Будущие тенденции развития технологий и материалов аккумуляторов для электромобилей
Dec 08, 2023
Дорожная карта развития электромобилей
Электромобили — это транспортные средства, которые в основном используют аккумуляторы в качестве источника энергии и полностью или частично приводятся в движение электродвигателями. Это высокотехнологичные продукты, охватывающие множество дисциплин, таких как механика, электроника, электричество и управление микрокомпьютерами. По современному техническому состоянию и принципам вождения электромобили можно разделить на три типа: гибридные электромобили, чистые электромобили и электромобили на топливных элементах. С развитием технологий и развитием приложений классификация электромобилей также претерпит новые изменения. Например, подключаемые электромобили как отрасль постепенно расширяют свое влияние и вскоре станут важной силой в истории развития электромобилей.
1. Гибридный электромобиль (HEV)
За последние десять лет, благодаря относительно зрелой технологии и очевидным эффектам энергосбережения и защиты окружающей среды, гибридные электромобили быстро развивались и, при поощрении преференциальной политики в различных странах, постепенно вступили в стадию коммерческого продвижения и применения. . Японские модели гибридных электромобилей, представленные Prius и Civic, имеют абсолютные преимущества на рынке и занимают доминирующее положение в технологиях и на рынке. В последние годы крупные европейские и американские производители автомобилей также выпустили гибридные автомобили со своими характеристиками. Модель, в которой доминируют японцы, разрушается. Ожидается, что через 2–3 года гибридные электромобили постепенно станут основным направлением деятельности крупных автомобильных компаний. Конкурирующие модели.
Гибридные электромобили в основном относятся к транспортным средствам, которые добавляют к традиционному транспортному средству с двигателем внутреннего сгорания вспомогательную систему питания, состоящую из электродвигателя и аккумуляторной батареи, и эта система выполняет балансировку мощности, соединение, регенерацию и хранение энергии, а также другие функции. В зависимости от степени электромеханической связи, стратегии управления и условий дорожного движения степень экономии топлива колеблется от 10% до 40%.
2. Гибридный электромобиль (PHEV) с подключаемым модулем
Электромобили с подзарядкой от сети также называют гибридными электромобилями с внешней подзарядкой. Автомобиль заряжает аккумулятор, установленный в системе, путем подключения к бытовой электросети (110 В/220 В) или выделенному источнику питания (380 В/500 В). После зарядки он может работать только. Электродвигатель с батарейным питанием используется для привода электромобиля в чисто электрическом режиме. После того, как оставшаяся мощность аккумуляторной батареи израсходуется, автомобиль может запустить двигатель внутреннего сгорания и двигаться в параллельном или последовательном гибридном режиме. PHEV представляет собой настоящий бензиново-электрический гибрид, который можно «заправлять» или «заряжать». Он может обеспечить езду с нулевым уровнем выбросов при большем пробеге и является более экологически чистым, чем обычный гибридный двигатель.
PHEV учитывает преимущества чистых электромобилей и обычных HEV. Это экологически чистый, энергосберегающий и простой в использовании автомобиль, который возможен на данном этапе. Это переходное техническое решение от HEV к BEV. Отправной точкой для подключаемых гибридных автомобилей является движение в чисто электрическом режиме.
3. Электромобиль (сокращенно EV)
Чистый электромобиль также называют аккумуляторным электромобилем (BEV). Его система питания в основном состоит из аккумуляторной батареи и электродвигателя. Он получает питание от электросети (или заменяет батарею) и подает электроэнергию электродвигателю через силовую батарею. Вести машину.
Основными преимуществами чистых электромобилей являются: нулевые выбросы, низкий уровень вибрации и шума, высокая энергоэффективность, а также возможность использовать дешевую «внепиковую мощность» из электросети для зарядки в ночное время, что играет роль в сглаживании пиковой нагрузки. и различия в долинах в энергосистеме. Основные недостатки чистых электромобилей: во-первых, социальные затраты на инвестиции в зарядную инфраструктуру высоки, а популяризация зарядных станций требует больших инвестиций в социальный капитал; во-вторых, запас хода небольшой, аккумуляторная батарея дорогая, а емкость и срок службы батареи также необходимо улучшить.
В настоящее время чистые электромобили коммерчески продвигаются и применяются в США, Японии, Европе и других странах и регионах, уделяя особое внимание специальным муниципальным транспортным средствам (почтовым транспортным средствам, санитарным транспортным средствам и т. д.), фиксированным автобусам, официальному автопарку. транспортные средства и частные автомобили и другие области. В настоящее время Франция занимает одно из первых мест в мире по популярности и владения электромобилями.
С технической точки зрения современные чистые электромобили демонстрируют следующие тенденции: технологии интеграции и оптимизации энергосистем продолжают совершенствоваться, а эффект энергосбережения значителен; высокопроизводительные литий-ионные и никель-водородные аккумуляторы заменяют традиционные свинцово-кислотные аккумуляторы; эффективные интегрированные системы электропривода заменяют традиционные двигатели постоянного тока; широкое применение вспомогательных электрических систем повысило эффективность использования энергии и производительность всего автомобиля; применение сетевых систем способствовало модульности и интеллектуальности электромобилей; легкие технологии и технологии электрической структурной безопасности были системным применением.
С 2009 года в Китае начался всплеск исследований и разработок электромобилей. От чисто электрических мини-автомобилей до чисто электрических седанов, полностью электрических автобусов и полностью электрических специальных автомобилей — прототипы продуктов выпускались один за другим. Традиционные производители автомобилей готовятся к трансформации. Легкие электромобили, компании по производству автозапчастей и даже другие компании, не связанные с автомобильной промышленностью, часто инвестируют десятки или даже сотни миллионов юаней, а демонстрации чисто электрических транспортных средств широко проводятся в различных местах. Индустриализация чисто электромобилей положила начало весне в Китае.
4. Электромобиль на топливных элементах (FCEV)
Электромобиль на топливных элементах — это транспортное средство, которое использует водород и кислород воздуха для выработки электрической энергии посредством электрохимической реакции в топливном элементе под действием катализатора и служит основным источником энергии для привода транспортного средства. Его энергосистема в основном состоит из двигателя на топливных элементах, топливного бака (баллона с водородом), электродвигателя/генератора, аккумуляторной батареи и т. д. В качестве основного источника энергии он использует выработку энергии на топливных элементах и приводит в движение автомобиль посредством двигателя. .
Основные особенности электромобилей на топливных элементах: высокая эффективность преобразования энергии. Эффективность преобразования энергии топливных элементов может достигать 60–80%, что в 2–3 раза выше, чем у двигателей внутреннего сгорания; нулевые выбросы и отсутствие загрязнения окружающей среды. Топливом топливного элемента является водород и кислород, а продуктом является чистая вода; Водородное топливо поступает из широкого спектра источников и может быть получено из возобновляемых источников энергии и не зависит от нефтяного топлива.
Исследования и разработки моделей автомобилей на топливных элементах в настоящее время проводятся промышленностью, научными кругами и научно-исследовательскими институтами под руководством правительства, а транснациональное сотрудничество активно осуществляется по всему миру. Реализация крупных национальных исследовательских планов и совместных научно-исследовательских проектов значительно продвинула процесс исследований и разработок глобальных топливных элементов и транспортных средств на топливных элементах. Недавно появившиеся в мире автомобили на топливных элементах показали отличные характеристики и добились большого прогресса в надежности транспортных средств, контроле затрат и других аспектах.