Основная технология чистого электромобиля

Развитие электромобилей должно решить четыре ключевые технологии: технология аккумуляторных батарей, технология привода и управления двигателем, технология электромобилей и технология управления энергопотреблением.
Технология аккумуляторов Аккумулятор является источником энергии для электромобилей, но также является ключевым фактором, ограничивающим развитие электромобилей. Основными показателями эффективности аккумуляторов электромобилей являются удельная энергия (E), плотность энергии (Ed), удельная мощность (P), срок службы (L) и стоимость (C). Для того чтобы электромобили могли конкурировать с топливными автомобилями, ключевым моментом является разработка высокоэффективных аккумуляторов с высокой удельной энергией, высокой удельной мощностью и длительным сроком службы.
На сегодняшний день аккумуляторы для электромобилей были разработаны в течение 3 поколений и достигли прорывного прогресса. Первое поколение - это свинцово-кислотные аккумуляторы, в настоящее время в основном свинцово-кислотные аккумуляторы с клапанным управлением (VRLA), из-за своей более высокой удельной энергии, низкой цены и высокой скорости разряда, поэтому это единственный массово производимый аккумулятор для электромобилей. Второе поколение - это щелочные аккумуляторы, в основном никель-кадмиевые (NJ-Cd), никель-металл-гидридные (Ni-MH), натрий-серные (Na/S), литий-ионные (Li-ion) и цинк-воздушные (Zn/Air) и другие аккумуляторы, их удельная энергия и удельная мощность выше, чем у свинцово-кислотных аккумуляторов, поэтому они значительно улучшают производительность и дальность хода электромобилей, но их цена выше, чем у свинцово-кислотных аккумуляторов. Третье поколение - это аккумулятор на основе топливных элементов. Топливные элементы напрямую преобразуют химическую энергию топлива в электрическую энергию, имеют высокую эффективность преобразования энергии, превышающую энергию и мощность, и могут контролировать процесс реакции, процесс преобразования энергии может быть непрерывным, поэтому это идеальный автомобильный аккумулятор, но он все еще находится на стадии разработки, и некоторые ключевые технологии должны быть прорывными.
Электропривод и технология его управления Электродвигатель и система привода являются ключевыми компонентами электромобилей, для того чтобы электромобили имели хорошую производительность, приводной двигатель должен иметь широкий диапазон скоростей, высокую скорость, большой пусковой крутящий момент, небольшой размер, небольшую массу, высокую эффективность и характеристики динамического торможения и обратной связи по энергии. В настоящее время электродвигатели в основном включают двигатель постоянного тока (DCM), асинхронный двигатель (IM), бесщеточный двигатель с постоянными магнитами (PMBLM) и вентильный реактивный двигатель (SRM).
В последние годы почти все электромобили, приводимые в движение асинхронными двигателями, приняли векторное управление и прямое управление крутящим моментом. Благодаря средствам прямого управления крутящим моментом, простой конструкции, отличным характеристикам управления и быстрому динамическому отклику, он очень подходит для управления электромобилями. Электромобили, разработанные в Соединенных Штатах и ​​Европе, в основном используют этот электродвигатель. Бесщеточный двигатель с постоянными магнитами можно разделить на бесщеточную систему двигателя постоянного тока, приводимую в действие квадратной волной (BLDCM), и бесщеточную систему двигателя постоянного тока, приводимую в действие синусоидой (PMSM), они имеют высокую плотность мощности, а их режим управления в основном такой же, как у асинхронного двигателя, поэтому он широко используется в электромобилях. Двигатель PMSM имеет высокую плотность энергии и эффективность, небольшой размер, низкую инерцию и быстрый отклик, что очень подходит для системы привода электромобилей и имеет перспективы применения. В настоящее время электромобили, разработанные в Японии, в основном используют этот электродвигатель.
Вентильный реактивный двигатель (SRM) имеет преимущества простоты и надежности, эффективной работы в широком диапазоне скоростей и крутящего момента, гибкого управления, работы в четырех квадрантах, высокой скорости отклика и низкой стоимости. При практическом применении обнаруживается, что SRM имеет некоторые недостатки, такие как большие колебания крутящего момента, большой шум и необходимость в детекторе положения.
С развитием систем двигателей и приводов система управления становится интеллектуальной и цифровой. Управление переменной структурой, нечеткое управление, нейронная сеть, адаптивное управление, экспертное управление, генетический алгоритм и другие нелинейные интеллектуальные технологии управления будут использоваться по отдельности или в сочетании в системе управления двигателем электромобиля.
Технология электромобиля Электромобиль - это высокотехнологичный комплексный продукт, в дополнение к аккумуляторам, двигателям, сам кузов также содержит много технологий, некоторые энергосберегающие меры, чем улучшить емкость аккумулятора, также легко достичь. Использование легких материалов, таких как магний, алюминий, высококачественная сталь и композитные материалы, оптимизируют структуру, могут уменьшить массу самого автомобиля на 30%-50%; Рекуперация энергии при торможении, спуске и холостом ходу; Радиальная шина высокого давления, изготовленная из высокоэластичного замедляющего материала, может снизить сопротивление качению автомобиля на 50%. Кузов автомобиля, особенно днище автомобиля, более обтекаемый, что может снизить сопротивление воздуха автомобиля на 50%.
Технология управления энергией Аккумулятор — это источник энергии для хранения электроэнергии электромобиля. Для получения очень хороших характеристик мощности электромобили должны иметь высокоэнергетическую, долговечную и мощную батарею в качестве источника питания. Для того чтобы электромобили имели хорошие рабочие характеристики, необходимо систематически управлять аккумулятором.
Система управления энергией является интеллектуальным ядром электромобиля. Хорошо спроектированный электромобиль, в дополнение к хорошим механическим свойствам, производительности электропривода, выбору подходящего источника энергии (то есть аккумулятора), также должен иметь набор координации различных функциональных частей работы системы управления энергией, его роль заключается в определении состояния заряда одного аккумулятора или аккумуляторной батареи, и в соответствии с различными данными датчиков, включая команды силы, ускорения и замедления, условия движения по дороге, состояние аккумулятора, температуру окружающей среды и т. д., разумное распределение и использование ограниченной энергии транспортного средства; он также способен выбирать лучший метод зарядки на основе использования аккумуляторной батареи и истории заряда и разряда, чтобы максимально продлить срок службы батареи.
Научно-исследовательские институты крупнейших мировых автопроизводителей проводят исследования и разработки бортовых систем управления энергией аккумулятора для электромобилей. Сколько электроэнергии в настоящее время хранится в аккумуляторе электромобиля и сколько километров можно проехать, является важным параметром, который необходимо знать при эксплуатации электромобилей, и это также важная функция, которую должна выполнять система управления энергией электромобиля. Применение бортовой системы управления энергией электромобиля может более точно спроектировать систему хранения электроэнергии электромобиля, определить оптимальную структуру хранения и управления энергией, а также улучшить производительность самого электромобиля.
Сложность управления энергопотреблением в электромобилях заключается в том, как построить более точную математическую модель для определения того, сколько энергии осталось в каждой батарее, на основе исторических данных, собранных по напряжению, температуре, а также току заряда и разряда каждой батареи.