Przyszłe trendy rozwojowe technologii i materiałów akumulatorów pojazdów elektrycznych
Dec 08, 2023
Plan działania w zakresie technologii pojazdów elektrycznych
Pojazdy elektryczne to pojazdy wykorzystujące głównie akumulatory jako źródło zasilania i napędzane w całości lub częściowo silnikami elektrycznymi. Są to produkty zaawansowane technologicznie, obejmujące wiele dziedzin, takich jak mechanika, elektronika, elektryczność i sterowanie mikrokomputerami. Zgodnie z aktualnym stanem technicznym i zasadami prowadzenia pojazdów, pojazdy elektryczne można podzielić na trzy typy: pojazdy hybrydowe, pojazdy czysto elektryczne oraz pojazdy elektryczne zasilane ogniwami paliwowymi. Wraz z postępem technologicznym i rozwojem zastosowań, nowym zmianom ulegnie również klasyfikacja pojazdów elektrycznych. Na przykład pojazdy elektryczne typu plug-in jako gałąź stopniowo rozszerzają swoje wpływy i wkrótce staną się ważną siłą w historii rozwoju pojazdów elektrycznych.
1. Hybrydowy pojazd elektryczny (HEV)
W ciągu ostatnich dziesięciu lat, dzięki stosunkowo dojrzałej technologii oraz oczywistym efektom w zakresie oszczędności energii i ochrony środowiska, hybrydowe pojazdy elektryczne szybko się rozwinęły i przy wsparciu preferencyjnej polityki w różnych krajach stopniowo weszły w fazę komercyjnej promocji i zastosowania . Japońskie hybrydowe modele pojazdów elektrycznych, reprezentowane przez Priusa i Civica, mają absolutną przewagę na rynku i zajmują dominującą pozycję technologiczną i rynkową. W ostatnich latach główni europejscy i amerykańscy producenci samochodów również wprowadzili na rynek pojazdy hybrydowe o własnych cechach. Wzorzec zdominowany przez Japonię zostaje przełamany. Można przewidzieć, że w ciągu 2–3 lat hybrydowe pojazdy elektryczne stopniowo staną się głównym nurtem największych firm motoryzacyjnych. Konkurencyjne modele.
Hybrydowe pojazdy elektryczne odnoszą się głównie do pojazdów, które do tradycyjnego pojazdu z silnikiem spalinowym dodają pomocniczy układ zasilania składający się z silnika elektrycznego i akumulatora mocy, a system realizuje równoważenie mocy, sprzęganie, regenerację i magazynowanie energii oraz inne funkcje. W zależności od stopnia sprzężenia elektromechanicznego, strategii sterowania i warunków ruchu drogowego, stopień oszczędności paliwa waha się od 10% do 40%.
2. Hybrydowy pojazd elektryczny typu plug-in (PHEV)
Pojazdy elektryczne typu plug-in nazywane są również hybrydowymi pojazdami elektrycznymi ładowanymi zewnętrznie. Pojazd ładuje akumulator zasilający wyposażony w system poprzez podłączenie do sieci domowej (110V/220V) lub zasilacza dedykowanego (380V/500V). Po naładowaniu może tylko. Silnik elektryczny napędzany akumulatorem służy do napędzania pojazdu elektrycznego w trybie czysto elektrycznym. Po wyczerpaniu pozostałej mocy akumulatora samochód może uruchomić silnik spalinowy i jeździć w trybie hybrydowym równoległym lub szeregowym. PHEV realizuje prawdziwą hybrydę benzynowo-elektryczną, którą można „tankować” lub „ładować”. Może osiągnąć jazdę bezemisyjną przy dłuższym przebiegu i jest czystszy niż konwencjonalny napęd hybrydowy.
PHEV uwzględnia zalety pojazdów czysto elektrycznych i konwencjonalnych HEV. Jest to pojazd czysty, energooszczędny i łatwy w obsłudze, który jest wykonalny na tym etapie. Jest to przejściowe rozwiązanie techniczne z HEV na BEV. Punktem wyjścia dla pojazdów hybrydowych typu plug-in jest jazda w trybie wyłącznie elektrycznym.
3. Pojazd elektryczny (w skrócie EV)
Pojazd całkowicie elektryczny nazywany jest także pojazdem elektrycznym akumulatorowym (BEV). Jego układ zasilania składa się głównie z akumulatora mocy i silnika elektrycznego. Pozyskuje energię z sieci energetycznej (lub zastępuje akumulator) i poprzez akumulator zasilający dostarcza energię elektryczną do silnika elektrycznego. Prowadzić samochód.
