Elektrisõidukite klassifikatsiooni analüüs
ja tehnilised omadused
Elektrisõidukid on sõidukid, mis töötavad akudel või muudel taastuvatel energiaallikatel, erinevalt traditsioonilistest sisepõlemismootoriga sõidukitest, mis toidavad energiat kütuseelementidel või elektrimootoritel. Praeguse tehnilise seisu ja sõiduki juhtimispõhimõtete järgi võib elektrisõidukid jagada kolme liiki: puhtad elektrisõidukid (BEV), kütuseelemendiga elektrisõidukid ja hübriidelektrisõidukid (HEV).
1. Akuga elektrisõiduk (BEV)
Puhtalt elektrisõidukite eelisteks on nullheited, madal müratase, lihtne struktuur ja arenenud tehnoloogia. Need on sõidukid, mis töötavad täielikult akudel ja mida juhivad mootorid. Sõidukite mootorite sõiduenergia tuleb pardal olevatest laetavatest akudest või muudest energiasalvestitest (sealhulgas akudest). , superkondensaator, hooratta aku jne).
Sõidukite energias kasutatakse praegu peamiselt toiteakusid, sealhulgas pliiakusid, nikkel-vesinikakusid, nikkel-vaskpatareisid, naatriumväävliakusid, karpkala-ioonakusid, tsink-õhkakusid jne.
(1) Puhta elektrisõiduki süsteemi põhimõte ja koostis
Puhtalt elektrisõidukeid juhivad tavaliselt mootorid. Elektrimootorite käitav elektrienergia pärineb pardal olevatest laetavatest akudest või muudest energiasalvestitest. Pardal olev energia varustab voolu muundamisseadme (mootori kontrolleri) kaudu ajamimootorit elektrienergiaga ja paneb selle tööle. Veomootorit juhib ülekandeseade. Rattad pöörlevad, et autot liigutada.
Puhtad elektrisõidukid koosnevad peamiselt toitesüsteemist, elektriajamisüsteemist, abisüsteemist, kerest ja šassiist.
(2) Puhtalt elektrisõidukite tüübid
Sõiduki toiteallikana kasutatakse ühte akut: aku erienergia ja erivõimsus on väikesed ning akupaketi kaal ja maht on suured.
Lisatoiteallika paigaldamine: lisatoiteallika (superkondensaatori, generaatorikomplekti, päikeseenergia jne) paigaldamine puhtale elektrisõidukile võib parandada puhta elektrisõiduki käivitusvõimet ja suurendada sõiduulatust.
(3) Puhtalt elektrisõidukite tööpõhimõte
Puhtalt elektrisõidukid kasutavad aku energiat elektrimootori juhtimiseks, et liigutada rattaid edasi. Energiavoolu marsruut on: aku → võimsusregulaator → elektrimootor → jõuülekandesüsteem → veoratas. Nende hulgas annab aku voolu, mis väljastatakse pärast võimsusregulaatori läbimist elektrimootorile. Elektrimootor annab pöördemomendi, mis juhib rattad läbi ülekandeseadme, et realiseerida sõiduki juhtimine.
2. Kütuseelemendiga elektrisõiduk (FCEV)
Võrreldes traditsiooniliste elektrisõidukitega ei tekita kütuseelementide keemilise reaktsiooni protsess kahjulikke tooteid ning selle eeliseks on kõrge efektiivsus, saaste puudumine, nullheite ja müra puudumine. Kütuseelemendiga sõidukid kasutavad tavaliselt kütusena vesinikku, metanooli jne ning toodavad mootori käitamiseks keemiliste reaktsioonide kaudu elektrienergiat. Mootori tekitatud mehaaniline energia edastatakse veoratastele muutuva kiirusega ülekandeseadme kaudu, mis juhib sõidukit.
(1) Kütuseelemendiga sõidukite põhistruktuur
Kütuseelemendiga sõiduk (vesinik-elektriline hübriid) koosneb kütuseelemendist, elektrilisest veomootorist, DCDC-st, soojussüsteemist (jahutus), akukomplektist ja hüdrogeenimispordist. See koosneb alamsüsteemidest, nagu kütusepaak, kütusepaak (vesinik), jõuülekanne, elektrooniline toitekontroller ja lisaaku.
Kütuseelemendiga elektrisõidukitel ja tavalistel elektrisõidukitel on põhimõtteliselt sama elektriajami struktuur. Kütuseelemendiga sõidukid koosnevad neljast põhimoodulist: toitesüsteem, šassii, auto elektrooniline süsteem ja kere. Toitesüsteem varustab sõidukit kütuseelemendisüsteemi ja elektrimootoriga.
Erinevate ajamivormide järgi võib selle jagada puhtaks kütuseelemendiajamiks ja hübriidajamiks;
Erinevate energiaallikate järgi võib selle jagada kahte tüüpi: sõidukile paigaldatud puhas vesinik ja kütuse reformimine;
Vastavalt kütuseelemendi poolt pakutava võimsuse osakaalule sõiduki koguvõimsuse vajadusest võib selle jagada kahte tüüpi: energiahübriidtüüp ja jõuhübriidtüüp.
