Análise da Classificação de Veículos Elétricos
e Características Técnicas
Os veículos elétricos são veículos movidos por baterias ou outras fontes de energia renováveis, ao contrário dos veículos tradicionais com motor de combustão interna, que dependem de células de combustível ou motores elétricos para fornecer energia. De acordo com o estado técnico atual e os princípios de condução de veículos, os veículos elétricos podem ser divididos em três tipos: veículos elétricos puros (BEV), veículos elétricos com célula de combustível e veículos elétricos híbridos (HEV).
1. Veículo elétrico a bateria (BEV)
Os veículos elétricos puros têm as vantagens de emissões zero, baixo ruído, estrutura simples e tecnologia madura. São veículos totalmente movidos por baterias e movidos por motores. A energia motriz dos motores dos veículos provém de baterias recarregáveis a bordo ou de outros dispositivos de armazenamento de energia (incluindo baterias de energia). , supercapacitor, bateria do volante, etc.).
A energia do veículo atualmente usa principalmente baterias de energia, incluindo baterias de chumbo-ácido, baterias de níquel-hidrogênio, baterias de níquel-cobre, baterias de sódio-enxofre, baterias de íon de carpa, baterias de zinco-ar, etc.
(1) Princípio e composição do sistema de veículo elétrico puro
Os veículos elétricos puros são geralmente movidos por motores. A energia elétrica motriz dos motores elétricos vem de baterias recarregáveis a bordo ou de outros dispositivos de armazenamento de energia. A energia integrada fornece energia elétrica ao motor de acionamento por meio do dispositivo de conversão de energia (controlador do motor) e o faz funcionar. O motor de acionamento é acionado pelo dispositivo de transmissão. As rodas giram para mover o carro.
Os veículos elétricos puros são compostos principalmente por sistema de alimentação, sistema de acionamento elétrico, sistema auxiliar, carroceria e chassi.
(2) Tipos de veículos elétricos puros
Uma única bateria é usada como fonte de energia do veículo: a energia específica e a potência específica da bateria são baixas e o peso e o volume da bateria são grandes.
Instalação de uma fonte de energia auxiliar: A instalação de uma fonte de energia auxiliar (supercapacitor, grupo gerador, energia solar, etc.) em um veículo elétrico puro pode melhorar o desempenho inicial do veículo elétrico puro e aumentar a autonomia de condução.
(3) Princípio de funcionamento de veículos elétricos puros
Os veículos elétricos puros usam a energia da bateria para acionar o motor elétrico e mover as rodas para frente. A rota do fluxo de energia é: bateria → regulador de potência → motor elétrico → sistema de transmissão de energia → roda motriz. Dentre eles, a bateria fornece corrente, que é enviada ao motor elétrico após passar pelo regulador de potência. O motor elétrico fornece torque, que aciona as rodas através do dispositivo de transmissão para realizar a direção do veículo.
2. Veículo Elétrico com Célula de Combustível (FCEV)
Comparado com os veículos elétricos tradicionais, o processo de reação química das células de combustível não produz produtos nocivos e tem as vantagens de alta eficiência, sem poluição, zero emissões e nenhum ruído. Os veículos com células de combustível geralmente usam hidrogênio, metanol, etc. como combustível e geram energia elétrica por meio de reações químicas para acionar o motor. A energia mecânica gerada pelo motor é transmitida às rodas motrizes através de um dispositivo de transmissão de velocidade variável, acionando assim o veículo.
(1) Estrutura básica dos veículos com células de combustível
Um veículo com célula de combustível (híbrido hidrogênio-elétrico) consiste em uma pilha de células de combustível, um motor elétrico de tração, um DCDC, um sistema térmico (resfriamento), um conjunto de baterias e uma porta de hidrogenação. É composto por subsistemas como Abastecedor de Combustível, Tanque de Combustível (hidrogênio), Transmissão, Controlador Eletrônico de Potência e Bateria Auxiliar.
Os veículos elétricos com célula de combustível e os veículos elétricos comuns têm basicamente a mesma estrutura de acionamento elétrico. Os veículos com célula de combustível são compostos por quatro módulos básicos: sistema de potência, chassi, sistema eletrônico automotivo e carroceria. O sistema de energia fornece energia ao veículo através do sistema de célula de combustível e do motor elétrico.
De acordo com diferentes formas de acionamento, ele pode ser dividido em acionamento por célula de combustível pura e acionamento híbrido;
De acordo com as diferentes fontes de energia, pode ser dividido em dois tipos: hidrogênio puro montado em veículos e reforma de combustível;
De acordo com a proporção da potência fornecida pela célula de combustível em relação à demanda total de potência do veículo, ela pode ser dividida em dois tipos: tipo híbrido de energia e tipo híbrido de energia.
