Analiza klasifikacije električnih vozil
in tehnične lastnosti
Električna vozila so vozila, ki jih poganjajo baterije ali drugi obnovljivi viri energije, za razliko od tradicionalnih vozil z motorjem z notranjim zgorevanjem, ki za zagotavljanje energije uporabljajo gorivne celice ali elektromotorje. Glede na trenutni tehnični status in načela vožnje lahko električna vozila razdelimo na tri vrste: čisto električna vozila (BEV), električna vozila na gorivne celice in hibridna električna vozila (HEV).
1. Baterijska električna vozila (BEV)
Povsem električna vozila imajo prednosti ničelnih emisij, nizkega hrupa, preproste strukture in zrele tehnologije. So vozila, ki jih v celoti poganjajo baterije in jih poganjajo motorji. Pogonska energija motorjev vozil prihaja iz vgrajenih akumulatorskih baterij ali drugih naprav za shranjevanje energije (vključno z električnimi baterijami). , superkondenzator, baterija vztrajnika itd.).
Energija vozil trenutno v glavnem uporablja električne baterije, vključno s svinčeno-kislinskimi baterijami, nikelj-vodikovimi baterijami, nikelj-bakrenimi baterijami, natrijevo-žveplovimi baterijami, krap-ionskimi baterijami, cink-zračnimi baterijami itd.
(1) Načelo in sestava čisto električnega sistema vozila
Povsem električna vozila običajno poganjajo motorji. Pogonska električna energija elektromotorjev prihaja iz vgrajenih polnilnih baterij ali drugih naprav za shranjevanje energije. Energija na vozilu dovaja električno energijo pogonskemu motorju prek naprave za pretvorbo moči (krmilnik motorja) in ga poganja za delovanje. Pogonski motor poganja prenosna naprava. Kolesa se vrtijo za premikanje avtomobila.
Čisto električna vozila so v glavnem sestavljena iz napajalnega sistema, električnega pogonskega sistema, pomožnega sistema, karoserije in šasije.
(2) Vrste povsem električnih vozil
Kot vir energije vozila se uporablja ena baterija: specifična energija in specifična moč baterije sta nizki, teža in prostornina akumulatorja pa veliki.
Namestitev pomožnega vira energije: Namestitev pomožnega vira energije (superkondenzator, generator, sončna energija itd.) na popolnoma električno vozilo lahko izboljša zagonsko zmogljivost popolnoma električnega vozila in poveča doseg vožnje.
(3) Načelo delovanja povsem električnih vozil
Čisto električna vozila uporabljajo energijo baterije za pogon električnega motorja za premikanje koles naprej. Pot toka energije je: baterija → regulator moči → elektromotor → sistem za prenos moči → pogonsko kolo. Med njimi baterija zagotavlja tok, ki se po prehodu skozi regulator moči odda električnemu motorju. Električni motor zagotavlja navor, ki poganja kolesa preko prenosne naprave za realizacijo vožnje vozila.
2. Električno vozilo na gorivne celice (FCEV)
V primerjavi s tradicionalnimi električnimi vozili proces kemične reakcije gorivnih celic ne proizvaja škodljivih produktov in ima prednosti visoke učinkovitosti, brez onesnaževanja, brez emisij in brez hrupa. Vozila na gorivne celice običajno uporabljajo vodik, metanol itd. kot gorivo in proizvajajo električno energijo s kemičnimi reakcijami za pogon motorja. Mehanska energija, ki jo ustvari motor, se prenaša na pogonska kolesa prek naprave za prenos s spremenljivo hitrostjo in tako poganja vozilo.
(1) Osnovna struktura vozil na gorivne celice
Vozilo na gorivne celice (vodikovo-električni hibrid) je sestavljeno iz sklopa gorivnih celic, električnega vlečnega motorja, DCDC, toplotnega sistema (hlajenje), paketa baterij in priključka za hidrogenacijo. Sestavljen je iz podsistemov, kot so nastavek za polnjenje goriva, posoda za gorivo (vodik), menjalnik, elektronski krmilnik moči in pomožna baterija.
Električna vozila na gorivne celice in običajna električna vozila imajo v bistvu enako strukturo električnega pogona. Vozila na gorivne celice so sestavljena iz štirih osnovnih modulov: napajalni sistem, šasija, avtomobilski elektronski sistem in karoserija. Napajalni sistem zagotavlja napajanje vozilu prek sistema gorivnih celic in elektromotorja.
Glede na različne oblike pogona ga lahko razdelimo na čisti pogon na gorivne celice in hibridni pogon;
Glede na različne vire energije ga lahko razdelimo na dve vrsti: čisti vodik, nameščen v vozilu, in reformiranje goriva;
Glede na delež moči, ki jo zagotavlja gorivna celica, glede na celotno potrebo po moči vozila, jo lahko razdelimo na dve vrsti: energetski hibridni tip in električni hibridni tip.
