经典的电机分类图：

一开始，电机都是结构与控制都比较简单的直流电机。直到20世纪60至80年代，随着空间矢量调制控制技术(SVPWM, Space Vector PWM)、IGBT的发明与商业推广和先进处理器的发明使用，交流电机才得以蓬勃发展[5]。

图片来源[5]

永磁同步电机与感应异步电机均属于交流电机，它们用上了先进的控制理论、功率电子技术、信号处理器件，那么和直流电机相比性能如何呢？

如下图[6]，咱们做个对比就可以发现，永磁同步电机是其中的佼佼者： 功率密度最高、峰值效率最高、可靠性优秀。用通俗的话来概括就是：小而轻，劲大又省电，还不容易坏！要说缺点，主要是成本较高。

图片来源[6]

咱们自主品牌电动乘用车大多搭载了先进的永磁同步电机，而且大部分是国产的[7]：

图片来源[7]

综上，从电池与电机核心零部件国产化的角度来看，我国新能源汽车三电技术肯定是有突破的，起码要比燃油车核心零部件的突破要大。

车用电机能否用到洗衣机上？

首先，我没有查到直接将车用电机应用到洗衣机上的案例。想想这也很自然：车用电机功率一般在50-200kW，比洗衣机的功率大了几百倍甚至上千倍，肯定不适合直接装上去用。那我们换个角度来看这个问题：观察电动车与洗衣机的电机应用史。

1881年，法国人古斯塔夫制造了世界第一辆电动车[8]，使用的是直流电机。直到100年后，德国大众和日本丰田才分别于1992年和1996年第一次使用了永磁同步电机。

那电机在洗衣机上的应用处于什么阶段呢？以走在行业前列的海尔为例：

直流电机时代：2005年之前，海尔使用的是串励直流电机+皮带传动，这也代表了行业一般水平。交流电机时代：2005年之后，海尔开始使用交流电机+皮带传动，也逐渐带动整个行业往这个方向发展。直驱电机时代：2012年，海尔又开行业之先河，率先使用斐雪派克(FPA, Fisher&Paykel)直驱电机(DD, Direct Drive)，取消了皮带传动。

斐雪派克直驱电机属于电机的哪一类呢？ 光从名字还看不出来，于是我们来到斐雪派克官网[9]，找到电机产品手册并下载：

从产品手册可以查到线索：此电机有36个转子磁极(rotor poles)和27个定子线圈(stator poles)，最高转速1400rpm，基于正弦波反电势的无速度传感器矢量控制 —— 确定无疑了，这就是典型的永磁同步电机。

也就是说，十几年前，洗衣机行业还在使用古老的串励直流电机；就在短短几年之后，以2012年全资收购斐雪派克为契机[10]，海尔一举将洗衣机推进了先进的永磁同步电机时代。

从这个意义上说，新能源汽车的车用电机虽然没有直接应用到洗衣机上，但在海尔的推动下，以先进的控制理论、功率电子技术、高性能信号处理技术支撑的永磁同步电机技术应用到了洗衣机上。

洗衣机用直驱电机，是大炮打蚊子吗？

那么问题来了，斐雪派克直驱电机与车用永磁同步电机极其相似，有必要用在洗衣机上吗？是“大炮打蚊子”吗？创新必须从用户需求出发、解决用户痛点，为创新而强行创新的事情，干不得。

首先，我们通过动图来直观地看一下直驱与非直驱这两种驱动形式，可以看出三个主要区别：

一、 取消皮带传动

皮带传动，发挥着类似汽车变速箱的作用 —— 将电机的小转矩放大，然后才能驱动洗衣机滚筒。如此一来，就可以使用转矩较小、成本较低的电机来驱动洗衣机内筒，但也要付出一定的代价：一是皮带传动故障率高，二是皮带老化时机器晃动，噪音大。