(2) Princípio de funcionamento dos veículos com células de combustível
O coração de um veículo com célula de combustível, a pilha de células de combustível, fornece um recipiente que acelera a reação eletroquímica do hidrogênio e do oxigênio, convertendo a energia liberada na reação química do hidrogênio e do oxigênio em energia elétrica. Num veículo com célula de combustível, a pilha de células de combustível e a bateria trabalham em conjunto para fornecer energia ao motor, que por sua vez fornece energia ao veículo e aciona o veículo. Para a bateria, é a própria fonte de energia. Para a pilha de células de combustível, sua fonte de energia é o hidrogênio, e seu método de armazenamento comum atual é usar tanques de armazenamento de hidrogênio de alta pressão.
(3) Veículos com células de combustível superam dificuldades
Catalisador: As células de combustível devem usar catalisadores de reação para gerar eletricidade, e o raro metal platina que compõe o catalisador é caro e tem reservas escassas. Portanto, o desenvolvimento de novos catalisadores é a chave para afetar diretamente o desenvolvimento de veículos elétricos com células de combustível.
Fonte e armazenamento de combustível: As células a combustível de hidrogênio requerem hidrogênio. O hidrogénio em si não tem suporte de cadeia industrial. Fabricação, transporte, armazenamento e reabastecimento são extremamente inconvenientes, caros e perigosos. Em comparação com veículos a combustível e veículos elétricos, Automóveis, os veículos com células de combustível a hidrogênio são menos maduros.
3. Veículo Elétrico Híbrido (HEV)
De acordo com as recomendações do Comitê Técnico de Veículos Elétricos da Comissão Internacional de Sistemas Eletromecânicos, os veículos elétricos híbridos referem-se a veículos que utilizam duas ou mais fontes de energia acumuladoras ou conversores como energia motriz, pelo menos duas das quais podem fornecer energia elétrica. Chamado de veículo elétrico híbrido. Normalmente, os modelos que misturam motor de combustão interna e bateria são chamados de veículos elétricos híbridos, ou seja, modelos que utilizam combustível tradicional com motor elétrico e gerador, e o motor elétrico serve como potência auxiliar do motor para melhorar a baixa velocidade. potência e consumo de combustível.
Dependendo se o veículo requer um plugue de carregamento externo para carregar, os veículos elétricos híbridos podem ser divididos em veículos híbridos plug-in e veículos híbridos não plug-in. Os veículos elétricos híbridos podem ser divididos em veículos híbridos em série, paralelos, híbridos e híbridos compostos, de acordo com as características estruturais do sistema de potência.
(1) Veículo Elétrico Híbrido Série (SHEV)
A energia mecânica produzida pelo motor do veículo elétrico híbrido em série (SHEV) é primeiro convertida em energia elétrica através do gerador. Parte da energia elétrica convertida é usada para carregar a bateria e a outra parte é usada para acionar as rodas por meio do motor de acionamento e do dispositivo de transmissão.
A estrutura de um veículo híbrido em série é simples e seu sistema de potência consiste em três subunidades de potência: motor, gerador e motor elétrico.
O princípio de funcionamento de um veículo híbrido em série: o motor aciona o gerador para gerar eletricidade, e a energia elétrica é transmitida à bateria ou motor elétrico através do controlador, e o motor elétrico aciona o veículo através do mecanismo de transmissão. Quando a carga é pequena, o motor elétrico aciona as rodas; quando a carga é grande, o motor aciona o gerador para gerar eletricidade e acionar o motor.
(2) Veículo Elétrico Híbrido Paralelo (PHEV)
Tanto o motor do veículo elétrico híbrido paralelo (PHEV) quanto o motor elétrico são usados para acionar as rodas, e sua potência é entregue às rodas em paralelo. O veículo seleciona essas duas potências de acordo com as condições de trabalho atuais.
O motor e o motor elétrico geralmente acionam as rodas por meio de embreagens diferentes e existem três modos de operação: apenas motor, apenas sistema de acionamento elétrico e acionamento híbrido motor + sistema de acionamento elétrico. Quando a potência fornecida pelo motor é superior à potência motriz exigida pelo veículo, ou quando o veículo está freando, o sistema de acionamento elétrico funciona no estado de gerador para carregar a bateria.
O motor de um veículo híbrido paralelo pode acionar diretamente as rodas através do mecanismo de transmissão, que está mais próximo do sistema de tração tradicional do veículo. A perda de eficiência mecânica é semelhante à dos veículos comuns e é amplamente utilizada.
(3) Veículo Elétrico Híbrido Série Paralelo (SPHEV)
Um veículo elétrico híbrido (série-paralelo) (SPHEV) combina um sistema híbrido em série e um sistema híbrido paralelo, com o objetivo de maximizar as vantagens de ambos os sistemas e agregar potência mecânica em relação à rota de transmissão em série; comparado com o tipo paralelo, a rota de transmissão de energia elétrica é aumentada.
O sistema híbrido possui dois motores elétricos. Dependendo das condições de condução, o motor elétrico pode ser acionado sozinho ou o motor elétrico + motor pode ser acionado em conjunto. Além disso, quando necessário, o sistema também pode gerar eletricidade através de um gerador enquanto aciona as rodas.