แนวโน้มการพัฒนาในอนาคตของเทคโนโลยีและวัสดุแบตเตอรี่รถยนต์ไฟฟ้า

แผนงานเทคโนโลยียานยนต์ไฟฟ้า

ยานพาหนะไฟฟ้าเป็นยานพาหนะที่ใช้แบตเตอรี่เป็นแหล่งพลังงานเป็นหลัก และขับเคลื่อนด้วยมอเตอร์ไฟฟ้าทั้งหมดหรือบางส่วน เป็นผลิตภัณฑ์ไฮเทคที่เกี่ยวข้องกับหลายสาขาวิชา เช่น เครื่องกล อิเล็กทรอนิกส์ ไฟฟ้า และการควบคุมไมโครคอมพิวเตอร์ ตามสถานะทางเทคนิคในปัจจุบันและหลักการขับขี่ของยานพาหนะ ยานพาหนะไฟฟ้าสามารถแบ่งออกเป็นสามประเภท: ยานพาหนะไฟฟ้าไฮบริด ยานพาหนะไฟฟ้าบริสุทธิ์ และยานพาหนะไฟฟ้าเซลล์เชื้อเพลิง ด้วยความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีและการพัฒนาแอพพลิเคชั่น การจำแนกประเภทรถยนต์ไฟฟ้าจะมีการเปลี่ยนแปลงใหม่เช่นกัน ตัวอย่างเช่น รถยนต์ไฟฟ้าแบบเสียบปลั๊กที่เป็นสาขาหนึ่งกำลังค่อยๆ ขยายอิทธิพลออกไป และในไม่ช้าก็จะกลายเป็นกำลังสำคัญในประวัติศาสตร์ของการพัฒนารถยนต์ไฟฟ้า

1. รถยนต์ไฟฟ้าไฮบริด (HEV)

ในช่วงสิบปีที่ผ่านมา เนื่องจากเทคโนโลยีที่ค่อนข้างสมบูรณ์และผลกระทบที่ชัดเจนในการประหยัดพลังงานและการปกป้องสิ่งแวดล้อม ยานพาหนะไฟฟ้าไฮบริดจึงมีการพัฒนาอย่างรวดเร็ว และด้วยการสนับสนุนนโยบายพิเศษในประเทศต่างๆ ได้ค่อยๆ เข้าสู่ขั้นตอนของการส่งเสริมเชิงพาณิชย์และการประยุกต์ใช้ . รถยนต์ไฟฟ้าไฮบริดของญี่ปุ่นซึ่งนำเสนอโดย Prius และ Civic มีข้อได้เปรียบอย่างแท้จริงในตลาดและครองตำแหน่งที่โดดเด่นในด้านเทคโนโลยีและตลาด ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ผู้ผลิตรถยนต์รายใหญ่ในยุโรปและอเมริกาได้เปิดตัวรถยนต์ไฮบริดที่มีลักษณะเฉพาะของตนเองเช่นกัน รูปแบบที่ญี่ปุ่นครอบงำกำลังถูกทำลาย คาดการณ์ว่ารถยนต์ไฟฟ้าไฮบริดจะค่อยๆ กลายเป็นกระแสหลักของบริษัทรถยนต์รายใหญ่ภายใน 2 ถึง 3 ปี รุ่นแข่งขัน.

ยานพาหนะไฟฟ้าไฮบริดส่วนใหญ่หมายถึงยานพาหนะที่เพิ่มระบบพลังงานเสริมซึ่งประกอบด้วยมอเตอร์ไฟฟ้าและแบตเตอรี่พลังงานให้กับรถยนต์เครื่องยนต์สันดาปภายในแบบดั้งเดิม และระบบจะทำการปรับสมดุลพลังงาน การมีเพศสัมพันธ์ การฟื้นฟูและการจัดเก็บพลังงาน และฟังก์ชั่นอื่น ๆ อัตราการประหยัดเชื้อเพลิงจะอยู่ในช่วงตั้งแต่ 10% ถึง 40% ขึ้นอยู่กับระดับของระบบข้อต่อระบบเครื่องกลไฟฟ้า กลยุทธ์การควบคุม และสภาพการจราจรบนถนน

2. รถยนต์ไฟฟ้าปลั๊กอินไฮบริด (PHEV)

ยานพาหนะไฟฟ้าแบบเสียบปลั๊กเรียกอีกอย่างว่ารถยนต์ไฟฟ้าไฮบริดแบบชาร์จไฟภายนอก รถยนต์จะชาร์จแบตเตอรี่ที่ติดตั้งในระบบโดยเชื่อมต่อกับแหล่งจ่ายไฟในครัวเรือน (110V/220V) หรือแหล่งจ่ายไฟเฉพาะ (380V/500V) หลังจากชาร์จแล้วทำได้เพียง ใช้มอเตอร์ไฟฟ้าที่ขับเคลื่อนด้วยแบตเตอรี่เพื่อขับเคลื่อนรถยนต์ไฟฟ้าในโหมดไฟฟ้าบริสุทธิ์ หลังจากแบตเตอรี่แบบชาร์จไฟได้หมดลง รถสามารถสตาร์ทเครื่องยนต์สันดาปภายในและขับในโหมดขนานหรือซีรีส์ไฮบริดได้ PHEV ตระหนักถึงไฮบริดไฟฟ้าที่ใช้น้ำมันเบนซินอย่างแท้จริง ซึ่งสามารถ "เติมเชื้อเพลิง" หรือ "ชาร์จแล้ว" ได้ มันสามารถบรรลุการขับขี่แบบไร้มลพิษด้วยระยะทางที่ยาวขึ้นและสะอาดกว่าขุมพลังไฮบริดทั่วไป

