Tecnologia central do carro elétrico puro

O desenvolvimento de veículos elétricos deve abordar quatro tecnologias principais: tecnologia de baterias, tecnologia de acionamento e controle de motores, tecnologia de veículos elétricos e tecnologia de gerenciamento de energia.
Tecnologia de bateria A bateria é a fonte de energia dos veículos elétricos, mas também tem sido um fator-chave que restringe o desenvolvimento de veículos elétricos. Os principais indicadores de desempenho das baterias de veículos elétricos são energia específica (E), densidade de energia (Ed), potência específica (P), ciclo de vida (L) e custo (C). Para que os veículos elétricos possam competir com os veículos a combustível, a chave é desenvolver baterias de alta eficiência com alta energia específica, alta potência específica e longa vida útil.
Até agora, as baterias de veículos elétricos foram desenvolvidas por 3 gerações e fizeram um progresso revolucionário. A primeira geração é de baterias de chumbo-ácido, atualmente principalmente baterias de chumbo-ácido controladas por válvula (VRLA), devido à sua maior energia específica, baixo preço e alta taxa de descarga, por isso é a única bateria produzida em massa para veículos elétricos. A segunda geração é de baterias alcalinas, principalmente níquel-cádmio (NJ-Cd), níquel-hidreto metálico (Ni-MH), enxofre de sódio (Na/S), íon de lítio (Li-ion) e zinco-ar (Zn/Ar) e outras baterias, sua energia específica e potência específica são maiores do que as baterias de chumbo-ácido, por isso melhora muito o desempenho de energia e a autonomia de veículos elétricos, mas seu preço é maior do que as baterias de chumbo-ácido. A terceira geração é uma bateria baseada em célula de combustível. As células de combustível convertem diretamente a energia química do combustível em energia elétrica, alta eficiência de conversão de energia, maior que energia e potência, e podem controlar o processo de reação, o processo de conversão de energia pode ser contínuo, por isso é uma bateria automotiva ideal, mas ainda está em estágio de desenvolvimento, e algumas tecnologias importantes precisam ser aprimoradas.
Acionamento elétrico e sua tecnologia de controle O motor elétrico e o sistema de acionamento são os principais componentes dos veículos elétricos, para que os veículos elétricos tenham um bom desempenho, o motor de acionamento deve ter uma ampla faixa de velocidade, alta velocidade, grande torque de partida, tamanho pequeno, pequena massa, alta eficiência e características de frenagem dinâmica e feedback de energia. Atualmente, os motores de veículos elétricos incluem principalmente motor de corrente contínua (DCM), motor de indução (IM), motor sem escova de ímã permanente (PMBLM) e motor de relutância comutada (SRM).
Nos últimos anos, quase todos os veículos elétricos movidos por motores de indução adotaram controle vetorial e controle de torque direto. Devido aos meios de controle de torque direto, estrutura simples, excelente desempenho de controle e resposta dinâmica rápida, é muito adequado para o controle de veículos elétricos. Veículos elétricos desenvolvidos nos Estados Unidos e na Europa usam principalmente este motor elétrico. O motor sem escova de ímã permanente pode ser dividido em sistema de motor CC sem escova acionado por onda quadrada (BLDCM) e sistema de motor CC sem escova acionado por onda senoidal (PMSM), eles têm uma alta densidade de potência e seu modo de controle é basicamente o mesmo do motor de indução, por isso tem sido amplamente utilizado em veículos elétricos. O motor PMSM tem alta densidade de energia e eficiência, tamanho pequeno, baixa inércia e resposta rápida, o que é muito adequado para o sistema de acionamento de veículos elétricos e tem perspectivas de aplicação. Atualmente, os veículos elétricos desenvolvidos pelo Japão usam principalmente este motor elétrico.
Motor de relutância comutada (SRM) tem as vantagens de operação simples e confiável, eficiente em uma ampla faixa de velocidade e torque, controle flexível, operação de quatro quadrantes, velocidade de resposta rápida e baixo custo. Na aplicação prática, descobriu-se que o SRM tem algumas desvantagens, como grande flutuação de torque, grande ruído e a necessidade de detector de posição.
Com o desenvolvimento do motor e do sistema de acionamento, o sistema de controle tende a ser inteligente e digital. Controle de estrutura variável, controle fuzzy, rede neural, controle adaptativo, controle especializado, algoritmo genético e outras tecnologias de controle inteligente não linear serão individualmente ou combinadas no sistema de controle do motor do veículo elétrico.
Tecnologia de veículos elétricos O veículo elétrico é um produto abrangente de alta tecnologia, além de baterias, motores, a própria carroceria também contém muita tecnologia, algumas medidas de economia de energia que melhoram a capacidade de armazenamento de energia da bateria também são fáceis de alcançar. O uso de materiais leves como magnésio, alumínio, aço de alta qualidade e materiais compostos, otimizam a estrutura, podem reduzir a massa do próprio carro em 30%-50%; Recuperação de energia durante a frenagem, descida e marcha lenta; O pneu radial de alta pressão feito de material de retardo altamente elástico pode reduzir a resistência ao rolamento do veículo em 50%. A carroceria do carro, especialmente a parte inferior do carro, é mais aerodinâmica, o que pode reduzir a resistência do ar do carro em 50%.
Tecnologia de gerenciamento de energia A bateria é a fonte de energia de armazenamento de energia do veículo elétrico. Para obter características de energia muito boas, os veículos elétricos devem ter alta energia, longa vida útil e bateria de alta potência como fonte de energia. Para fazer com que os veículos elétricos tenham bom desempenho de trabalho, é necessário gerenciar sistematicamente a bateria.
O sistema de gerenciamento de energia é o núcleo inteligente do veículo elétrico. Um veículo elétrico bem projetado, além de boas propriedades mecânicas, desempenho de acionamento elétrico, a seleção da fonte de energia apropriada (ou seja, bateria), também deve ter um conjunto de coordenação das várias partes funcionais do trabalho do sistema de gerenciamento de energia, sua função é detectar o estado de carga de uma única bateria ou conjunto de baterias e, de acordo com uma variedade de informações de detecção, incluindo comandos de força, aceleração e desaceleração, condições da estrada de direção, condições da bateria, temperatura ambiente, etc., alocação razoável e uso de energia limitada do veículo; Também é capaz de selecionar o melhor método de carregamento com base no uso do conjunto de baterias e histórico de carga e descarga para estender a vida útil da bateria o máximo possível.
Os institutos de pesquisa dos principais fabricantes de automóveis do mundo estão conduzindo pesquisas e desenvolvimento de sistemas de gerenciamento de energia de bateria de bordo para veículos elétricos. Quanta energia elétrica está atualmente armazenada na bateria do veículo elétrico e quantos quilômetros podem ser percorridos é um parâmetro importante que deve ser conhecido na operação de veículos elétricos, e também é uma função importante que o sistema de gerenciamento de energia de veículos elétricos deve completar. A aplicação do sistema de gerenciamento de energia de bordo do veículo elétrico pode projetar com mais precisão o sistema de armazenamento de energia elétrica do veículo elétrico, determinar uma estrutura ideal de armazenamento e gerenciamento de energia e melhorar o desempenho do próprio veículo elétrico.
A dificuldade em alcançar o gerenciamento de energia em veículos elétricos é como construir um modelo matemático mais preciso para determinar quanta energia resta em cada bateria com base nos dados históricos coletados da voltagem, temperatura e corrente de carga e descarga de cada bateria.