Automóvil de nueva energía
Aug 08, 2023
Introducción
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Los vehículos de nueva energía se refieren a vehículos que utilizan combustibles no convencionales como fuente de energía (o utilizan combustibles convencionales o nuevos dispositivos de energía a bordo), integran tecnologías avanzadas en el control y la conducción de la potencia del vehículo y forman principios técnicos avanzados, nuevas tecnologías y nuevas estructuras. .
Los vehículos de nueva energía incluyen vehículos eléctricos puros, vehículos eléctricos de autonomía extendida, vehículos eléctricos híbridos, vehículos eléctricos de pila de combustible, vehículos con motor de hidrógeno, etc.
Tipos
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Los vehículos de nueva energía incluyen vehículos eléctricos puros, vehículos eléctricos de autonomía extendida, vehículos eléctricos híbridos, vehículos eléctricos de pila de combustible, vehículos con motor de hidrógeno, etc.
Vehículo eléctrico de batería
Los vehículos eléctricos de batería (BEV) son un tipo de vehículo que utiliza una sola batería como fuente de energía para almacenar energía. Utiliza la batería como fuente de energía para almacenar energía, proporcionando electricidad al motor eléctrico a través de la batería, haciendo funcionar el motor y, por lo tanto, impulsando el vehículo. Las baterías recargables de los vehículos eléctricos puros incluyen principalmente baterías de plomo-ácido, baterías de níquel-cadmio, baterías de níquel-hidrógeno y baterías de iones de litio, que pueden proporcionar energía pura para vehículos eléctricos. Al mismo tiempo, los vehículos eléctricos puros también almacenan energía eléctrica a través de baterías, lo que hace que el motor funcione y permite que el vehículo funcione normalmente.
Vehículo eléctrico híbrido
Un vehículo eléctrico híbrido (HEV) es un vehículo compuesto por al menos dos sistemas de propulsión única que pueden funcionar simultáneamente. La potencia motriz de un vehículo eléctrico híbrido depende principalmente del estado de conducción del vehículo: uno es proporcionado por un único sistema de propulsión; El segundo tipo se proporciona conjuntamente a través de múltiples sistemas de accionamiento.
Vehículo eléctrico de pila de combustible
El vehículo eléctrico de pila de combustible (FCEV), bajo la acción de un catalizador, utiliza hidrógeno, metanol, gas natural, gasolina y otros reactivos como reactivos para quemar con oxígeno en el aire de la batería, proporcionando así energía al vehículo. Básicamente, los vehículos eléctricos de pila de combustible también son vehículos eléctricos, con muchas similitudes en rendimiento y diseño. Se dividen en dos categorías porque los vehículos eléctricos de pila de combustible convierten hidrógeno, metanol, gas natural, gasolina y otras energías mediante reacciones químicas en electricidad, mientras que los vehículos eléctricos puros dependen de la carga para complementar su energía.
Vehículo propulsado por hidrógeno
Los vehículos propulsados por hidrógeno (VPH) funcionan principalmente con pilas de combustible alimentadas por hidrógeno. Los vehículos propulsados por hidrógeno son los más respetuosos con el medio ambiente entre los vehículos de nueva energía y pueden lograr cero contaminación y emisiones. Sin embargo, el coste de producción de los vehículos propulsados por hidrógeno es demasiado elevado. El costo de los vehículos propulsados por hidrógeno es un 20 por ciento más alto que el de los vehículos de combustible tradicionales, y el costo de la batería de los vehículos propulsados por hidrógeno es muy alto, lo que es difícil de aplicar en la producción práctica debido a las condiciones de almacenamiento y transporte.
Vehículo eléctrico de autonomía extendida
El vehículo eléctrico de autonomía extendida (EREV) es similar a un vehículo eléctrico en el sentido de que proporciona energía cinética al motor a través de la batería, hace que el motor funcione y, por lo tanto, hace que el vehículo se mueva. Sin embargo, el vehículo eléctrico de autonomía extendida está equipado con un motor de gasolina o diésel en la carrocería, que el conductor puede utilizar para recargar la batería del vehículo eléctrico de autonomía extendida cuando el nivel de la batería es bajo.
Vehículo aéreo
El vehículo propulsado por aire (APV), abreviado como vehículo neumático, utiliza aire comprimido a alta presión como fuente de energía para convertir la energía de presión almacenada en el aire comprimido en otras formas de energía mecánica, impulsando así el funcionamiento del vehículo. En teoría, otros vehículos propulsados por gas y propulsados por expansión endotérmica de aire líquido y nitrógeno líquido también deberían pertenecer a la categoría de vehículos neumáticos.
Vehículo de almacenamiento de energía con volante
El proceso de convertir una parte de la energía cinética o la energía potencial gravitacional del vehículo en otras formas de energía durante la desaceleración, el avance por inercia o el frenado, y almacenarla en un volante de alta velocidad para su uso en la propulsión del vehículo. El volante utiliza levitación magnética para girar a una alta velocidad de 70000 r/min. Como dispositivo auxiliar en vehículos híbridos, sus ventajas incluyen eficiencia energética mejorada, peso ligero, alto almacenamiento de energía, respuesta rápida de entrada y salida de energía, bajo mantenimiento y larga vida útil. Sus desventajas incluyen el alto costo y el impacto del efecto giroscópico del volante en la dirección del vehículo.