斐雪派克直驱电机取消了皮带传动，直接由电机驱动洗衣机内筒，其中一个原因就是永磁同步电机的转矩密度大，即便洗衣机内部空间有限，也可以布置足够高转矩的直驱电机。

二、 转动更加平稳

与永磁同步电机在很大范围内都有恒转矩输出的外特性不同，串励电机的转矩随转速增加而减小。

因此我们可以看到：在内筒循环往复式的旋转过程中，直驱电机可以很快加速到目标速度后平稳旋转。串励电机驱动内筒的加速过程慢长，因此速度不平稳。

有数据显示，在滚筒负载30公斤的情况下，转矩为31Nm的斐雪派克直驱电机仅需要5秒钟即可实现500rpm的转速，而转矩为2.8Nm的传统皮带电机则需要50秒。

直驱电机驱动内筒的加速快、速度平稳的特性，可以为使用者带来两个显著的好处：

速洗效率高：在速洗过程中，洗衣机内筒需要经历加速-匀速旋转-减速-换向停顿-反向旋转的循环往复过程，传统洗衣机需要在加减速与停顿过程中浪费大量时间。而直驱电机加速快就意味着加减速耗时短、停顿时间短，可实现USP不间断速洗，洗涤效率高。在15分钟速洗程序中，海尔直驱洗衣机比一些普通洗衣机的洗净比提升10%、洗涤均匀度提升30%。

海尔USP无间歇速洗

90°摇篮柔洗效果更好： 为了防止整圈运动的摔打现象，高端衣物需要使用90°摇篮柔洗，也就相当于循环往复的频率更高！如果使用加速慢的直流串励电机，那洗涤效率进一步下降、洗涤效果也难以保证。

三、控制更加精准

单相串励电机往往采用VF控制，在负载变化时容易引起转矩与转速的振荡[11]，而且在改变运动方向时，皮带本身的形变也会带来位置控制上的误差。相对来说，直驱电机的矢量控制就非常鲁棒且精准。

转矩控制精确是“大炮打蚊子”吗？并不是，对洗衣机来说，转矩控制精确，就可以实现90°摇篮柔洗功能，可以在保证洗涤效果的前提下，有效防止整圈旋转中的摔打现象对轻柔、真丝等高端衣物的损坏。

小结从电池与电机核心零部件国产化的角度来看，新能源汽车三电技术有突破。由于功率上差了2到3个数量级，因此车用电机不能直接应用到洗衣机上。以2012年收购斐雪派克为契机，海尔率先将集成了先进的控制理论、功率电子技术、高性能信号处理技术的永磁同步电机应用到洗衣机上，取消皮带传动、采用电机直驱、提、实现了更大的用户利益，从而推动了行业进步 —— 在海尔的推动下，2018年的洗衣机前十名中，已有60%的机型采用了直驱电机[12]。参考^https://www.d1ev.com/kol/75830^https://www.zhev.com.cn/news/show-1621962918.html^https://zhuanlan.zhihu.com/p/108309635^https://www.zhihu.com/question/383736467/answer/1118498211^王凯. 基于电压电流组合模型磁链观测器的感应电机无速度传感器控制关键技术研究[D]. 浙江大学, 2014.^https://www.zhihu.com/question/38477493/answer/119560458^电力设备及新能源行业新能源汽车电机电控专题：全球竞争，强者为王. 中信证券. 2019.^https://www.zhihu.com/question/37088054^https://www.fisherpaykel.com/cn/zh_CN^https://www.sohu.com/a/384993274_120639951^https://wenku.baidu.com/view/c7e819785acfa1c7aa00ccab.html^http://washer.cheaa.com/2018/0711/539090.shtml你也喜欢:汽车三电（咱们国家的新能源汽车三电技术有突破吗）

我国新能源汽车发展到哪一步了，新能源汽车的三电有核心技术专利或攻克成果吗，如果有的话，为什么家电不采用新能源汽车的电机技术呢？原因是什么？

汽车行业正在经历电动化与智能化的变革，题主提到的“三电技术”就属于电动化的范畴：电池、电机、电控。

从三电技术来看，我认为是有突破的，用数据来说话：以电池为例，中国企业的出货量由2011年的1.08GWh上升至2017年的62.35GWh，市场占比由2.32%上升至42.1%[1]，由弱变强、努力追赶。

到2021年第一季度，前十名过半为中国企业，其中宁德时代装机量占比31.5%[2]，天下三分独占一分，稳居第一，完成了反超。

图片来源[2]

