Nový trojelektrický systém energetického vozidla
(batéria, motor, elektronické ovládanie)
1. Batéria
Batéria je odvetvie súvisiace s chémiou, strojárstvom, elektronickým riadením atď. Kľúč k batérii leží v jadre batérie. Najdôležitejšími materiálmi jadra batérie sú kladné a záporné elektródy, separátor a elektrolyt. Dobre známe katódové materiály zahŕňajú fosforečnan lítno-železitý, oxid lítny a kobaltnatý, manganistan lítny, ternárny a ternárny s vysokým obsahom niklu.
2. Elektrický pohon
Elektrický pohon pozostáva z troch častí: prevodového mechanizmu, motora a meniča. V súčasnosti všetky prevodové mechanizmy elektrických vozidiel doma aj v zahraničí využívajú spomalenie jedným strojom, to znamená, že neexistuje žiadna spojka a žiadna zmena rýchlosti. V budúcnosti budú rôzne spoločnosti vyrábajúce elektrické vozidlá zvyšovať zložitosť prevodového mechanizmu a zároveň znižovať dopyt po motoroch a motorových reostatoch, to znamená zlepšovať výkon a znižovať náklady.
Motor sa skladá z troch častí: stator, rotor a skriňa. Kľúčovými bodmi technológie motora sú stator a rotor. Rotor je hlavným hnacím motorom nových energetických vozidiel a preberá všetky funkcie súvisiace s pohybom nových energetických vozidiel. Motor nového energetického vozidla sa otáča dopredu a dozadu. Otáčanie vpred znamená jazdu vpred a otáčanie vzad znamená jazdu vzad.
Keď nové energetické vozidlo zrýchľuje dopredu, motor má záporný krútiaci moment. Presnosť krútiaceho momentu znamená rýchlosť zrýchlenia nového energetického vozidla. Keď sa vyskytne chyba v krútiacom momente, nové energetické vozidlo, ktoré vyžaduje zrýchlenie motora a dojazd, bude potrebovať batériu, ktorá na dokončenie spotrebuje rovnaké množstvo energie. Náklady na batériu sú vyššie ako náklady na motor, takže účinnosť a výkon motora nového energetického vozidla sú minimálne. Je to dôležité. V súčasnosti existujú tri hlavné kategórie motorových pohonných systémov špecifických pre automobily: pohonné systémy jednosmerným motorom, pohonné systémy synchrónnych motorov s permanentnými magnetmi a pohonné systémy striedavých indukčných motorov.
Jednosmerné motory sú široko používané, ale ich nevýhodou je nízka účinnosť, veľká hmotnosť, veľký objem a nízka spoľahlivosť. Nová generácia elektromobilov tento motor pomaly prestala používať.
Indukčné motory majú silnú odolnosť voči vysokým teplotám a lepšiu prispôsobivosť životnému prostrediu! Účinnosť nie je nízka a náklady sú najnižšie.
Rozsah otáčok je tiež najširší, nevýhodou je však mierne komplikované ovládanie.
Magnetické pole rotora je generované permanentnými magnetmi, čo zabraňuje poškodeniu spôsobenému magnetizáciou.
Spotreba energie je vyššia, takže účinnosť je vyššia ako u iných motorov! Veľkosť a kvalita sú menšie a rozloženie je flexibilnejšie.
Invertor je zariadenie, ktoré premieňa jednosmerný prúd na striedavý prúd. Ak menič elektrického vozidla môže podporovať vyššie napätie, zodpovedajúci nabíjací prúd napätia bude väčší a výkon bude väčší. To znamená, že nabíjanie rovnakým prúdom bude mať za následok vyšší nabíjací výkon. Dá sa proporcionálne zväčšiť, to znamená, že sa skráti čas nabíjania. Ak sa zvýši podporné napätie meniča, teplo generované meničom sa počas nabíjania primerane zvýši, takže je potrebné vyriešiť problém s rozptylom tepla modulu IGBT v meniči. Toto je kľúčová otázka na zlepšenie účinnosti nabíjania. V súčasnosti Toyota z Japonska Tento výskum bol hlbší, ako napríklad aplikácia kremíkovo-uhlíkovej technológie.
3. Elektronické ovládanie
Ako náhrada tradičných funkcií motora (prevodovky) výkon motorov nových energetických vozidiel a elektronických riadiacich systémov priamo určuje hlavné ukazovatele výkonu, ako je stúpanie, zrýchlenie a maximálna rýchlosť elektrických vozidiel. Súčasne sú pracovné podmienky, ktorým čelí elektronický riadiaci systém, pomerne zložité: musí byť schopný často štartovať a zastavovať, zrýchľovať a spomaľovať, vyžadovať vysoký krútiaci moment pri nízkych rýchlostiach/stúpaní, nízky krútiaci moment pri vysokých rýchlostiach a veľký prenosový rozsah; hybridné vozidlá musia tiež zvládnuť špeciálne funkcie, ako je štartovanie motora, generovanie výkonu motora a spätná väzba brzdnej energie.
Čo sa týka elektronického ovládania, pre bežných OEM má naozaj kontrolu iba ovládač vozidla. Ovládač vozidla pre nové energetické vozidlá sa veľmi nelíši od ovládača tradičných vozidiel a jeho vyspelosť je pomerne vysoká.
Okrem toho spotreba energie motora priamo určuje dojazd s pevnou kapacitou batérie. Preto majú systémy pohonu elektrických vozidiel špeciálne požiadavky, pokiaľ ide o požiadavky na zaťaženie, technický výkon a pracovné prostredie:
1. Hnací motor musí mať vyššiu hustotu energie, dosiahnuť nízku hmotnosť a nízke náklady, prispôsobiť sa obmedzenému vnútornému priestoru vozidla a musí mať schopnosť spätnej väzby energie na zníženie spotreby energie celého vozidla;
2. Hnací motor má vysokorýchlostnú aj širokú reguláciu otáčok a nízku rýchlosť a vysoký krútiaci moment na zabezpečenie vysokej štartovacej rýchlosti, stúpania a vysokorýchlostného zrýchlenia;
3. Elektronický riadiaci systém musí mať vysokú presnosť riadenia, vysokú mieru dynamickej odozvy a zároveň poskytovať vysokú bezpečnosť a spoľahlivosť.
Technológia a úroveň výroby elektronického riadiaceho systému motora, ako dôležitej súčasti reťazca nových energetických vozidiel, priamo ovplyvňujú výkon a náklady vozidla.