Tendencias de desarrollo futuro de la tecnología y los materiales de baterías de vehículos eléctricos

Hoja de ruta de la tecnología de vehículos eléctricos

Los vehículos eléctricos son vehículos que utilizan principalmente baterías como fuente de energía y son propulsados ​​total o parcialmente por motores eléctricos. Son productos de alta tecnología que involucran múltiples disciplinas como la mecánica, la electrónica, la electricidad y el control por microcomputadoras. Según el estado técnico actual y los principios de conducción de los vehículos, los vehículos eléctricos se pueden dividir en tres tipos: vehículos eléctricos híbridos, vehículos eléctricos puros y vehículos eléctricos de pila de combustible. Con los avances tecnológicos y el desarrollo de aplicaciones, la clasificación de los vehículos eléctricos también sufrirá nuevos cambios. Por ejemplo, los vehículos eléctricos enchufables como rama están ampliando gradualmente su influencia y pronto se convertirán en una fuerza importante en la historia del desarrollo de los vehículos eléctricos.

1. Vehículo eléctrico híbrido (HEV)

En los últimos diez años, debido a la tecnología relativamente madura y los evidentes efectos de ahorro de energía y protección del medio ambiente, los vehículos eléctricos híbridos se han desarrollado rápidamente y, con el estímulo de políticas preferenciales en varios países, han entrado gradualmente en la etapa de promoción y aplicación comercial. . Los modelos japoneses de vehículos eléctricos híbridos, representados por el Prius y el Civic, tienen ventajas absolutas en el mercado y ocupan una posición dominante en tecnología y mercado. En los últimos años, los principales fabricantes de automóviles europeos y americanos también han lanzado vehículos híbridos con características propias. El patrón dominado por los japoneses se está rompiendo. Es previsible que los vehículos eléctricos híbridos se conviertan gradualmente en la corriente principal de las principales empresas automovilísticas en dos o tres años. Modelos competidores.

Los vehículos eléctricos híbridos se refieren principalmente a vehículos que agregan un sistema de energía auxiliar que consiste en un motor eléctrico y una batería de energía a un vehículo tradicional con motor de combustión interna, y el sistema realiza equilibrio de energía, acoplamiento, regeneración y almacenamiento de energía y otras funciones. Dependiendo del grado de acoplamiento electromecánico, la estrategia de control y las condiciones del tráfico, la tasa de ahorro de combustible oscila entre el 10% y el 40%.

2. Vehículo eléctrico híbrido enchufable (PHEV)

Los vehículos eléctricos enchufables también se denominan vehículos eléctricos híbridos recargables externamente. El vehículo carga la batería equipada en el sistema conectándolo a una fuente de alimentación doméstica (110 V/220 V) o a una fuente de alimentación dedicada (380 V/500 V). Después de la carga, solo puede utilizar el motor eléctrico impulsado por batería para conducir el vehículo eléctrico en modo eléctrico puro. Una vez agotada la energía restante de la batería recargable, el automóvil puede arrancar el motor de combustión interna y conducir en modo híbrido en paralelo o en serie. PHEV crea un verdadero híbrido gasolina-eléctrico, que puede "repostarse" o "cargarse". Puede lograr una conducción sin emisiones con un kilometraje más largo y es más limpio que la energía híbrida convencional.

PHEV tiene en cuenta las ventajas de los vehículos eléctricos puros y los HEV convencionales. Es un vehículo limpio, ahorrador de energía y fácil de usar que es factible en esta etapa. Es una solución técnica de transición de HEV a BEV. El punto de partida de los vehículos híbridos enchufables es circular en modo puramente eléctrico.

3. Vehículo eléctrico (EV para abreviar)

Un vehículo eléctrico puro también se denomina vehículo eléctrico de batería (BEV). Su sistema de energía está compuesto principalmente por una batería de energía y un motor eléctrico. Obtiene energía de la red eléctrica (o reemplaza la batería) y proporciona energía eléctrica al motor eléctrico a través de la batería de energía. Conduce el coche.