有人可能质疑：题主问的是“技术突破”，你光在这里扯产量有用吗？

我的回应是：锂离子电池可不是种白菜、造玩具、织衬衫，只要投入资源与劳动就可以提高产量；取得领先销量的前提，就是电池综合性能必须先进；再说具体一点，宁德时代的CTP技术[3]、比亚迪的刀片电池[4]不就是电池技术突破吗？

那电机呢？

不像电池有一段从落后到反超的故事，中国的造车新势力从一开始就能用上自主品牌的先进电机：例如小鹏P7用的精进与方正的永磁同步电机，蔚来ES6则用的自家蔚然动力的永磁同步电机与感应异步电机。

为什么说永磁同步与感应异步电机比较先进呢？ 首先我们看一张经典的电机分类图：

一开始，电机都是结构与控制都比较简单的直流电机。直到20世纪60至80年代，随着空间矢量调制控制技术(SVPWM, Space Vector PWM)、IGBT的发明与商业推广和先进处理器的发明使用，交流电机才得以蓬勃发展[5]。

图片来源[5]

永磁同步电机与感应异步电机均属于交流电机，它们用上了先进的控制理论、功率电子技术、信号处理器件，那么和直流电机相比性能如何呢？

如下图[6]，咱们做个对比就可以发现，永磁同步电机是其中的佼佼者： 功率密度最高、峰值效率最高、可靠性优秀。用通俗的话来概括就是：小而轻，劲大又省电，还不容易坏！要说缺点，主要是成本较高。

图片来源[6]

咱们自主品牌电动乘用车大多搭载了先进的永磁同步电机，而且大部分是国产的[7]：

图片来源[7]

综上，从电池与电机核心零部件国产化的角度来看，我国新能源汽车三电技术肯定是有突破的，起码要比燃油车核心零部件的突破要大。

车用电机能否用到洗衣机上？

首先，我没有查到直接将车用电机应用到洗衣机上的案例。想想这也很自然：车用电机功率一般在50-200kW，比洗衣机的功率大了几百倍甚至上千倍，肯定不适合直接装上去用。那我们换个角度来看这个问题：观察电动车与洗衣机的电机应用史。

1881年，法国人古斯塔夫制造了世界第一辆电动车[8]，使用的是直流电机。直到100年后，德国大众和日本丰田才分别于1992年和1996年第一次使用了永磁同步电机。

那电机在洗衣机上的应用处于什么阶段呢？以走在行业前列的海尔为例：

直流电机时代：2005年之前，海尔使用的是串励直流电机+皮带传动，这也代表了行业一般水平。交流电机时代：2005年之后，海尔开始使用交流电机+皮带传动，也逐渐带动整个行业往这个方向发展。直驱电机时代：2012年，海尔又开行业之先河，率先使用斐雪派克(FPA, Fisher&Paykel)直驱电机(DD, Direct Drive)，取消了皮带传动。

斐雪派克直驱电机属于电机的哪一类呢？ 光从名字还看不出来，于是我们来到斐雪派克官网[9]，找到电机产品手册并下载：

从产品手册可以查到线索：此电机有36个转子磁极(rotor poles)和27个定子线圈(stator poles)，最高转速1400rpm，基于正弦波反电势的无速度传感器矢量控制 —— 确定无疑了，这就是典型的永磁同步电机。

也就是说，十几年前，洗衣机行业还在使用古老的串励直流电机；就在短短几年之后，以2012年全资收购斐雪派克为契机[10]，海尔一举将洗衣机推进了先进的永磁同步电机时代。

从这个意义上说，新能源汽车的车用电机虽然没有直接应用到洗衣机上，但在海尔的推动下，以先进的控制理论、功率电子技术、高性能信号处理技术支撑的永磁同步电机技术应用到了洗衣机上。

洗衣机用直驱电机，是大炮打蚊子吗？

那么问题来了，斐雪派克直驱电机与车用永磁同步电机极其相似，有必要用在洗衣机上吗？是“大炮打蚊子”吗？创新必须从用户需求出发、解决用户痛点，为创新而强行创新的事情，干不得。