Coche supercondensador
Los supercondensadores son condensadores que utilizan el principio de doble capa. Bajo la acción del campo eléctrico generado por las cargas de las placas bipolares de los supercondensadores, se forman cargas opuestas en la interfaz entre el electrolito y el electrodo para equilibrar el campo eléctrico interno del electrolito. Estas cargas positivas y negativas están dispuestas en posiciones opuestas con espacios extremadamente cortos entre las cargas positivas y negativas en la superficie de contacto entre dos fases diferentes. Esta capa de distribución de carga se llama doble capa, por lo que la capacitancia es muy grande. La fuente de alimentación híbrida compuesta por supercondensadores y baterías puede satisfacer plenamente las necesidades energéticas del vehículo durante la conducción y puede amortiguar el impacto de la alta potencia instantánea en el sistema de almacenamiento de energía, extendiendo la vida útil de la batería. Además, los supercondensadores pueden cargarse instantáneamente con corrientes elevadas, lo que permite una retroalimentación de energía más eficiente.
Fuente de alimentación
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A partir del desarrollo de vehículos globales de nueva energía, sus fuentes de energía incluyen principalmente baterías de iones de litio, baterías de níquel-hidrógeno, baterías de plomo-ácido y supercondensadores, entre los cuales los supercondensadores aparecen principalmente en forma de fuentes de energía auxiliares. La razón principal es que estas tecnologías de baterías aún no están completamente maduras o tienen deficiencias obvias, y existen muchas diferencias en comparación con los automóviles tradicionales en términos de costo, potencia y autonomía. Esta es también una razón importante para restringir el desarrollo de vehículos de nuevas energías.
Lbatería de plomo-ácido
Entre todas las tecnologías de baterías, las baterías de plomo-ácido tienen la historia de desarrollo más larga. La batería utiliza plomo metálico como electrodo negativo y óxido de plomo como electrodo positivo. Durante el proceso de descarga de la batería, se genera sulfato de plomo tanto en el polo positivo como en el negativo. El ácido sulfúrico sirve como reactivo y producto del proceso de reacción en la solución electrolítica. En la última década, la investigación y el desarrollo de baterías de plomo-ácido se han centrado principalmente en la aplicación de vehículos eléctricos híbridos.
Batería Ni-MH
El funcionamiento de las baterías de níquel-hidrógeno se basa en la liberación y absorción de OH mediante ánodos de óxido de níquel y ánodos metálicos de hidrógeno. En el pasado, las baterías de níquel-hidrógeno se consideraban una buena opción temporal para los vehículos eléctricos, dados los graves problemas de seguridad asociados con las baterías de iones de litio. Sin embargo, su densidad de energía de 50-70Wh/kg no puede cumplir con los requisitos de densidad de energía de los vehículos eléctricos de 150-200Wh/kg. Al mismo tiempo, la gran proporción de níquel en las baterías de níquel-hidrógeno limita su futura reducción de precio. Por tanto, las baterías de níquel-hidrógeno no son una opción fiable.
Batería de iones de litio
Las baterías de iones de litio son la tecnología de baterías de energía más utilizada en los vehículos eléctricos en la actualidad, gracias a su alta densidad energética y mayor potencia en baterías individuales, lo que ha llevado al desarrollo de menor calidad y densidad a precios competitivos. Actualmente, estas baterías de energía pueden dotar a los vehículos eléctricos de una autonomía aproximada de 150 kilómetros. El litio se inserta en el electrodo de una batería de iones de litio, lo que significa que el material del electrodo es el portador de iones de litio. Las investigaciones han demostrado que la potencia (800-2000W/kg) y la densidad energética (100-250Wh/kg) de las baterías de iones de litio utilizadas en vehículos eléctricos han aumentado.
supercondensador
Si la batería necesita proporcionar energía de almacenamiento a largo plazo y energía de pulso a corto plazo para el arranque del motor o del vehículo, entonces el diseño de la batería debe adoptar una solución de compromiso. Es necesario utilizar más electrodos en cada celda para aumentar la superficie total. La mayor distribución de corriente en un área de electrodos más grande puede mantener la caída de voltaje de la batería para cumplir con los requisitos del sistema. Si otros dispositivos pueden satisfacer la demanda de energía, la batería puede usar electrodos más gruesos para cumplir con los requisitos de almacenamiento de energía con un aumento bajo y, al mismo tiempo, lograr una mayor durabilidad. Un método ideal es utilizar supercondensadores para proporcionar energía por impulsos, mientras que las baterías solo proporcionan almacenamiento de energía. Los supercondensadores se pueden recargar con un aumento menor para prepararse para la siguiente salida de energía, o cargarse mediante la recuperación de energía de frenado. Después de cargar a través de un supercondensador, la batería puede funcionar dentro de una amplia gama de estados de carga (SOC) de la batería, ya que la energía necesaria para el arranque ya está almacenada en el supercondensador. La combinación de baterías y supercondensadores requiere inevitablemente un sistema de carga más complejo, ya que las características de carga y descarga de las baterías y los supercondensadores difieren significativamente, lo que resulta en una diferencia significativa en su voltaje de corte de carga. Por lo tanto, puede ser necesario utilizar un convertidor CC/CC o un dispositivo de conmutación para controlar dos dispositivos en el mismo bus de CC.
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