Toekomstige ontwikkelingstrends van batterijtechnologie en materialen voor elektrische voertuigen

Roadmap voor technologie voor elektrische voertuigen

Elektrische voertuigen zijn voertuigen die voornamelijk batterijen als energiebron gebruiken en geheel of gedeeltelijk worden aangedreven door elektromotoren. Het zijn hightechproducten waarbij meerdere disciplines betrokken zijn, zoals mechanica, elektronica, elektriciteit en microcomputerbesturing. Volgens de huidige technische status en rijprincipes kunnen elektrische voertuigen worden onderverdeeld in drie typen: hybride elektrische voertuigen, puur elektrische voertuigen en brandstofcel-elektrische voertuigen. Met de technologische vooruitgang en de ontwikkeling van toepassingen zal de classificatie van elektrische voertuigen ook nieuwe veranderingen ondergaan. Plug-in elektrische voertuigen als branche breiden bijvoorbeeld geleidelijk hun invloed uit en zullen binnenkort een belangrijke kracht worden in de geschiedenis van de ontwikkeling van elektrische voertuigen.

1. Hybride elektrisch voertuig (HEV)

In de afgelopen tien jaar hebben hybride elektrische voertuigen zich, als gevolg van de relatief volwassen technologie en de duidelijke effecten op het gebied van energiebesparing en milieubescherming, snel ontwikkeld en zijn ze, met de aanmoediging van preferentieel beleid in verschillende landen, geleidelijk het stadium van commerciële promotie en toepassing ingegaan. . Japanse hybride elektrische voertuigmodellen, vertegenwoordigd door Prius en Civic, hebben absolute voordelen op de markt en nemen een dominante positie in op het gebied van technologie en markt. De afgelopen jaren hebben grote Europese en Amerikaanse autofabrikanten ook hybride voertuigen met hun eigen kenmerken gelanceerd. Het door Japan gedomineerde patroon wordt doorbroken. Het is te voorzien dat hybride elektrische voertuigen binnen twee tot drie jaar geleidelijk de mainstream zullen worden van grote autobedrijven. Concurrerende modellen.

Hybride elektrische voertuigen verwijzen voornamelijk naar voertuigen die een hulpenergiesysteem, bestaande uit een elektromotor en een stroombatterij, toevoegen aan een traditioneel voertuig met een verbrandingsmotor, en het systeem voert vermogensbalancering, koppeling, energieregeneratie en -opslag uit en andere functies. Afhankelijk van de mate van elektromechanische koppeling, de regelstrategie en de wegverkeersomstandigheden varieert de brandstofbesparing van 10% tot 40%.

2. Plug-in hybride elektrisch voertuig (PHEV)

Plug-in elektrische voertuigen worden ook wel extern oplaadbare hybride elektrische voertuigen genoemd. Het voertuig laadt de in het systeem ingebouwde accu op door deze aan te sluiten op een huishoudvoeding (110V/220V) of een speciale voeding (380V/500V). Na het opladen kan dit alleen nog maar gebeuren. De batterijaangedreven elektromotor wordt gebruikt om het elektrische voertuig puur elektrisch aan te drijven. Nadat het resterende vermogen van de oplaadbare batterij is opgebruikt, kan de auto de verbrandingsmotor starten en in parallelle of seriehybride modus rijden. PHEV realiseert een echte benzine-elektrische hybride, die kan worden ‘getankt’ of ‘opgeladen’. Hij kan emissievrij rijden met een langere kilometerstand en is schoner dan conventionele hybride aandrijvingen.

PHEV houdt rekening met de voordelen van puur elektrische voertuigen en conventionele HEV. Het is een schoon, energiezuinig en gebruiksvriendelijk voertuig dat in dit stadium haalbaar is. Het is een technische overgangsoplossing van HEV naar BEV. Het uitgangspunt voor plug-in hybride voertuigen is puur elektrisch rijden.

3. Elektrisch voertuig (kortweg EV)

Een puur elektrisch voertuig wordt ook wel een Battery Electrical Vehicle (BEV) genoemd. Het aandrijfsysteem bestaat voornamelijk uit een stroombatterij en een elektromotor. Hij haalt stroom uit het elektriciteitsnet (of vervangt de accu) en levert via de vermogensaccu elektrische energie aan de elektromotor. De auto rijden.

De belangrijkste voordelen van puur elektrische voertuigen zijn: geen uitstoot, weinig trillingen en lawaai, hoge energie-efficiëntie en de mogelijkheid om goedkope ‘dalstroom’ van het elektriciteitsnet te gebruiken om ‘s nachts op te laden, wat een rol speelt bij het afvlakken van de piekuren. en dalverschillen in het elektriciteitsnet. De belangrijkste nadelen van puur elektrische voertuigen: ten eerste zijn de sociale kosten van investeringen in laadinfrastructuur hoog, en de popularisering van laadstations vereist een grote hoeveelheid sociale kapitaalinvesteringen; ten tweede is het rijbereik kort, is de accu duur en moeten ook de capaciteit en levensduur van de accu worden verbeterd.

Momenteel worden puur elektrische voertuigen commercieel gepromoot en toegepast in de Verenigde Staten, Japan, Europa en andere landen en regio's, waarbij de nadruk ligt op speciale gemeentelijke voertuigen (postvoertuigen, sanitaire voertuigen, enz.), vaste bussen, officiële wagenparken voertuigen en privéauto's en andere velden. Momenteel behoort Frankrijk tot de top van de wereld wat betreft populariteit en bezit van elektrische voertuigen.

Technisch gezien vertonen hedendaagse, puur elektrische voertuigen de volgende trends: de technologie voor de integratie en optimalisatie van energiesystemen blijft verbeteren, en de energiebesparingseffecten zijn aanzienlijk; krachtige lithium-ionbatterijen en nikkel-waterstofbatterijen vervangen traditionele loodzuurbatterijen; efficiënte geïntegreerde elektrische aandrijfsystemen vervangen traditionele gelijkstroommotoren; de wijdverbreide toepassing van elektrische hulpsystemen heeft de efficiëntie van het energieverbruik en de voertuigprestaties van het hele voertuig verbeterd; de toepassing van netwerksystemen heeft de modularisering en intelligentie van elektrische voertuigen bevorderd; lichtgewichttechnologie en elektrische structurele veiligheidstechnologie zijn systeemtoepassingen.

Sinds 2009 heeft China een enorme impuls gegeven aan het onderzoek en de ontwikkeling van puur elektrische voertuigen. Van puur elektrische mini-auto's tot puur elektrische sedans, puur elektrische bussen en puur elektrische speciale voertuigen: de een na de ander zijn productprototypes gelanceerd. Traditionele autofabrikanten bereiden zich voor op een transformatie. Elektrische lichte voertuigen, auto-onderdelenbedrijven en zelfs andere bedrijven die niet gerelateerd zijn aan de auto-industrie investeren vaak tientallen of zelfs honderden miljoenen yuan, en op verschillende plaatsen worden op grote schaal demonstraties van puur elektrische voertuigen gehouden. De industrialisatie van puur elektrische voertuigen heeft een lente in China ingeluid.

4. Elektrisch voertuig met brandstofcel (FCEV)

Een elektrisch voertuig met brandstofcel is een voertuig dat waterstof en zuurstof in de lucht gebruikt om elektrische energie op te wekken via een elektrochemische reactie in een brandstofcel onder invloed van een katalysator en dat dient als de belangrijkste krachtbron om het voertuig aan te drijven. Het aandrijfsysteem bestaat voornamelijk uit een brandstofcelmotor, een brandstoftank (waterstoffles), een elektromotor/generator, een stroombatterij, enz. Het gebruikt energieopwekking uit brandstofcellen als de belangrijkste energiebron en drijft het voertuig door de motor aan. .

De belangrijkste kenmerken van elektrische voertuigen met brandstofcellen: hoge energieconversie-efficiëntie. De energieomzettingsefficiëntie van brandstofcellen kan oplopen tot 60% tot 80%, wat twee tot drie keer zo hoog is als die van verbrandingsmotoren; nul uitstoot en geen milieuvervuiling. De brandstof van de brandstofcel is waterstof en zuurstof, en het product is schoon water; waterstofbrandstof is afkomstig uit een breed scala aan bronnen en kan worden verkregen uit hernieuwbare energiebronnen en is niet afhankelijk van aardolie.

Het onderzoeks- en ontwikkelingsmodel van brandstofcelvoertuigen wordt momenteel uitgevoerd door de industrie, de academische wereld en onderzoeksinstituten onder leiding van de overheid, en transnationale samenwerking wordt wereldwijd actief uitgevoerd. De implementatie van grote nationale onderzoeksplannen en gezamenlijke R&D-projecten heeft het onderzoeks- en ontwikkelingsproces van mondiale brandstofcellen en brandstofcelvoertuigen enorm bevorderd. Onlangs hebben de nieuw gelanceerde brandstofcelvoertuigen in de wereld uitstekende prestaties laten zien en grote vooruitgang geboekt op het gebied van voertuigbetrouwbaarheid, kostenbeheersing en andere aspecten.