Saf elektrikli otomobilin temel teknolojisi

Elektrikli araçların geliştirilmesinde dört temel teknolojinin çözülmesi gerekiyor: pil teknolojisi, motor tahrik ve kontrol teknolojisi, elektrikli araç teknolojisi ve enerji yönetim teknolojisi.
Pil teknolojisi Pil, elektrikli araçların güç kaynağıdır, ancak aynı zamanda elektrikli araçların gelişimini kısıtlayan önemli bir faktör olmuştur. Elektrikli araç pillerinin temel performans göstergeleri özgül enerji (E), enerji yoğunluğu (Ed), özgül güç (P), çevrim ömrü (L) ve maliyettir (C). Elektrikli araçların yakıtlı araçlarla rekabet edebilmesi için anahtar, yüksek özgül enerjiye, yüksek özgül güce ve uzun hizmet ömrüne sahip yüksek verimli piller geliştirmektir.
Elektrikli araç aküleri şimdiye kadar 3 nesildir geliştirilmekte ve çığır açıcı bir ilerleme kaydetmiştir. Birinci nesil kurşun-asit akülerdir, şu anda çoğunlukla valf kontrollü kurşun-asit akülerdir (VRLA), daha yüksek özgül enerjisi, düşük fiyatı ve yüksek deşarj oranı nedeniyle elektrikli araçlar için seri üretilen tek aküdür. İkinci nesil alkalin pillerdir, çoğunlukla nikel kadmiyum (NJ-Cd), nikel metal hidrit (Ni-MH), sodyum kükürt (Na/S), lityum iyon (Li-ion) ve çinko Hava (Zn/Hava) ve diğer akülerdir, özgül enerjisi ve özgül gücü kurşun-asit akülerden daha yüksektir, bu nedenle elektrikli araçların güç performansını ve sürüş menzilini büyük ölçüde iyileştirir, ancak fiyatı kurşun-asit akülerden daha yüksektir. Üçüncü nesil yakıt hücresi bazlı bir aküdür. Yakıt hücreleri yakıtın kimyasal enerjisini doğrudan elektrik enerjisine dönüştürür, yüksek enerji dönüşüm verimliliğine sahiptir, enerji ve güçten daha yüksektir ve reaksiyon sürecini kontrol edebilir, enerji dönüşüm süreci sürekli olabilir, bu nedenle ideal bir otomotiv aküsüdür, ancak hala geliştirme aşamasındadır ve bazı temel teknolojilerin atılması gerekmektedir.
Elektrikli tahrik ve kontrol teknolojisi Elektrikli motor ve tahrik sistemi, elektrikli araçların temel bileşenleridir, elektrikli araçların iyi performans göstermesi için tahrik motorunun geniş bir hız aralığına, yüksek hıza, büyük başlangıç ​​torkuna, küçük boyuta, küçük kütleye, yüksek verimliliğe ve dinamik frenleme ve enerji geri bildirim özelliklerine sahip olması gerekir. Şu anda, elektrikli araç motorları esas olarak doğru akım motoru (DCM), endüksiyon motoru (IM), kalıcı mıknatıslı fırçasız motor (PMBLM) ve anahtarlamalı relüktans motoru (SRM) içerir.
Son yıllarda, endüksiyon motorlarıyla çalışan hemen hemen tüm elektrikli araçlar vektör kontrolü ve doğrudan tork kontrolünü benimsemiştir. Doğrudan tork kontrolü araçları, basit yapı, mükemmel kontrol performansı ve hızlı dinamik tepki nedeniyle elektrikli araçların kontrolü için çok uygundur. Amerika Birleşik Devletleri ve Avrupa'da geliştirilen elektrikli araçlar çoğunlukla bu elektrik motorunu kullanır. Kalıcı mıknatıslı fırçasız motor, kare dalga ile çalışan fırçasız DC motor sistemi (BLDCM) ve sinüs dalgası ile çalışan fırçasız DC motor sistemi (PMSM) olarak ikiye ayrılabilir, yüksek güç yoğunluğuna sahiptirler ve kontrol modları temelde endüksiyon motoruyla aynıdır, bu nedenle elektrikli araçlarda yaygın olarak kullanılmıştır. PMSM motor, yüksek enerji yoğunluğu ve verimliliği, küçük boyutu, düşük ataleti ve hızlı tepkisi ile elektrikli araçların tahrik sistemi için çok uygundur ve uygulama beklentileri vardır. Şu anda, Japonya tarafından geliştirilen elektrikli araçlar çoğunlukla bu elektrik motorunu kullanmaktadır.
