Podstawowa technologia samochodu całkowicie elektrycznego

Rozwój pojazdów elektrycznych wymaga rozwiązania czterech kluczowych kwestii technologicznych: technologii akumulatorów, technologii napędu i sterowania silnikami, technologii pojazdów elektrycznych oraz technologii zarządzania energią.
Technologia baterii Bateria jest źródłem zasilania pojazdów elektrycznych, ale jest również kluczowym czynnikiem ograniczającym rozwój pojazdów elektrycznych. Głównymi wskaźnikami wydajności baterii pojazdów elektrycznych są energia właściwa (E), gęstość energii (Ed), moc właściwa (P), cykl życia (L) i koszt (C). Aby pojazdy elektryczne mogły konkurować z pojazdami spalinowymi, kluczem jest opracowanie baterii o wysokiej wydajności, o wysokiej energii właściwej, wysokiej mocy właściwej i długim okresie eksploatacji.
Do tej pory akumulatory do pojazdów elektrycznych były rozwijane przez 3 generacje i poczyniły przełomowe postępy. Pierwsza generacja to akumulatory kwasowo-ołowiowe, obecnie głównie akumulatory kwasowo-ołowiowe sterowane zaworem (VRLA), ze względu na wyższą energię właściwą, niską cenę i szybkie rozładowanie, więc jest to jedyny masowo produkowany akumulator do pojazdów elektrycznych. Druga generacja to akumulatory alkaliczne, głównie niklowo-kadmowe (NJ-Cd), niklowo-wodorkowe (Ni-MH), sodowo-siarkowe (Na/S), litowo-jonowe (Li-ion) i cynkowo-powietrzne (Zn/Air) oraz inne akumulatory, ich energia właściwa i moc właściwa są wyższe niż akumulatorów kwasowo-ołowiowych, więc znacznie poprawiają wydajność energetyczną i zasięg pojazdów elektrycznych, ale ich cena jest wyższa niż akumulatorów kwasowo-ołowiowych. Trzecia generacja to akumulator oparty na ogniwach paliwowych. Ogniwa paliwowe bezpośrednio zamieniają energię chemiczną paliwa na energię elektryczną. Ich wydajność konwersji energii jest wyższa niż w przypadku energii i mocy, a ponadto mogą kontrolować proces reakcji. Proces konwersji energii może być ciągły, dlatego są idealnym akumulatorem samochodowym. Są jednak nadal w fazie rozwoju i niektóre kluczowe technologie wymagają przełomu.
Napęd elektryczny i jego technologia sterowania Silnik elektryczny i układ napędowy są kluczowymi komponentami pojazdów elektrycznych. Aby pojazdy elektryczne miały dobrą wydajność, silnik napędowy powinien mieć szeroki zakres prędkości, dużą prędkość, duży moment rozruchowy, mały rozmiar, małą masę, wysoką wydajność oraz dynamiczne hamowanie i charakterystykę sprzężenia zwrotnego energii. Obecnie silniki pojazdów elektrycznych obejmują głównie silnik prądu stałego (DCM), silnik indukcyjny (IM), silnik bezszczotkowy z magnesami trwałymi (PMBLM) i silnik reluktancyjny z przełączaną rezystancją (SRM).
W ostatnich latach prawie wszystkie pojazdy elektryczne napędzane silnikami indukcyjnymi przyjęły sterowanie wektorowe i bezpośrednie sterowanie momentem obrotowym. Ze względu na środki bezpośredniego sterowania momentem obrotowym, prostą konstrukcję, doskonałe parametry sterowania i szybką reakcję dynamiczną, jest on bardzo odpowiedni do sterowania pojazdami elektrycznymi. Pojazdy elektryczne opracowane w Stanach Zjednoczonych i Europie wykorzystują głównie ten silnik elektryczny. Silnik bezszczotkowy z magnesami trwałymi można podzielić na bezszczotkowy układ silnika prądu stałego napędzany falą prostokątną (BLDCM) i bezszczotkowy układ silnika prądu stałego napędzany falą sinusoidalną (PMSM), mają one dużą gęstość mocy, a ich tryb sterowania jest zasadniczo taki sam jak silnika indukcyjnego, więc jest szeroko stosowany w pojazdach elektrycznych. Silnik PMSM ma wysoką gęstość energii i wydajność, niewielkie rozmiary, niską bezwładność i szybką reakcję, co jest bardzo odpowiednie dla układu napędowego pojazdów elektrycznych i ma perspektywy zastosowania. Obecnie pojazdy elektryczne opracowane w Japonii wykorzystują głównie ten silnik elektryczny.