(2) Kütuseelemendiga sõidukite tööpõhimõte
Kütuseelemendiga sõiduki süda, kütuseelementide korstna, on anum, mis kiirendab vesiniku ja hapniku elektrokeemilist reaktsiooni, muutes vesiniku ja hapniku keemilises reaktsioonis vabaneva energia elektrienergiaks. Kütuseelemendiga sõidukis töötavad kütuseelemendipakk ja aku koos, et varustada mootorit energiaga, mis omakorda annab sõidukile toite ja juhib sõidukit. Aku jaoks on see energiaallikas ise. Kütuseelementide korstna jaoks on selle energiaallikaks vesinik ja selle praegune levinud ladustamismeetod on kõrgsurve vesinikupaakide kasutamine.
(3) Kütuseelemendiga sõidukid saavad raskustest üle
Katalüsaator: Kütuseelemendid peavad elektri tootmiseks kasutama reaktsioonikatalüsaatoreid ning katalüsaatori moodustav haruldane metallplaatina on kallis ja selle varusid napib. Seetõttu on uute katalüsaatorite väljatöötamine võtmetähtsusega kütuseelemendiga elektrisõidukite arengu otseseks mõjutamiseks.
Kütuse allikas ja ladustamine: Vesinikkütuseelemendid vajavad vesinikku. Vesinikul endal pole tööstusliku keti tuge. Tootmine, transport, ladustamine ja tankimine on äärmiselt ebamugav, kulukas ja ohtlik. Võrreldes kütuse- ja elektrisõidukitega on autod vesinikkütuseelemendiga sõidukid vähem küpsed.
3. Hübriidelektrisõiduk (HEV)
Rahvusvahelise elektromehaaniliste süsteemide komisjoni juurde kuuluva elektrisõidukite tehnilise komitee soovituste kohaselt on hübriidelektrisõidukid sõidukid, mis kasutavad sõiduenergiana kahte või enamat akumulaatoriga energiaallikat või muundurit, millest vähemalt kaks suudavad anda elektrienergiat. Nimetatakse hübriidelektrisõidukiks. Tavaliselt nimetatakse sisepõlemismootori ja aku võimsust segavaid mudeleid hübriidelektrisõidukiteks, st mudeliteks, mis kasutavad traditsioonilist kütust koos elektrimootori ja generaatoriga ning elektrimootor toimib mootori abijõuna madala kiiruse parandamiseks. väljundvõimsus ja kütusekulu.
Sõltuvalt sellest, kas sõiduk vajab laadimiseks välist laadimispistikut, võib hübriidelektrisõidukid jagada pistikhübriidsõidukiteks ja pistikühenduseta hübriidsõidukiteks. Elektrihübriidsõidukeid saab vastavalt elektrisüsteemi konstruktsiooniomadustele jagada seeria-, paralleel-, hübriid- ja liithübriidsõidukiteks.
(1) Seeria hübriidelektrisõiduk (SHEV)
Seeriahübriidelektrisõiduki (SHEV) mootori mehaaniline väljund muundatakse kõigepealt generaatori kaudu elektrienergiaks. Osa muundatud elektrienergiast kasutatakse aku laadimiseks ja teine osa rataste ajamiseks läbi veomootori ja ülekandeseadme.
Seeriahübriidsõiduki ehitus on lihtne ja selle toitesüsteem koosneb kolmest jõuallikast: mootor, generaator ja elektrimootor.
Seeriahübriidsõiduki tööpõhimõte: mootor juhib generaatorit elektri tootmiseks ning elektrienergia edastatakse kontrolleri kaudu akule või elektrimootorile ning elektrimootor juhib sõidukit ülekandemehhanismi kaudu. Kui koormus on väike, veab rattaid elektrimootor; kui koormus on suur, käivitab mootor generaatori, et toota elektrit ja juhtida mootorit.
(2) Parallelhübriid elektrisõiduk (PHEV)
Rataste vedamiseks kasutatakse nii paralleelhübriid-elektrisõiduki (PHEV) mootorit kui ka elektrimootorit, mille võimsus edastatakse ratastele paralleelselt. Sõiduk valib need kaks võimsust vastavalt hetke töötingimustele.
Mootor ja elektrimootor käitavad rattaid tavaliselt läbi erinevate sidurite ning töörežiime on kolm: üksi mootor, üksi elektriajam ning mootor + elektriajam süsteemi hübriidajam. Kui mootori võimsus on suurem kui sõiduki nõutav sõiduvõimsus või kui sõiduk pidurdab, töötab elektriajam aku laadimiseks generaatori olekus.
Paralleelhübriidsõiduki mootor saab rattaid otse vedada läbi ülekandemehhanismi, mis on lähedasem traditsioonilisele sõiduki ajamisüsteemile. Mehaaniline efektiivsuse kadu on sarnane tavaliste sõidukite omaga ja seda kasutatakse laialdaselt.
(3) Seeria paralleelne hübriidelektrisõiduk (SPHEV)
Hübriid (seeria-paralleel) hübriidelektrisõiduk (SPHEV) ühendab seeriahübriidsüsteemi ja paralleelhübriidsüsteemi, eesmärgiga maksimeerida mõlema süsteemi eeliseid ja lisada mehaanilist võimsust võrreldes seeriaülekande marsruudiga; paralleeltüübiga võrreldes on elektrienergia ülekandetee suurendatud.
Hübriidsüsteemil on kaks elektrimootorit. Olenevalt sõiduoludest võib elektrimootorit juhtida üksi või elektrimootorit + mootorit koos. Veelgi enam, vajadusel saab süsteem generaatori kaudu elektrit toota ka rataste juhtimise ajal.