Głównymi zaletami pojazdów czysto elektrycznych są: zerowa emisja gazów cieplarnianych, niski poziom wibracji i hałasu, wysoka efektywność energetyczna oraz możliwość wykorzystania taniej „energii pozaszczytowej” z sieci energetycznej do ładowania w nocy, co wpływa na wygładzenie szczytu i różnice dolinowe w sieci energetycznej. Główne wady pojazdów czysto elektrycznych: po pierwsze, koszt społeczny inwestycji w infrastrukturę ładowania jest wysoki, a popularyzacja stacji ładowania wymaga dużych nakładów kapitału społecznego; po drugie, zasięg jazdy jest krótki, akumulator jest drogi, a pojemność i żywotność akumulatora również wymagają poprawy.
Obecnie pojazdy czysto elektryczne są promowane i stosowane komercyjnie w Stanach Zjednoczonych, Japonii, Europie oraz innych krajach i regionach, koncentrując się na specjalnych pojazdach komunalnych (pojazdy transportu pocztowego, pojazdy sanitarne itp.), autobusach stacjonarnych, flocie oficjalnej pojazdy i samochody prywatne oraz inne dziedziny. Obecnie Francja plasuje się w czołówce świata pod względem popularności i posiadania pojazdów elektrycznych.
Technicznie rzecz biorąc, współczesne pojazdy całkowicie elektryczne wykazują następujące tendencje: integracja i optymalizacja systemów zasilania stale się poprawia, a efekty w zakresie oszczędności energii są znaczące; wysokowydajne akumulatory litowo-jonowe i niklowo-wodorowe zastępują tradycyjne akumulatory kwasowo-ołowiowe; wydajne zintegrowane elektryczne układy napędowe zastępują tradycyjne silniki prądu stałego; powszechne zastosowanie elektrycznych układów pomocniczych poprawiło efektywność wykorzystania energii i osiągi całego pojazdu; zastosowanie systemów sieciowych sprzyja modularyzacji i inteligencji pojazdów elektrycznych; lekka technologia i technologia bezpieczeństwa konstrukcji elektrycznych to zastosowania systemowe.
Od 2009 r. w Chinach nastąpił gwałtowny wzrost badań i rozwoju pojazdów czysto elektrycznych. Od całkowicie elektrycznych minisamochodów po całkowicie elektryczne sedany, całkowicie elektryczne autobusy i całkowicie elektryczne pojazdy specjalne – prototypy produktów były wprowadzane na rynek jeden po drugim. Tradycyjni producenci samochodów przygotowują się do transformacji. Lekkie pojazdy elektryczne, firmy produkujące części samochodowe, a nawet inne firmy niezwiązane z przemysłem samochodowym często inwestują dziesiątki, a nawet setki milionów juanów, a demonstracje pojazdów czysto elektrycznych są powszechnie przeprowadzane w różnych miejscach. Uprzemysłowienie pojazdów czysto elektrycznych zapoczątkowało wiosnę w Chinach.
4. Pojazd elektryczny zasilany ogniwami paliwowymi (FCEV)
Pojazd elektryczny zasilany ogniwami paliwowymi to pojazd, który wykorzystuje wodór i tlen z powietrza do wytwarzania energii elektrycznej w drodze reakcji elektrochemicznej w ogniwie paliwowym pod działaniem katalizatora i służy jako główne źródło energii do napędzania pojazdu. Jego układ napędowy składa się głównie z silnika zasilanego ogniwami paliwowymi, zbiornika paliwa (butli z wodorem), silnika/generatora elektrycznego, akumulatora itp. Jako główne źródło energii wykorzystuje wytwarzanie energii z ogniw paliwowych i napędza pojazd przez silnik .
Główne cechy pojazdów elektrycznych z ogniwami paliwowymi: wysoka wydajność konwersji energii. Sprawność konwersji energii w ogniwach paliwowych może sięgać nawet 60–80%, czyli 2–3 razy więcej niż w przypadku silników spalinowych; zerowa emisja i brak zanieczyszczeń środowiska. Paliwem ogniwa paliwowego jest wodór i tlen, a produktem jest czysta woda; Paliwo wodorowe pochodzi z szerokiej gamy źródeł i może być pozyskiwane z odnawialnych źródeł energii i nie opiera się na paliwie naftowym.
Model badawczo-rozwojowy pojazdów na ogniwa paliwowe jest obecnie prowadzony przez przemysł, środowisko akademickie i instytuty badawcze pod przewodnictwem rządu, a na całym świecie aktywnie prowadzona jest współpraca transnarodowa. Wdrożenie głównych krajowych planów badawczych i wspólnych projektów badawczo-rozwojowych w znacznym stopniu przyczyniło się do promowania procesu badawczo-rozwojowego w zakresie globalnych ogniw paliwowych i pojazdów napędzanych ogniwami paliwowymi. Niedawno wprowadzone na rynek pojazdy z ogniwami paliwowymi wykazały doskonałe osiągi i poczyniły ogromne postępy w zakresie niezawodności pojazdów, kontroli kosztów i innych aspektów.