Tendències de desenvolupament futur de tecnologia i materials de bateries de vehicles elèctrics

Full de ruta tecnològic del vehicle elèctric

Els vehicles elèctrics són vehicles que utilitzen principalment bateries com a font d'energia i són conduïts total o parcialment per motors elèctrics. Són productes d'alta tecnologia que impliquen múltiples disciplines com la mecànica, l'electrònica, l'electricitat i el control de microordinadors. Segons l'estat tècnic actual i els principis de conducció de vehicles, els vehicles elèctrics es poden dividir en tres tipus: vehicles elèctrics híbrids, vehicles elèctrics purs i vehicles elèctrics de pila de combustible. Amb l'avenç tecnològic i el desenvolupament d'aplicacions, la classificació dels vehicles elèctrics també experimentarà nous canvis. Per exemple, els vehicles elèctrics endollables com a branca estan ampliant la seva influència i aviat es convertiran en una força important en la història del desenvolupament del vehicle elèctric.

1. Vehicle elèctric híbrid (HEV)

En els últims deu anys, a causa de la tecnologia relativament madura i dels efectes evidents d'estalvi d'energia i protecció del medi ambient, els vehicles elèctrics híbrids s'han desenvolupat ràpidament i, amb l'impuls de polítiques preferencials a diversos països, han entrat gradualment en l'etapa de promoció i aplicació comercial. . Els models de vehicles elèctrics híbrids japonesos, representats per Prius i Civic, tenen avantatges absoluts al mercat i ocupen una posició dominant en tecnologia i mercat. En els últims anys, els principals fabricants d'automòbils europeus i americans també han llançat vehicles híbrids amb característiques pròpies. El patró dominat pels japonesos s'està trencant. És previsible que els vehicles elèctrics híbrids esdevinguin gradualment el corrent principal de les grans empreses d'automòbils d'aquí a 2 o 3 anys. Models competidors.

Els vehicles elèctrics híbrids es refereixen principalment als vehicles que afegeixen un sistema d'alimentació auxiliar que consisteix en un motor elèctric i una bateria d'energia a un vehicle de motor de combustió interna tradicional, i el sistema realitza l'equilibri de potència, l'acoblament, la regeneració i l'emmagatzematge d'energia i altres funcions. Segons el grau d'acoblament electromecànic, l'estratègia de control i les condicions del trànsit rodat, la taxa d'estalvi de combustible oscil·la entre el 10% i el 40%.

2. Vehicle elèctric híbrid endollable (PHEV)

Els vehicles elèctrics endollables també s'anomenen vehicles elèctrics híbrids recarregables externament. El vehicle carrega la bateria d'alimentació equipada en el sistema connectant-se a una font d'alimentació domèstica (110V/220V) o una font d'alimentació dedicada (380V/500V). Després de la càrrega, només pot. El motor elèctric accionat per bateria s'utilitza per conduir el vehicle elèctric en mode elèctric pur. Un cop esgota la potència restant de la bateria recarregable, el cotxe pot engegar el motor de combustió interna i conduir en mode híbrid en paral·lel o en sèrie. PHEV realitza un veritable híbrid gasolina-elèctric, que es pot "recarregar" o "carregar". Pot aconseguir una conducció sense emissions amb un quilometratge més llarg i és més neta que la potència híbrida convencional.

El PHEV té en compte els avantatges dels vehicles elèctrics purs i els HEV convencionals. És un vehicle net, estalvi d'energia i fàcil d'utilitzar que és viable en aquesta etapa. És una solució tècnica de transició de HEV a BEV. El punt de partida dels vehicles híbrids endollables és conduir en mode pur elèctric.

3. Vehicle elèctric (EV per abreujar)

Un vehicle elèctric pur també s'anomena vehicle elèctric amb bateria (BEV). El seu sistema d'alimentació es compon principalment d'una bateria de potència i un motor elèctric. Obté energia de la xarxa elèctrica (o substitueix la bateria) i proporciona energia elèctrica al motor elèctric a través de la bateria d'energia. Condueix el cotxe.

