Kerntechnologie van puur elektrische auto

Bij de ontwikkeling van elektrische voertuigen moeten vier kerntechnologieën worden aangepakt: batterijtechnologie, aandrijf- en besturingstechnologie voor motoren, elektrische voertuigtechnologie en energiebeheertechnologie.
Batterijtechnologie Batterij is de energiebron van elektrische voertuigen, maar is ook een belangrijke factor geweest die de ontwikkeling van elektrische voertuigen beperkt. De belangrijkste prestatie-indicatoren van batterijen voor elektrische voertuigen zijn specifieke energie (E), energiedichtheid (Ed), specifiek vermogen (P), cycluslevensduur (L) en kosten (C). Om ervoor te zorgen dat elektrische voertuigen kunnen concurreren met brandstofvoertuigen, is het van belang om batterijen met een hoog rendement te ontwikkelen met een hoge specifieke energie, een hoog specifiek vermogen en een lange levensduur.
Tot nu toe zijn elektrische voertuigbatterijen 3 generaties lang ontwikkeld en hebben ze baanbrekende vooruitgang geboekt. De eerste generatie is loodzuurbatterijen, momenteel voornamelijk klepgestuurde loodzuurbatterijen (VRLA), vanwege de hogere specifieke energie, lage prijs en hoge ontladingssnelheid, dus het is de enige massaal geproduceerde batterij voor elektrische voertuigen. De tweede generatie is alkalische batterijen, voornamelijk nikkel-cadmium (NJ-Cd), nikkelmetaalhydride (Ni-MH), natriumzwavel (Na/S), lithium-ion (Li-ion) en zink-lucht (Zn/lucht) en andere batterijen, de specifieke energie en het specifieke vermogen zijn hoger dan loodzuurbatterijen, dus het verbetert de vermogensprestaties en het rijbereik van elektrische voertuigen aanzienlijk, maar de prijs is hoger dan loodzuurbatterijen. De derde generatie is een op brandstofcellen gebaseerde batterij. Brandstofcellen zetten de chemische energie van de brandstof direct om in elektrische energie. Ze hebben een hoge energieomzettingsefficiëntie, hoger dan energie en vermogen, en kunnen het reactieproces regelen. Het energieomzettingsproces kan continu zijn. Daarom is het een ideale autobatterij. Ze bevinden zich echter nog in de ontwikkelingsfase en sommige belangrijke technologieën moeten nog worden doorgebroken.
Elektrische aandrijving en de bijbehorende besturingstechnologie Elektrische motor en aandrijfsysteem zijn de belangrijkste componenten van elektrische voertuigen. Om ervoor te zorgen dat elektrische voertuigen goede prestaties leveren, moet de aandrijfmotor een breed snelheidsbereik, hoge snelheid, groot startkoppel, klein formaat, kleine massa, hoge efficiëntie en dynamische rem- en energiefeedbackkenmerken hebben. Momenteel omvatten elektrische voertuigmotoren voornamelijk gelijkstroommotoren (DCM), inductiemotoren (IM), borstelloze permanente magneetmotoren (PMBLM) en geschakelde reluctantiemotoren (SRM).
De laatste jaren hebben bijna alle elektrische voertuigen die door inductiemotoren worden aangedreven vectorregeling en directe koppelregeling aangenomen. Vanwege de directe koppelregeling, eenvoudige structuur, uitstekende regelprestaties en snelle dynamische respons, is het zeer geschikt voor de besturing van elektrische voertuigen. Elektrische voertuigen die in de Verenigde Staten en Europa zijn ontwikkeld, gebruiken deze elektromotor meestal. Permanente magneetborstelloze motoren kunnen worden onderverdeeld in borstelloze DC-motorsystemen die worden aangestuurd door een vierkante golf (BLDCM) en borstelloze DC-motorsystemen die worden aangestuurd door een sinusgolf (PMSM), ze hebben een hoge vermogensdichtheid en hun regelmodus is in principe hetzelfde als die van een inductiemotor, dus ze worden veel gebruikt in elektrische voertuigen. PMSM-motoren hebben een hoge energiedichtheid en efficiëntie, een klein formaat, een lage traagheid en een snelle respons, wat zeer geschikt is voor het aandrijfsysteem van elektrische voertuigen en toepassingsmogelijkheden heeft. Momenteel gebruiken elektrische voertuigen die door Japan zijn ontwikkeld voornamelijk deze elektromotor.