首先，我们通过动图来直观地看一下直驱与非直驱这两种驱动形式，可以看出三个主要区别：

一、 取消皮带传动

皮带传动，发挥着类似汽车变速箱的作用 —— 将电机的小转矩放大，然后才能驱动洗衣机滚筒。如此一来，就可以使用转矩较小、成本较低的电机来驱动洗衣机内筒，但也要付出一定的代价：一是皮带传动故障率高，二是皮带老化时机器晃动，噪音大。

斐雪派克直驱电机取消了皮带传动，直接由电机驱动洗衣机内筒，其中一个原因就是永磁同步电机的转矩密度大，即便洗衣机内部空间有限，也可以布置足够高转矩的直驱电机。

二、 转动更加平稳

与永磁同步电机在很大范围内都有恒转矩输出的外特性不同，串励电机的转矩随转速增加而减小。

因此我们可以看到：在内筒循环往复式的旋转过程中，直驱电机可以很快加速到目标速度后平稳旋转。串励电机驱动内筒的加速过程慢长，因此速度不平稳。

有数据显示，在滚筒负载30公斤的情况下，转矩为31Nm的斐雪派克直驱电机仅需要5秒钟即可实现500rpm的转速，而转矩为2.8Nm的传统皮带电机则需要50秒。

直驱电机驱动内筒的加速快、速度平稳的特性，可以为使用者带来两个显著的好处：

速洗效率高：在速洗过程中，洗衣机内筒需要经历加速-匀速旋转-减速-换向停顿-反向旋转的循环往复过程，传统洗衣机需要在加减速与停顿过程中浪费大量时间。而直驱电机加速快就意味着加减速耗时短、停顿时间短，可实现USP不间断速洗，洗涤效率高。在15分钟速洗程序中，海尔直驱洗衣机比一些普通洗衣机的洗净比提升10%、洗涤均匀度提升30%。

海尔USP无间歇速洗

90°摇篮柔洗效果更好： 为了防止整圈运动的摔打现象，高端衣物需要使用90°摇篮柔洗，也就相当于循环往复的频率更高！如果使用加速慢的直流串励电机，那洗涤效率进一步下降、洗涤效果也难以保证。

三、控制更加精准

单相串励电机往往采用VF控制，在负载变化时容易引起转矩与转速的振荡[11]，而且在改变运动方向时，皮带本身的形变也会带来位置控制上的误差。相对来说，直驱电机的矢量控制就非常鲁棒且精准。

转矩控制精确是“大炮打蚊子”吗？并不是，对洗衣机来说，转矩控制精确，就可以实现90°摇篮柔洗功能，可以在保证洗涤效果的前提下，有效防止整圈旋转中的摔打现象对轻柔、真丝等高端衣物的损坏。

小结从电池与电机核心零部件国产化的角度来看，新能源汽车三电技术有突破。由于功率上差了2到3个数量级，因此车用电机不能直接应用到洗衣机上。以2012年收购斐雪派克为契机，海尔率先将集成了先进的控制理论、功率电子技术、高性能信号处理技术的永磁同步电机应用到洗衣机上，取消皮带传动、采用电机直驱、提、实现了更大的用户利益，从而推动了行业进步 —— 在海尔的推动下，2018年的洗衣机前十名中，已有60%的机型采用了直驱电机[12]。参考^https://www.d1ev.com/kol/75830^https://www.zhev.com.cn/news/show-1621962918.html^https://zhuanlan.zhihu.com/p/108309635^https://www.zhihu.com/question/383736467/answer/1118498211^王凯. 基于电压电流组合模型磁链观测器的感应电机无速度传感器控制关键技术研究[D]. 浙江大学, 2014.^https://www.zhihu.com/question/38477493/answer/119560458^电力设备及新能源行业新能源汽车电机电控专题：全球竞争，强者为王. 中信证券. 2019.^https://www.zhihu.com/question/37088054^https://www.fisherpaykel.com/cn/zh_CN^https://www.sohu.com/a/384993274_120639951^https://wenku.baidu.com/view/c7e819785acfa1c7aa00ccab.html^http://washer.cheaa.com/2018/0711/539090.shtml