فناوری اصلی خودروهای الکتریکی خالص

توسعه وسایل نقلیه الکتریکی باید چهار فناوری کلیدی را حل کند: فناوری باتری، فناوری محرکه و کنترل موتور، فناوری خودروهای الکتریکی و فناوری مدیریت انرژی.
فن آوری باتری باتری منبع انرژی وسایل نقلیه الکتریکی است، اما همچنین یک عامل کلیدی است که توسعه وسایل نقلیه الکتریکی را محدود می کند. شاخص های اصلی عملکرد باتری های خودروهای الکتریکی عبارتند از: انرژی ویژه (E)، چگالی انرژی (Ed)، توان ویژه (P)، عمر چرخه (L) و هزینه (C). به منظور رقابت خودروهای الکتریکی با خودروهای سوخت‌رسان، نکته کلیدی توسعه باتری‌های با راندمان بالا با انرژی ویژه بالا، قدرت ویژه بالا و عمر طولانی است.
تاکنون باتری های خودروهای الکتریکی برای 3 نسل توسعه یافته اند و پیشرفت چشمگیری داشته اند. نسل اول باتری‌های سرب اسیدی است که در حال حاضر عمدتاً باتری‌های سرب اسیدی با شیر (VRLA) به دلیل انرژی ویژه بالاتر، قیمت پایین و سرعت تخلیه بالا هستند، بنابراین تنها باتری تولید انبوه برای خودروهای الکتریکی است. نسل دوم باتری های قلیایی، عمدتاً نیکل کادمیوم (NJ-Cd)، هیدرید فلز نیکل (Ni-MH)، گوگرد سدیم (Na/S)، یون لیتیوم (Li-ion) و روی هوا (Zn/Air) و غیره است. باتری ها، انرژی ویژه و توان ویژه آن بیشتر از باتری های سرب اسیدی است، بنابراین عملکرد قدرت و محدوده رانندگی خودروهای الکتریکی را تا حد زیادی بهبود می بخشد، اما قیمت آن از باتری های سرب اسید بالاتر است. نسل سوم یک باتری مبتنی بر پیل سوختی است. سلول های سوختی به طور مستقیم انرژی شیمیایی سوخت را به انرژی الکتریکی تبدیل می کنند، راندمان تبدیل انرژی بالا، بالاتر از انرژی و قدرت، و می توانند فرآیند واکنش را کنترل کنند، فرآیند تبدیل انرژی می تواند مداوم باشد، بنابراین یک باتری خودرو ایده آل است، اما هنوز در مرحله توسعه است و برخی از فناوری های کلیدی باید شکسته شوند.
درایو الکتریکی و فناوری کنترل آن موتور الکتریکی و سیستم محرک اجزای اصلی وسایل نقلیه الکتریکی هستند، برای اینکه وسایل نقلیه الکتریکی عملکرد خوبی داشته باشند، موتور محرک باید دارای محدوده سرعت گسترده، سرعت بالا، گشتاور راه اندازی بزرگ، اندازه کوچک، کوچک باشد. جرم، راندمان بالا و ترمز پویا و ویژگی های بازخورد انرژی. در حال حاضر، موتورهای وسایل نقلیه الکتریکی عمدتاً شامل موتور جریان مستقیم (DCM)، موتور القایی (IM)، موتور بدون جاروبک مغناطیسی دائم (PMBLM) و موتور رلوکتانس سوئیچینگ (SRM) هستند.
در سال‌های اخیر، تقریباً تمام خودروهای الکتریکی که توسط موتورهای القایی هدایت می‌شوند، کنترل برداری و کنترل مستقیم گشتاور را اتخاذ کرده‌اند. به دلیل ابزار کنترل مستقیم گشتاور، ساختار ساده، عملکرد کنترل عالی و پاسخ دینامیکی سریع، برای کنترل وسایل نقلیه الکتریکی بسیار مناسب است. خودروهای الکتریکی توسعه یافته در ایالات متحده و اروپا بیشتر از این موتور الکتریکی استفاده می کنند. موتور بدون جاروبک آهنربای دائمی را می توان به سیستم موتور بدون جاروبک DC که توسط موج مربعی (BLDCM) و سیستم موتور بدون جاروبک DC هدایت شده توسط موج سینوسی (PMSM) تقسیم می شود، دارای چگالی توان بالایی هستند و حالت کنترل آنها اساساً مانند موتور القایی است. ، بنابراین به طور گسترده ای در وسایل نقلیه الکتریکی استفاده می شود. موتور PMSM دارای چگالی انرژی و راندمان بالا، اندازه کوچک، اینرسی کم و پاسخ سریع است که برای سیستم درایو خودروهای الکتریکی بسیار مناسب است و چشم انداز کاربردی دارد. در حال حاضر خودروهای الکتریکی توسعه یافته توسط ژاپن عمدتاً از این موتور الکتریکی استفاده می کنند.