Geschakelde reluctantiemotor (SRM) heeft de voordelen van eenvoudige en betrouwbare, efficiënte werking in een breed snelheids- en koppelbereik, flexibele regeling, vierkwadrantwerking, snelle responssnelheid en lage kosten. In praktische toepassingen blijkt dat SRM enkele nadelen heeft, zoals grote koppelfluctuatie, veel ruis en de noodzaak van een positiedetector.
Met de ontwikkeling van motor- en aandrijfsystemen, neigt het controlesysteem ernaar om intelligent en digitaal te zijn. Variabele structuurcontrole, fuzzy controle, neuraal netwerk, adaptieve controle, expertcontrole, genetisch algoritme en andere niet-lineaire intelligente controletechnologieën zullen individueel of gecombineerd worden in het elektrische voertuigmotorcontrolesysteem.
Elektrische voertuigtechnologie Elektrisch voertuig is een hightech totaalproduct, naast batterijen, motoren, bevat de carrosserie zelf ook veel technologie, sommige energiebesparende maatregelen dan het verbeteren van de batterij-energieopslagcapaciteit zijn ook gemakkelijk te bereiken. Het gebruik van lichte materialen zoals magnesium, aluminium, hoogwaardig staal en composietmaterialen, optimaliseert de structuur, kan de massa van de auto zelf met 30%-50% verminderen; Energieterugwinning tijdens remmen, bergafwaarts en stationair draaien; De hogedrukradiaalband gemaakt van hoog elastisch vertragend materiaal kan de rolweerstand van het voertuig met 50% verminderen. De carrosserie, met name de onderkant van de auto, is gestroomlijnder, wat de luchtweerstand van de auto met 50% kan verminderen.
Energiebeheertechnologie Batterij is de energieopslagbron van elektrische voertuigen. Om zeer goede vermogenskenmerken te verkrijgen, moeten elektrische voertuigen een hoge energie, lange levensduur en een krachtige batterij als energiebron hebben. Om ervoor te zorgen dat elektrische voertuigen goede werkprestaties hebben, is het noodzakelijk om de batterij systematisch te beheren.
Energiebeheersysteem is de intelligente kern van elektrische voertuigen. Een goed ontworpen elektrisch voertuig, naast goede mechanische eigenschappen, elektrische aandrijfprestaties, de selectie van de juiste energiebron (dat wil zeggen batterij), moet ook een set coördinatie hebben van de verschillende functionele onderdelen van het werk van het energiebeheersysteem, zijn rol is om de laadstatus van een enkele batterij of batterijpakket te detecteren, en volgens een verscheidenheid aan sensorinformatie, inclusief kracht, acceleratie- en deceleratieopdrachten, rijomstandigheden op de weg, batterijcondities, omgevingstemperatuur, enz., redelijke toewijzing en gebruik van beperkte voertuigenergie; Het is ook in staat om de beste laadmethode te selecteren op basis van het gebruik van het batterijpakket en de laad- en ontlaadgeschiedenis om de levensduur van de batterij zoveel mogelijk te verlengen.
De onderzoeksinstituten van grote autofabrikanten in de wereld voeren onderzoek en ontwikkeling uit van on-board batterij-energiebeheersystemen voor elektrische voertuigen. Hoeveel elektrische energie er momenteel is opgeslagen in de batterij van het elektrische voertuig en hoeveel kilometers er kunnen worden gereden, is een belangrijke parameter die bekend moet zijn bij het rijden van elektrische voertuigen, en het is ook een belangrijke functie die het energiebeheersysteem van elektrische voertuigen moet voltooien. De toepassing van het on-board energiebeheersysteem van elektrische voertuigen kan het elektrische energieopslagsysteem van elektrische voertuigen nauwkeuriger ontwerpen, een optimale energieopslag- en beheerstructuur bepalen en de prestaties van elektrische voertuigen zelf verbeteren.
De moeilijkheid bij het realiseren van energiebeheer in elektrische voertuigen is hoe je een nauwkeuriger wiskundig model kunt bouwen om te bepalen hoeveel energie er nog in elke batterij zit, op basis van de historische gegevens die zijn verzameld over de spanning, temperatuur en laad- en ontlaadstroom van elke batterij.