PHEV คำนึงถึงข้อดีของรถยนต์ไฟฟ้าบริสุทธิ์และ HEV ทั่วไป เป็นยานพาหนะที่สะอาด ประหยัดพลังงาน และใช้งานง่าย ซึ่งเป็นไปได้ในขั้นตอนนี้ เป็นโซลูชันทางเทคนิคที่เปลี่ยนผ่านจาก HEV ไปสู่ ​​BEV จุดเริ่มต้นสำหรับรถยนต์ปลั๊กอินไฮบริดคือการขับขี่ในโหมดไฟฟ้าบริสุทธิ์

3. รถยนต์ไฟฟ้า (เรียกสั้นๆ ว่า EV)

รถยนต์ไฟฟ้าบริสุทธิ์เรียกอีกอย่างว่ารถยนต์ไฟฟ้าแบตเตอรี่ (BEV) ระบบไฟฟ้าส่วนใหญ่ประกอบด้วยแบตเตอรี่สำรองและมอเตอร์ไฟฟ้า โดยได้รับพลังงานจากโครงข่ายไฟฟ้า (หรือเปลี่ยนแบตเตอรี่) และจ่ายพลังงานไฟฟ้าให้กับมอเตอร์ไฟฟ้าผ่านทางแบตเตอรี่ไฟฟ้า ขับรถ.

ข้อได้เปรียบหลักของรถยนต์ไฟฟ้าบริสุทธิ์คือ: การปล่อยมลพิษเป็นศูนย์ การสั่นสะเทือนและเสียงรบกวนต่ำ ประสิทธิภาพการใช้พลังงานสูง และความสามารถในการใช้ "พลังงานนอกช่วงพีค" ราคาถูกจากโครงข่ายไฟฟ้าเพื่อชาร์จในเวลากลางคืน ซึ่งมีบทบาทในการทำให้จุดสูงสุดเรียบขึ้น และความแตกต่างของหุบเขาในระบบส่งไฟฟ้า ข้อเสียเปรียบหลักของยานพาหนะไฟฟ้าบริสุทธิ์: ประการแรก ต้นทุนทางสังคมในการลงทุนในโครงสร้างพื้นฐานการชาร์จสูง และความนิยมของสถานีชาร์จต้องใช้เงินลงทุนทางสังคมจำนวนมาก ประการที่สอง ระยะการขับขี่สั้น พลังงานแบตเตอรี่มีราคาแพง และจำเป็นต้องปรับปรุงความจุและอายุการใช้งานของแบตเตอรี่ด้วย

ปัจจุบัน ยานพาหนะไฟฟ้าบริสุทธิ์ได้รับการส่งเสริมและนำไปใช้ในเชิงพาณิชย์ในสหรัฐอเมริกา ญี่ปุ่น ยุโรป และประเทศและภูมิภาคอื่นๆ โดยมุ่งเน้นไปที่ยานพาหนะพิเศษของเทศบาล (ยานพาหนะขนส่งทางไปรษณีย์ ยานพาหนะเพื่อสุขอนามัย ฯลฯ) รถโดยสารประจำทาง ยานพาหนะและรถยนต์ส่วนตัวและสาขาอื่นๆ ปัจจุบันฝรั่งเศสอยู่ในอันดับต้นๆ ของโลกในด้านความนิยมและการเป็นเจ้าของรถยนต์ไฟฟ้า

ในทางเทคนิค ยานพาหนะไฟฟ้าบริสุทธิ์ร่วมสมัยแสดงแนวโน้มดังต่อไปนี้: เทคโนโลยีการบูรณาการระบบพลังงานและการเพิ่มประสิทธิภาพยังคงได้รับการปรับปรุงอย่างต่อเนื่อง และผลการประหยัดพลังงานมีความสำคัญ แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนประสิทธิภาพสูงและแบตเตอรี่นิกเกิลไฮโดรเจนจะมาแทนที่แบตเตอรี่ตะกั่วกรดแบบเดิม ระบบขับเคลื่อนไฟฟ้าแบบบูรณาการที่มีประสิทธิภาพมาแทนที่มอเตอร์กระแสตรงแบบเดิม การประยุกต์ใช้ระบบเสริมไฟฟ้าอย่างแพร่หลายได้ปรับปรุงประสิทธิภาพการใช้พลังงานและประสิทธิภาพของยานพาหนะของยานพาหนะทั้งหมด การประยุกต์ใช้ระบบเครือข่ายได้ส่งเสริมการแยกส่วนและความชาญฉลาดของยานพาหนะไฟฟ้า เทคโนโลยีน้ำหนักเบาและเทคโนโลยีความปลอดภัยด้านโครงสร้างไฟฟ้าได้ถูกนำมาใช้กับระบบ