Las principales ventajas de los vehículos eléctricos puros son: cero emisiones, bajas vibraciones y ruido, alta eficiencia energética y la posibilidad de utilizar "energía fuera de las horas punta" barata de la red eléctrica para cargar durante la noche, lo que contribuye a suavizar las horas punta. y diferencias de valles en la red eléctrica. Las principales desventajas de los vehículos eléctricos puros: primero, el costo social de invertir en infraestructura de carga es alto y la popularización de las estaciones de carga requiere una gran cantidad de inversión de capital social; en segundo lugar, la autonomía de conducción es corta, la batería es cara y también es necesario mejorar la capacidad y la vida útil de la batería.

En la actualidad, los vehículos eléctricos puros se han promocionado y aplicado comercialmente en Estados Unidos, Japón, Europa y otros países y regiones, centrándose en vehículos municipales especiales (vehículos de transporte postal, vehículos sanitarios, etc.), autobuses de línea fija, flotas oficiales. vehículos y turismos y otros campos. Actualmente, Francia se encuentra entre los primeros países del mundo en términos de popularidad y propiedad de vehículos eléctricos.

Técnicamente, los vehículos eléctricos puros contemporáneos muestran las siguientes tendencias: la tecnología de integración y optimización del sistema de energía continúa mejorando y los efectos de ahorro de energía son significativos; las baterías de iones de litio de alto rendimiento y las baterías de níquel-hidrógeno reemplazan a las baterías de plomo-ácido tradicionales; los eficientes sistemas de accionamiento eléctrico integrados reemplazan a los motores de CC tradicionales; la aplicación generalizada de sistemas auxiliares eléctricos ha mejorado la eficiencia de utilización de energía y el rendimiento del vehículo en su conjunto; la aplicación de sistemas de red ha impulsado la modularización e inteligencia de los vehículos eléctricos; La tecnología liviana y la tecnología de seguridad estructural eléctrica han sido aplicaciones del sistema.

Desde 2009, China ha desencadenado un auge en la investigación y el desarrollo de vehículos puramente eléctricos. Desde minicoches puramente eléctricos hasta sedanes puramente eléctricos, autobuses puramente eléctricos y vehículos especiales puramente eléctricos, se han lanzado prototipos de productos uno tras otro. Los fabricantes de automóviles tradicionales se están preparando para transformarse. Los vehículos eléctricos ligeros, las empresas de autopartes e incluso otras empresas no relacionadas con la industria del automóvil a menudo invierten decenas o incluso cientos de millones de yuanes, y se llevan a cabo demostraciones de vehículos puramente eléctricos en varios lugares. La industrialización de los vehículos totalmente eléctricos ha marcado el comienzo de una primavera en China.

4. Vehículo eléctrico de pila de combustible (FCEV)

Un vehículo eléctrico de pila de combustible es un vehículo que utiliza hidrógeno y oxígeno del aire para generar energía eléctrica mediante una reacción electroquímica en una pila de combustible bajo la acción de un catalizador y sirve como principal fuente de energía para impulsar el vehículo. Su sistema de energía se compone principalmente de un motor de pila de combustible, un tanque de combustible (botella de hidrógeno), un motor/generador eléctrico, una batería de energía, etc. Utiliza la generación de energía de pila de combustible como principal fuente de energía y acciona el vehículo a través del motor. .

Las principales características de los vehículos eléctricos de pila de combustible: alta eficiencia de conversión de energía. La eficiencia de conversión de energía de las pilas de combustible puede alcanzar entre el 60% y el 80%, que es de 2 a 3 veces mayor que la de los motores de combustión interna; cero emisiones y ninguna contaminación ambiental. El combustible de la pila de combustible es hidrógeno y oxígeno, y el producto es agua limpia; El combustible de hidrógeno proviene de una amplia gama de fuentes y puede obtenerse de fuentes de energía renovables y no depende del combustible de petróleo.

Actualmente, el modelo de investigación y desarrollo de vehículos de pila de combustible lo llevan a cabo la industria, la academia y los institutos de investigación bajo el liderazgo del gobierno, y la cooperación transnacional se lleva a cabo activamente en todo el mundo. La implementación de importantes planes nacionales de investigación y proyectos cooperativos de investigación y desarrollo ha promovido en gran medida el proceso de investigación y desarrollo de pilas de combustible y vehículos de pila de combustible a nivel mundial. Recientemente, los vehículos de pila de combustible lanzados recientemente en el mundo han mostrado un rendimiento excelente y han logrado grandes avances en la confiabilidad del vehículo, el control de costos y otros aspectos.