موتور رلوکتانس سوئیچینگ (SRM) دارای مزایای عملکرد ساده و قابل اعتماد، کارآمد در محدوده سرعت و گشتاور گسترده، کنترل انعطاف پذیر، عملکرد چهار ربع، سرعت پاسخگویی سریع و هزینه کم است. در کاربرد عملی، مشخص شده است که SRM دارای معایبی مانند نوسان زیاد گشتاور، نویز زیاد و نیاز به آشکارساز موقعیت است.
با توسعه موتور و سیستم درایو، سیستم کنترل تمایل به هوشمند و دیجیتالی دارد. کنترل ساختار متغیر، کنترل فازی، شبکه عصبی، کنترل تطبیقی، کنترل خبره، الگوریتم ژنتیک و سایر فناوری‌های کنترل هوشمند غیرخطی به صورت جداگانه یا ترکیبی در سیستم کنترل موتور خودروی الکتریکی می‌شوند.
فناوری وسیله نقلیه الکتریکی وسیله نقلیه الکتریکی یک محصول جامع با تکنولوژی بالا است، علاوه بر باتری، موتور، بدن خود نیز حاوی بسیاری از فن آوری است، برخی از اقدامات صرفه جویی در انرژی نسبت به بهبود ظرفیت ذخیره انرژی باتری نیز آسان برای دستیابی است. استفاده از مواد سبک مانند منیزیم، آلومینیوم، فولاد با کیفیت و مواد کامپوزیت، بهینه سازی ساختار، می تواند جرم خود خودرو را تا 30% کاهش دهد-50%؛ بازیابی انرژی در هنگام ترمزگیری، سراشیبی و بیکار. لاستیک رادیال فشار بالا ساخته شده از مواد عقب انداز الاستیک بالا می تواند مقاومت غلتشی خودرو را تا 50٪ کاهش دهد. بدنه خودرو به خصوص قسمت پایینی خودرو روان تر است که می تواند مقاومت هوای خودرو را تا 50 درصد کاهش دهد.
فناوری مدیریت انرژی باتری منبع انرژی ذخیره انرژی خودروهای الکتریکی است. برای به دست آوردن ویژگی های قدرت بسیار خوب، وسایل نقلیه الکتریکی باید دارای انرژی بالا، عمر طولانی و باتری با قدرت بالا به عنوان منبع انرژی باشند. برای اینکه خودروهای الکتریکی عملکرد خوبی داشته باشند، لازم است که باتری را به طور سیستماتیک مدیریت کنید.
سیستم مدیریت انرژی هسته هوشمند وسیله نقلیه الکتریکی است. یک وسیله نقلیه الکتریکی با طراحی خوب، علاوه بر خواص مکانیکی خوب، عملکرد محرک الکتریکی، انتخاب منبع انرژی مناسب (یعنی باتری)، باید مجموعه ای از هماهنگی بخش های مختلف عملکردی کار انرژی را نیز داشته باشد. سیستم مدیریت، نقش آن تشخیص وضعیت شارژ یک باتری یا بسته باتری است و با توجه به انواع اطلاعات حسی از جمله دستورات نیرو، شتاب و کاهش سرعت، شرایط جاده رانندگی، شرایط باتری، دمای محیط و غیره، تخصیص معقول و استفاده از انرژی محدود خودرو؛ همچنین قادر است بهترین روش شارژ را بر اساس میزان مصرف بسته باتری و تاریخچه شارژ و دشارژ انتخاب کند تا عمر باتری را تا حد امکان افزایش دهد.
موسسات تحقیقاتی خودروسازان بزرگ در جهان در حال انجام تحقیق و توسعه سیستم‌های مدیریت انرژی باتری برای خودروهای الکتریکی هستند. اینکه در حال حاضر چقدر انرژی الکتریکی در باتری خودروی الکتریکی ذخیره می شود و چند کیلومتر می توان پیمود، پارامتر مهمی است که باید در حرکت خودروهای برقی دانسته شود و همچنین عملکرد مهمی است که سیستم مدیریت انرژی خودروهای برقی باید بداند. کامل. استفاده از سیستم مدیریت انرژی روی خودروی الکتریکی می تواند سیستم ذخیره انرژی الکتریکی خودروی الکتریکی را با دقت بیشتری طراحی کند، ساختار ذخیره و مدیریت انرژی بهینه را تعیین کند و عملکرد خود خودروی الکتریکی را بهبود بخشد.
مشکل در دستیابی به مدیریت انرژی در خودروهای الکتریکی این است که چگونه می‌توان یک مدل ریاضی دقیق‌تر ساخت تا بر اساس داده‌های تاریخی جمع‌آوری‌شده از ولتاژ، دما و جریان شارژ و دشارژ هر باتری، تعیین کند چه مقدار انرژی در هر باتری باقی می‌ماند.