Anahtarlamalı relüktans motor (SRM), geniş bir hız ve tork aralığında basit ve güvenilir, verimli çalışma, esnek kontrol, dört kadranlı çalışma, hızlı tepki hızı ve düşük maliyet avantajlarına sahiptir. Pratik uygulamada, SRM'nin büyük tork dalgalanması, büyük gürültü ve konum dedektörü ihtiyacı gibi bazı dezavantajları olduğu bulunmuştur.
Motor ve tahrik sisteminin gelişmesiyle birlikte kontrol sistemi akıllı ve dijital olma eğilimindedir. Değişken yapı kontrolü, bulanık kontrol, sinir ağı, adaptif kontrol, uzman kontrolü, genetik algoritma ve diğer doğrusal olmayan akıllı kontrol teknolojileri elektrikli araç motor kontrol sisteminde ayrı ayrı veya bir arada kullanılacaktır.
Elektrikli araç teknolojisi Elektrikli araç, piller, motorlar ve gövdenin kendisi de dahil olmak üzere yüksek teknolojili kapsamlı bir üründür, pil enerji depolama kapasitesini iyileştirmekten daha fazla enerji tasarrufu önlemi de elde etmek kolaydır. Magnezyum, alüminyum, yüksek kaliteli çelik ve kompozit malzemeler gibi hafif malzemelerin kullanımı, yapıyı optimize eder, aracın kütlesini %30-50% oranında azaltabilir; Frenleme, yokuş aşağı ve rölantide enerji geri kazanımı; Yüksek elastik geciktirici malzemeden yapılmış yüksek basınçlı radyal lastik, aracın yuvarlanma direncini %50 oranında azaltabilir. Araba gövdesi, özellikle arabanın altı, daha aerodinamiktir, bu da aracın hava direncini %50 oranında azaltabilir.
Enerji Yönetimi teknolojisi Akü, elektrikli aracın enerji depolama güç kaynağıdır. Çok iyi güç özellikleri elde etmek için elektrikli araçların güç kaynağı olarak yüksek enerjiye, uzun hizmet ömrüne ve yüksek güçlü aküye sahip olması gerekir. Elektrikli araçların iyi çalışma performansına sahip olması için aküyü sistematik olarak yönetmek gerekir.
Enerji yönetim sistemi, elektrikli aracın akıllı çekirdeğidir. İyi tasarlanmış bir elektrikli araç, iyi mekanik özelliklere, elektrikli tahrik performansına, uygun enerji kaynağının (yani pilin) ​​seçimine ek olarak, enerji yönetim sisteminin çalışmasının çeşitli işlevsel parçalarının bir koordinasyon setine de sahip olmalıdır, rolü tek bir pilin veya pil takımının şarj durumunu tespit etmek ve çeşitli algılama bilgilerine göre, kuvvet, hızlanma ve yavaşlama komutları, sürüş yolu koşulları, pil koşulları, ortam sıcaklığı vb. dahil olmak üzere, sınırlı araç enerjisinin makul tahsisi ve kullanımı; Ayrıca, pil takımının kullanımına ve şarj ve deşarj geçmişine göre en iyi şarj yöntemini seçerek pil ömrünü mümkün olduğunca uzatabilir.
Dünyadaki büyük otomobil üreticilerinin araştırma enstitüleri, elektrikli araçlar için yerleşik pil enerji yönetim sistemlerinin araştırma ve geliştirmesini yürütmektedir. Elektrikli araç pilinde şu anda ne kadar elektrik enerjisi depolandığı ve kaç kilometre gidilebildiği, elektrikli araçların çalışmasında bilinmesi gereken önemli bir parametredir ve ayrıca elektrikli araçların enerji yönetim sisteminin tamamlaması gereken önemli bir işlevdir. Elektrikli aracın yerleşik enerji yönetim sisteminin uygulanması, elektrikli aracın elektrik enerjisi depolama sistemini daha doğru bir şekilde tasarlayabilir, optimum bir enerji depolama ve yönetim yapısı belirleyebilir ve elektrikli aracın performansını iyileştirebilir.
Elektrikli araçlarda enerji yönetimini sağlamanın zorluğu, her bir akünün voltajı, sıcaklığı, şarj ve deşarj akımından toplanan geçmiş verilere dayanarak her bir aküde ne kadar enerji kaldığını belirlemek için daha doğru bir matematiksel modelin nasıl oluşturulacağıdır.