Els principals avantatges dels vehicles elèctrics purs són: zero emissions, baixes vibracions i soroll, alta eficiència energètica i la capacitat d'utilitzar "potència fora de punta" barata de la xarxa elèctrica per carregar-se a la nit, la qual cosa té un paper important per suavitzar el pic. i diferències de vall a la xarxa elèctrica. Els principals desavantatges dels vehicles elèctrics purs: en primer lloc, el cost social d'invertir en infraestructures de càrrega és elevat i la popularització de les estacions de recàrrega requereix una gran quantitat d'inversió de capital social; en segon lloc, el rang de conducció és curt, la bateria de potència és cara i la capacitat i la vida útil de la bateria també s'han de millorar.

Actualment, els vehicles elèctrics purs s'han promogut i aplicat comercialment als Estats Units, Japó, Europa i altres països i regions, centrant-se en vehicles municipals especials (vehicles de transport postal, vehicles de sanejament, etc.), autobusos de línia fixa, flota oficial. vehicles i cotxes particulars i altres camps. Actualment, França es troba entre els primers del món pel que fa a popularitat i propietat de vehicles elèctrics.

Tècnicament, els vehicles elèctrics purs contemporanis mostren les tendències següents: la tecnologia d'integració i optimització del sistema elèctric continua millorant i els efectes d'estalvi d'energia són significatius; les bateries d'ió de liti d'alt rendiment i les bateries de níquel-hidrogen substitueixen les bateries tradicionals de plom-àcid; els sistemes d'accionament elèctric integrats eficients substitueixen els motors de corrent continu tradicionals; l'aplicació generalitzada de sistemes auxiliars elèctrics ha millorat l'eficiència energètica i el rendiment del vehicle de tot el vehicle; l'aplicació de sistemes de xarxa ha afavorit la modularització i la intel·ligència dels vehicles elèctrics; La tecnologia lleugera i la tecnologia de seguretat estructural elèctrica han estat l'aplicació del sistema.

Des del 2009, la Xina ha impulsat un auge en la recerca i el desenvolupament de vehicles elèctrics purs. Des de minicotxes elèctrics purs fins a sedans elèctrics purs, autobusos elèctrics purs i vehicles especials elèctrics purs, els prototips de productes s'han llançat un darrere l'altre. Els fabricants d'automòbils tradicionals es preparen per transformar-se. Els vehicles elèctrics lleugers, les empreses de peces d'automòbils i fins i tot altres empreses no relacionades amb la indústria de l'automòbil sovint inverteixen desenes o fins i tot centenars de milions de iuans, i es duen a terme demostracions de vehicles elèctrics purs en diversos llocs. La industrialització dels vehicles elèctrics purs ha donat lloc a una primavera a la Xina.

4. Vehicle elèctric de pila de combustible (FCEV)

Un vehicle elèctric de pila de combustible és un vehicle que utilitza hidrogen i oxigen a l'aire per generar energia elèctrica mitjançant una reacció electroquímica en una pila de combustible sota l'acció d'un catalitzador i serveix com a font d'energia principal per conduir el vehicle. El seu sistema d'alimentació es compon principalment d'un motor de pila de combustible, un dipòsit de combustible (ampolla d'hidrogen), un motor/generador elèctric, una bateria d'energia, etc. Utilitza la generació d'energia de la pila de combustible com a font d'energia principal i condueix el vehicle a través del motor. .

Les principals característiques dels vehicles elèctrics de pila de combustible: alta eficiència de conversió d'energia. L'eficiència de conversió d'energia de les piles de combustible pot arribar al 60% al 80%, que és de 2 a 3 vegades la dels motors de combustió interna; zero emissions i sense contaminació ambiental. El combustible de la pila de combustible és hidrogen i oxigen, i el producte és aigua neta; El combustible d'hidrogen prové d'una àmplia gamma de fonts i es pot obtenir de fonts d'energia renovables i no depèn del combustible del petroli.

El model d'investigació i desenvolupament de vehicles de pila de combustible està dut a terme actualment per la indústria, l'acadèmia i els instituts de recerca sota el lideratge del govern, i la cooperació transnacional es porta a terme activament a tot el món. La implementació dels principals plans nacionals de recerca i projectes cooperatius d'R+D ha promogut en gran mesura el procés d'investigació i desenvolupament de piles de combustible i vehicles de piles de combustible globals. Recentment, els vehicles de pila de combustible llançats recentment al món han mostrat un rendiment excel·lent i han avançat molt en la fiabilitat del vehicle, el control de costos i altres aspectes.