ตั้งแต่ปี 2009 จีนได้เริ่มดำเนินการวิจัยและพัฒนายานพาหนะไฟฟ้าบริสุทธิ์เพิ่มมากขึ้น ตั้งแต่รถยนต์ขนาดเล็กที่ใช้ไฟฟ้าบริสุทธิ์ไปจนถึงรถเก๋งไฟฟ้าบริสุทธิ์ รถโดยสารไฟฟ้าบริสุทธิ์ และยานพาหนะพิเศษที่ใช้พลังงานไฟฟ้าล้วน มีการเปิดตัวต้นแบบผลิตภัณฑ์อย่างต่อเนื่อง ผู้ผลิตรถยนต์แบบดั้งเดิมกำลังเตรียมที่จะเปลี่ยนแปลง ยานพาหนะไฟฟ้าขนาดเล็ก บริษัทชิ้นส่วนรถยนต์ และแม้แต่บริษัทอื่นๆ ที่ไม่เกี่ยวข้องกับอุตสาหกรรมยานยนต์ มักจะลงทุนหลายสิบหรือหลายร้อยล้านหยวน และการสาธิตรถยนต์ไฟฟ้าบริสุทธิ์ก็มีการดำเนินไปอย่างกว้างขวางในสถานที่ต่างๆ การพัฒนาอุตสาหกรรมของยานพาหนะไฟฟ้าบริสุทธิ์ได้ก่อให้เกิดความเจริญรุ่งเรืองในประเทศจีน

4. รถยนต์ไฟฟ้าเซลล์เชื้อเพลิง (FCEV)

รถยนต์ไฟฟ้าเซลล์เชื้อเพลิงเป็นยานพาหนะที่ใช้ไฮโดรเจนและออกซิเจนในอากาศเพื่อสร้างพลังงานไฟฟ้าผ่านปฏิกิริยาเคมีไฟฟ้าในเซลล์เชื้อเพลิงภายใต้การกระทำของตัวเร่งปฏิกิริยา และทำหน้าที่เป็นแหล่งพลังงานหลักในการขับเคลื่อนยานพาหนะ ระบบไฟฟ้าส่วนใหญ่ประกอบด้วยเครื่องยนต์เซลล์เชื้อเพลิง ถังเชื้อเพลิง (ขวดไฮโดรเจน) มอเตอร์ไฟฟ้า/เครื่องกำเนิดไฟฟ้า แบตเตอรี่พลังงาน ฯลฯ โดยจะใช้การผลิตพลังงานจากเซลล์เชื้อเพลิงเป็นแหล่งพลังงานหลักและขับเคลื่อนยานพาหนะผ่านมอเตอร์ .

คุณสมบัติหลักของยานพาหนะไฟฟ้าเซลล์เชื้อเพลิง: ประสิทธิภาพการแปลงพลังงานสูง ประสิทธิภาพการแปลงพลังงานของเซลล์เชื้อเพลิงสามารถสูงถึง 60% ถึง 80% ซึ่งเป็น 2 ถึง 3 เท่าของเครื่องยนต์สันดาปภายใน ไม่มีการปล่อยมลพิษและไม่มีมลภาวะต่อสิ่งแวดล้อม เชื้อเพลิงของเซลล์เชื้อเพลิงคือไฮโดรเจนและออกซิเจน และผลิตภัณฑ์คือน้ำสะอาด เชื้อเพลิงไฮโดรเจนมาจากแหล่งต่างๆ มากมายและสามารถหาได้จากแหล่งพลังงานหมุนเวียน และไม่ต้องใช้เชื้อเพลิงปิโตรเลียม

ปัจจุบันโมเดลการวิจัยและพัฒนารถยนต์เซลล์เชื้อเพลิงดำเนินการโดยภาคอุตสาหกรรม สถาบันการศึกษา และสถาบันวิจัยภายใต้การนำของรัฐบาล และมีความร่วมมือข้ามชาติดำเนินไปทั่วโลก การดำเนินการตามแผนการวิจัยระดับชาติที่สำคัญและโครงการวิจัยและพัฒนาแบบร่วมมือได้ส่งเสริมกระบวนการวิจัยและพัฒนาเซลล์เชื้อเพลิงและยานพาหนะเซลล์เชื้อเพลิงทั่วโลกอย่างมาก เมื่อเร็วๆ นี้ รถยนต์เซลล์เชื้อเพลิงที่เพิ่งเปิดตัวในโลกได้แสดงให้เห็นถึงประสิทธิภาพที่ยอดเยี่ยม และมีความก้าวหน้าอย่างมากในด้านความน่าเชื่อถือของยานพาหนะ การควบคุมต้นทุน และด้านอื่นๆ