Automobile Nouvelle Énergie
Aug 08, 2023
Introduction
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Les véhicules à énergie nouvelle font référence aux véhicules qui utilisent des carburants de véhicule non conventionnels comme source d'énergie (ou qui utilisent des carburants de véhicule conventionnels ou de nouveaux dispositifs d'alimentation embarqués), intègrent des technologies avancées dans le contrôle de la puissance et la conduite du véhicule et forment des principes techniques avancés, de nouvelles technologies et de nouvelles structures. .
Les véhicules à énergies nouvelles comprennent les véhicules électriques purs, les véhicules électriques à autonomie étendue, les véhicules électriques hybrides, les véhicules électriques à pile à combustible, les véhicules à moteur à hydrogène, etc.
Les types
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Les véhicules à énergies nouvelles comprennent les véhicules électriques purs, les véhicules électriques à autonomie étendue, les véhicules électriques hybrides, les véhicules électriques à pile à combustible, les véhicules à moteur à hydrogène, etc.
Véhicule électrique à batterie
Les véhicules électriques à batterie (BEV) sont un type de véhicule qui utilise une seule batterie comme source d’énergie de stockage d’énergie. Il utilise la batterie comme source d'énergie de stockage d'énergie, fournissant de l'électricité au moteur électrique via la batterie, entraînant le moteur à fonctionner et conduisant ainsi le véhicule. Les batteries rechargeables des véhicules électriques purs comprennent principalement les batteries au plomb, les batteries nickel-cadmium, les batteries nickel-hydrogène et les batteries lithium-ion, qui peuvent fournir de l'énergie pure aux véhicules électriques. Dans le même temps, les véhicules électriques purs stockent également de l’énergie électrique via des batteries, ce qui fait fonctionner le moteur et permet au véhicule de fonctionner normalement.
Véhicule électrique hybride
Un véhicule électrique hybride (HEV) est un véhicule composé d'au moins deux systèmes à entraînement unique pouvant fonctionner simultanément. La puissance motrice d'un véhicule électrique hybride dépend principalement de l'état de conduite du véhicule : l'un est fourni par un système de propulsion unique ; Le deuxième type est fourni conjointement via plusieurs systèmes d'entraînement.
Véhicule électrique à pile à combustible
Le véhicule électrique à pile à combustible (FCEV), sous l'action d'un catalyseur, utilise de l'hydrogène, du méthanol, du gaz naturel, de l'essence et d'autres réactifs comme réactifs pour brûler avec l'oxygène de l'air dans la batterie, fournissant ainsi de l'énergie au véhicule. Essentiellement, les véhicules électriques à pile à combustible sont également des véhicules électriques, présentant de nombreuses similitudes en termes de performances et de conception. Ils sont divisés en deux catégories, car les véhicules électriques à pile à combustible convertissent l'hydrogène, le méthanol, le gaz naturel, l'essence et d'autres énergies par des réactions chimiques en électricité, tandis que les véhicules électriques purs dépendent de la recharge pour compléter leur énergie.
Véhicule à hydrogène
Les véhicules à hydrogène (HPV) sont principalement alimentés par des piles à combustible alimentées à l'hydrogène. Les véhicules à hydrogène sont les plus respectueux de l’environnement parmi les véhicules à énergie nouvelle et peuvent atteindre zéro pollution et émissions. Cependant, le coût de production des véhicules à hydrogène est trop élevé. Le coût des véhicules à hydrogène est 20 % plus élevé que celui des véhicules à carburant traditionnels, et le coût des batteries des véhicules à hydrogène est très élevé, ce qui est difficile à appliquer dans la production pratique en raison des conditions de stockage et de transport.
Véhicule électrique à autonomie étendue
Le véhicule électrique à autonomie étendue (EREV) est similaire à un véhicule électrique dans le sens où il fournit de l'énergie cinétique au moteur via la batterie, entraîne le moteur à fonctionner et entraîne ainsi le véhicule à se déplacer. Cependant, le véhicule électrique à autonomie étendue est équipé d'un moteur à essence ou diesel dans la carrosserie, qui peut être utilisé par le conducteur pour reconstituer la batterie du véhicule électrique à autonomie étendue lorsque le niveau de la batterie est faible.
Véhicule à propulsion aérienne
Le véhicule pneumatique (APV), abrégé en véhicule pneumatique, utilise de l'air comprimé à haute pression comme source d'énergie pour convertir l'énergie de pression stockée dans l'air comprimé en d'autres formes d'énergie mécanique, permettant ainsi au véhicule de fonctionner. En théorie, d'autres véhicules fonctionnant au gaz, propulsés par la détente endothermique de l'air liquide et de l'azote liquide, devraient également appartenir à la catégorie des véhicules pneumatiques.
Véhicule de stockage d'énergie à volant d'inertie
Processus de conversion d'une partie de l'énergie cinétique ou de l'énergie potentielle gravitationnelle du véhicule en d'autres formes d'énergie pendant la décélération, la roue libre ou le freinage, et de son stockage dans un volant d'inertie à grande vitesse pour une utilisation dans la propulsion du véhicule. Le volant utilise la lévitation magnétique pour tourner à une vitesse élevée de 70 000 tr/min. En tant que dispositif auxiliaire dans les véhicules hybrides, ses avantages comprennent une efficacité énergétique améliorée, un stockage d'énergie léger et élevé, une réponse rapide d'entrée et de sortie d'énergie, une maintenance réduite et une longue durée de vie. Ses inconvénients incluent le coût élevé et l’impact de l’effet gyroscopique du volant sur la direction du véhicule.
Voiture à supercondensateur
Les supercondensateurs sont des condensateurs qui utilisent le principe des doubles couches. Sous l'action du champ électrique généré par les charges sur les plaques bipolaires des supercondensateurs, des charges opposées se forment à l'interface entre l'électrolyte et l'électrode pour équilibrer le champ électrique interne de l'électrolyte. Ces charges positives et négatives sont disposées dans des positions opposées avec des écarts extrêmement courts entre les charges positives et négatives sur la surface de contact entre deux phases différentes. Cette couche de distribution de charge est appelée double couche, la capacité est donc très grande. L'alimentation hybride composée de supercondensateurs et de batteries peut répondre pleinement aux besoins énergétiques du véhicule pendant la conduite et peut amortir l'impact d'une puissance instantanée élevée sur le système de stockage d'énergie, prolongeant ainsi la durée de vie de la batterie. De plus, les supercondensateurs peuvent se charger instantanément avec des courants élevés, permettant ainsi un retour d’énergie plus efficace.
Source d'énergie
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Depuis le développement des véhicules mondiaux à énergie nouvelle, leurs sources d'énergie comprennent principalement les batteries lithium-ion, les batteries nickel-hydrogène, les batteries plomb-acide et les supercondensateurs, parmi lesquels les supercondensateurs apparaissent principalement sous la forme de sources d'énergie auxiliaires. La raison principale est que ces technologies de batteries ne sont pas encore complètement matures ou présentent des défauts évidents, et qu'il existe de nombreuses différences par rapport aux voitures traditionnelles en termes de coût, de puissance et d'autonomie. C’est également une raison importante pour restreindre le développement de véhicules à énergies nouvelles.
LBatterie acide-acide
Parmi toutes les technologies de batteries, les batteries au plomb ont la plus longue histoire de développement. La batterie utilise du plomb métallique comme électrode négative et de l'oxyde de plomb comme électrode positive. Pendant le processus de décharge de la batterie, du sulfate de plomb est généré aux pôles positif et négatif. L'acide sulfurique sert à la fois de réactif et de produit du processus de réaction dans la solution électrolytique. