Xu hướng phát triển trong tương lai của công nghệ và vật liệu ắc quy xe điện

Lộ trình công nghệ xe điện

Xe điện là phương tiện chủ yếu sử dụng pin làm nguồn năng lượng và được dẫn động hoàn toàn hoặc một phần bằng động cơ điện. Chúng là những sản phẩm công nghệ cao liên quan đến nhiều lĩnh vực như cơ khí, điện tử, điện và điều khiển máy vi tính. Theo hiện trạng kỹ thuật và nguyên lý lái xe, xe điện có thể được chia thành ba loại: xe điện hybrid, xe điện thuần túy và xe điện chạy bằng pin nhiên liệu. Với tiến bộ công nghệ và phát triển ứng dụng, việc phân loại xe điện cũng sẽ có những thay đổi mới. Ví dụ, xe điện plug-in như một nhánh đang dần mở rộng tầm ảnh hưởng và sẽ sớm trở thành một thế lực quan trọng trong lịch sử phát triển xe điện.

1. Xe điện hybrid (HEV)

Trong mười năm qua, do công nghệ tương đối trưởng thành và hiệu quả tiết kiệm năng lượng và bảo vệ môi trường rõ ràng, xe điện hybrid đã phát triển nhanh chóng và với sự khuyến khích của các chính sách ưu đãi ở nhiều quốc gia, đã dần bước vào giai đoạn xúc tiến và ứng dụng thương mại. . Các mẫu xe điện hybrid của Nhật Bản, tiêu biểu là Prius và Civic, có lợi thế tuyệt đối trên thị trường và chiếm vị trí thống lĩnh về công nghệ và thị trường. Những năm gần đây, các hãng sản xuất ô tô lớn của châu Âu và Mỹ cũng đã cho ra đời những mẫu xe hybrid mang những đặc trưng riêng. Mô hình thống trị của Nhật Bản đang bị phá vỡ. Có thể thấy trước, xe điện hybrid sẽ dần trở thành xu hướng chủ đạo của các hãng ô tô lớn trong 2 đến 3 năm tới. Các mô hình cạnh tranh.

Xe điện hybrid chủ yếu đề cập đến các phương tiện bổ sung hệ thống năng lượng phụ bao gồm động cơ điện và pin điện cho xe động cơ đốt trong truyền thống và hệ thống này thực hiện cân bằng năng lượng, khớp nối, tái tạo và lưu trữ năng lượng và các chức năng khác. Tùy thuộc vào mức độ khớp nối cơ điện, chiến lược điều khiển và điều kiện giao thông đường bộ, tỷ lệ tiết kiệm nhiên liệu dao động từ 10% đến 40%.

2. Xe điện hybrid cắm điện (PHEV)

Xe điện cắm điện còn được gọi là xe điện hybrid có thể sạc lại bên ngoài. Xe sạc pin điện được trang bị trong hệ thống bằng cách kết nối với nguồn điện gia dụng (110V/220V) hoặc nguồn điện chuyên dụng (380V/500V). Sau khi sạc, nó chỉ có thể sử dụng động cơ điện chạy bằng pin để dẫn động xe điện ở chế độ thuần điện. Sau khi sử dụng hết lượng điện còn lại của ắc quy sạc, xe có thể khởi động động cơ đốt trong và lái ở chế độ hybrid song song hoặc nối tiếp. PHEV hiện thực hóa một loại hybrid xăng-điện thực sự, có thể được "tiếp nhiên liệu" hoặc "sạc". Nó có thể đạt được mục tiêu lái xe không phát thải với quãng đường đi được dài hơn và sạch hơn so với động cơ hybrid thông thường.

PHEV tính đến những ưu điểm của xe điện thuần túy và HEV thông thường. Đây là phương tiện sạch, tiết kiệm năng lượng và dễ sử dụng, khả thi ở giai đoạn này. Đây là giải pháp kỹ thuật chuyển tiếp từ HEV sang BEV. Điểm khởi đầu của xe plug-in hybrid là lái xe ở chế độ thuần điện.

3. Xe điện (gọi tắt là EV)

Một chiếc xe điện thuần túy còn được gọi là Xe chạy bằng pin (BEV). Hệ thống năng lượng của nó chủ yếu bao gồm pin điện và động cơ điện. Nó lấy năng lượng từ lưới điện (hoặc thay thế pin) và cung cấp năng lượng điện cho động cơ điện thông qua pin điện. Lái xe hơi.

Ưu điểm chính của xe điện thuần túy là: không phát thải, độ rung và tiếng ồn thấp, hiệu suất sử dụng năng lượng cao và khả năng sử dụng “nguồn điện ngoài giờ cao điểm” giá rẻ từ lưới điện để sạc vào ban đêm, đóng vai trò làm dịu thời kỳ cao điểm. và sự khác biệt về thung lũng trong lưới điện. Nhược điểm chính của xe điện thuần túy: thứ nhất, chi phí xã hội khi đầu tư vào cơ sở hạ tầng sạc cao và việc phổ biến các trạm sạc đòi hỏi đầu tư vốn xã hội lớn; thứ hai, phạm vi lái xe ngắn, nguồn điện đắt tiền, dung lượng và tuổi thọ của pin cũng cần được cải thiện.

Hiện nay, xe điện thuần túy đã được quảng bá và áp dụng thương mại tại Hoa Kỳ, Nhật Bản, Châu Âu và các quốc gia và khu vực khác, tập trung vào các phương tiện đô thị đặc biệt (phương tiện vận tải bưu điện, phương tiện vệ sinh, v.v.), xe buýt cố định, đội xe chính thức xe cộ và ô tô tư nhân và các lĩnh vực khác. Hiện nay, Pháp đứng trong top đầu thế giới về mức độ phổ biến và sở hữu xe điện.

Về mặt kỹ thuật, xe điện thuần túy hiện đại cho thấy các xu hướng sau: công nghệ tối ưu hóa và tích hợp hệ thống điện tiếp tục được cải thiện và hiệu quả tiết kiệm năng lượng là đáng kể; pin lithium-ion hiệu suất cao và pin niken-hydro thay thế pin axit chì truyền thống; hệ thống truyền động điện tích hợp hiệu quả thay thế động cơ DC truyền thống; việc ứng dụng rộng rãi các hệ thống phụ trợ điện đã nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng và hiệu suất vận hành của toàn bộ phương tiện; việc ứng dụng hệ thống mạng đã thúc đẩy tính mô-đun hóa và trí thông minh của xe điện; công nghệ nhẹ và công nghệ an toàn kết cấu điện đã được Hệ thống ứng dụng.

Kể từ năm 2009, Trung Quốc đã bắt đầu bùng nổ nghiên cứu và phát triển xe điện thuần túy. Từ những chiếc ô tô mini chạy điện thuần túy đến những chiếc sedan thuần điện, xe buýt chạy điện thuần túy và những chiếc xe đặc biệt thuần điện, các nguyên mẫu sản phẩm lần lượt được tung ra thị trường. Các nhà sản xuất ô tô truyền thống đang chuẩn bị chuyển đổi. Xe điện nhẹ, các công ty phụ tùng ô tô và thậm chí cả các công ty khác không liên quan đến ngành ô tô thường đầu tư hàng chục, thậm chí hàng trăm triệu nhân dân tệ, và các cuộc trình diễn xe điện thuần túy được thực hiện rộng rãi ở nhiều nơi. Quá trình công nghiệp hóa xe điện thuần túy đã mở ra một mùa xuân ở Trung Quốc.

4. Xe điện chạy pin nhiên liệu (FCEV)

Xe điện chạy pin nhiên liệu là phương tiện sử dụng hydro và oxy trong không khí để tạo ra năng lượng điện thông qua phản ứng điện hóa trong pin nhiên liệu dưới tác dụng của chất xúc tác và đóng vai trò là nguồn năng lượng chính để lái xe. Hệ thống điện của nó chủ yếu bao gồm động cơ pin nhiên liệu, bình nhiên liệu (chai hydro), động cơ/máy phát điện, pin điện, v.v. Nó sử dụng năng lượng phát điện từ pin nhiên liệu làm nguồn năng lượng chính và truyền động cho xe thông qua động cơ. .

Các tính năng chính của xe điện chạy bằng pin nhiên liệu: hiệu suất chuyển đổi năng lượng cao. Hiệu suất chuyển đổi năng lượng của pin nhiên liệu có thể lên tới 60% đến 80%, gấp 2 đến 3 lần so với động cơ đốt trong; không phát thải và không gây ô nhiễm môi trường. Nhiên liệu của pin nhiên liệu là hydro và oxy, sản phẩm là nước sạch; Nhiên liệu hydro đến từ nhiều nguồn khác nhau và có thể được lấy từ các nguồn năng lượng tái tạo và không phụ thuộc vào nhiên liệu dầu mỏ.

Mô hình nghiên cứu và phát triển xe chạy bằng pin nhiên liệu hiện đang được thực hiện bởi các ngành công nghiệp, học viện và viện nghiên cứu dưới sự lãnh đạo của chính phủ và hợp tác xuyên quốc gia đang được thực hiện tích cực trên khắp thế giới. Việc thực hiện các kế hoạch nghiên cứu lớn của quốc gia và các dự án R&D hợp tác đã thúc đẩy đáng kể quá trình nghiên cứu và phát triển pin nhiên liệu và phương tiện chạy bằng pin nhiên liệu trên toàn cầu. Gần đây, các loại xe sử dụng pin nhiên liệu mới ra mắt trên thế giới đã cho thấy hiệu suất tuyệt vời và đạt được những tiến bộ vượt bậc về độ tin cậy của xe, kiểm soát chi phí và các khía cạnh khác.