(2) Načelo delovanja vozil na gorivne celice
Srce vozila z gorivnimi celicami, sklop gorivnih celic, zagotavlja posodo, ki pospešuje elektrokemično reakcijo vodika in kisika, pri čemer pretvarja energijo, sproščeno pri kemični reakciji vodika in kisika, v električno energijo. V vozilu na gorivne celice sklop gorivnih celic in baterija delujeta skupaj, da zagotovita energijo motorju, ta pa zagotavlja energijo vozilu in poganja vozilo. Za baterijo je to sam vir energije. Za sklop gorivnih celic je njegov vir energije vodik, njegova trenutna običajna metoda shranjevanja pa je uporaba visokotlačnih rezervoarjev za shranjevanje vodika.
(3) Vozila na gorivne celice premagujejo težave
Katalizator: Gorivne celice morajo za proizvodnjo električne energije uporabljati reakcijske katalizatorje, redka kovina platina, ki sestavlja katalizator, pa je draga in ima redke zaloge. Zato je razvoj novih katalizatorjev ključ do neposrednega vpliva na razvoj električnih vozil na gorivne celice.
Vir in shranjevanje goriva: vodikove gorivne celice potrebujejo vodik. Vodik sam nima podpore industrijske verige. Proizvodnja, prevoz, skladiščenje in polnjenje z gorivom so izjemno neprijetni, dragi in nevarni. V primerjavi z vozili na gorivo in električnimi vozili so vozila na vodikove gorivne celice manj zrela.
3. Hibridno električno vozilo (HEV)
Po priporočilih Tehničnega odbora za električna vozila pri Mednarodni komisiji za elektromehanske sisteme se hibridna električna vozila nanašajo na vozila, ki kot pogonsko energijo uporabljajo dva ali več akumulatorskih virov energije ali pretvornikov, od katerih lahko vsaj dva zagotavljata električno energijo. Imenuje se hibridno električno vozilo. Običajno se modeli, ki združujejo moč motorja z notranjim zgorevanjem in baterije, imenujejo hibridna električna vozila, torej modeli, ki uporabljajo tradicionalno gorivo z elektromotorjem in generatorjem, električni motor pa služi kot pomožna moč motorja za izboljšanje nizke hitrosti. izhodna moč in poraba goriva.
Glede na to, ali vozilo za polnjenje potrebuje zunanji polnilni vtič, lahko hibridna električna vozila razdelimo na priključna hibridna vozila in nepriključna hibridna vozila. Hibridna električna vozila lahko glede na strukturne značilnosti elektroenergetskega sistema razdelimo na serijska, vzporedna, hibridna in sestavljena hibridna vozila.
(1) Serija hibridnih električnih vozil (SHEV)
Mehanska energija, ki jo proizvaja motor serijskega hibridnega električnega vozila (SHEV), se najprej pretvori v električno energijo prek generatorja. Del pretvorjene električne energije se porabi za polnjenje baterije, drugi del pa za pogon koles preko pogonskega motorja in prenosne naprave.
Zgradba serijskega hibridnega vozila je preprosta, njegov pogonski sistem pa sestavljajo tri pogonske podenote: motor, generator in elektromotor.
Princip delovanja serijskega hibridnega vozila: motor poganja generator za proizvodnjo električne energije, električna energija pa se preko krmilnika prenaša na baterijo ali elektromotor, elektromotor pa poganja vozilo preko prenosnega mehanizma. Ko je obremenitev majhna, poganja kolesa elektromotor; ko je obremenitev velika, motor poganja generator za proizvodnjo električne energije in pogon motorja.
(2) Vzporedno hibridno električno vozilo (PHEV)
Motor vzporednega hibridnega električnega vozila (PHEV) in elektromotor se uporabljata za pogon koles, njuna moč pa se na kolesa prenaša vzporedno. Vozilo izbere ti dve izhodni moči glede na trenutne delovne pogoje.
Motor in elektromotor običajno poganjata kolesa prek različnih sklopk, obstajajo pa trije načini delovanja: samo motor, samo električni pogonski sistem in hibridni pogon motor + električni pogonski sistem. Ko je moč, ki jo zagotavlja motor, večja od pogonske moči, ki jo zahteva vozilo, ali ko vozilo zavira, deluje električni pogonski sistem v stanju generatorja za polnjenje baterije.
Motor vzporednega hibridnega vozila lahko neposredno poganja kolesa prek prenosnega mehanizma, ki je bližje tradicionalnemu pogonskemu sistemu vozila. Izguba mehanske učinkovitosti je podobna kot pri običajnih vozilih in se pogosto uporablja.
(3) Zaporedno vzporedno hibridno električno vozilo (SPHEV)
Hibridno (serijsko-vzporedno) hibridno električno vozilo (SPHEV) združuje serijski hibridni sistem in vzporedni hibridni sistem, s ciljem povečati prednosti obeh sistemov in dodati mehansko moč v primerjavi s serijsko prenosno potjo; V primerjavi z vzporednim tipom je prenosna pot električne energije povečana.
Hibridni sistem ima dva elektromotorja. Odvisno od voznih pogojev se lahko elektromotor poganja sam ali pa elektromotor + motor skupaj. Poleg tega lahko sistem po potrebi proizvaja električno energijo prek generatorja, medtem ko poganja kolesa.