Silnik reluktancyjny z przełączaniem (SRM) ma zalety prostej i niezawodnej, wydajnej pracy w szerokim zakresie prędkości i momentu obrotowego, elastycznej kontroli, pracy w czterech kwadrantach, szybkiej prędkości reakcji i niskich kosztów. W praktyce stwierdzono, że SRM ma pewne wady, takie jak duże wahania momentu obrotowego, duży hałas i konieczność stosowania detektora położenia.
Wraz z rozwojem silnika i układu napędowego, układ sterowania staje się inteligentny i cyfrowy. Sterowanie o zmiennej strukturze, sterowanie rozmyte, sieć neuronowa, sterowanie adaptacyjne, sterowanie eksperckie, algorytm genetyczny i inne nieliniowe technologie inteligentnego sterowania będą indywidualnie lub łączone w układzie sterowania silnikiem pojazdu elektrycznego.
Technologia pojazdów elektrycznych Pojazd elektryczny to kompleksowy produkt high-tech, oprócz akumulatorów, silników, samo nadwozie również zawiera wiele technologii, niektóre środki oszczędzania energii niż poprawa pojemności magazynowania energii akumulatora są również łatwe do osiągnięcia. Zastosowanie lekkich materiałów, takich jak magnez, aluminium, wysokiej jakości stal i materiały kompozytowe, optymalizuje konstrukcję, może zmniejszyć masę samego samochodu o 30%-50%; Odzyskiwanie energii podczas hamowania, zjazdu i biegu jałowego; Wysokociśnieniowa opona radialna wykonana z wysokoelastycznego materiału opóźniającego może zmniejszyć opór toczenia pojazdu o 50%. Nadwozie samochodu, zwłaszcza spód samochodu, jest bardziej opływowe, co może zmniejszyć opór powietrza samochodu o 50%.
Technologia zarządzania energią Bateria jest źródłem energii magazynującej pojazd elektryczny. Aby uzyskać bardzo dobre parametry mocy, pojazdy elektryczne muszą mieć wysoką energię, długą żywotność i baterię o dużej mocy jako źródło zasilania. Aby pojazdy elektryczne miały dobrą wydajność roboczą, konieczne jest systematyczne zarządzanie baterią.
System zarządzania energią jest inteligentnym rdzeniem pojazdu elektrycznego. Dobrze zaprojektowany pojazd elektryczny, oprócz dobrych właściwości mechanicznych, wydajności napędu elektrycznego, wyboru odpowiedniego źródła energii (czyli akumulatora), powinien również mieć zestaw koordynacji różnych funkcjonalnych części pracy systemu zarządzania energią, jego rolą jest wykrywanie stanu naładowania pojedynczego akumulatora lub zestawu akumulatorów oraz zgodnie z różnymi informacjami czujnikowymi, w tym poleceniami siły, przyspieszenia i zwalniania, warunkami drogowymi, stanem akumulatora, temperaturą otoczenia itp., rozsądnym przydziałem i wykorzystaniem ograniczonej energii pojazdu; Jest on również w stanie wybrać najlepszą metodę ładowania w oparciu o wykorzystanie zestawu akumulatorów oraz historię ładowania i rozładowywania, aby wydłużyć żywotność akumulatora tak bardzo, jak to możliwe.
Instytuty badawcze największych światowych producentów samochodów prowadzą badania i rozwój pokładowych systemów zarządzania energią akumulatorów dla pojazdów elektrycznych. Ile energii elektrycznej jest obecnie magazynowane w akumulatorze pojazdu elektrycznego i ile kilometrów można przejechać, to ważny parametr, który musi być znany podczas eksploatacji pojazdów elektrycznych, a także jest to ważna funkcja, którą powinien spełniać system zarządzania energią pojazdów elektrycznych. Zastosowanie pokładowego systemu zarządzania energią pojazdu elektrycznego może dokładniej zaprojektować system magazynowania energii elektrycznej pojazdu elektrycznego, określić optymalną strukturę magazynowania i zarządzania energią oraz poprawić wydajność samego pojazdu elektrycznego.
Trudność w zarządzaniu energią w pojazdach elektrycznych polega na tym, jak zbudować dokładniejszy model matematyczny, który pozwoli określić, ile energii pozostało w każdym akumulatorze, w oparciu o historyczne dane dotyczące napięcia, temperatury oraz prądu ładowania i rozładowania każdego akumulatora.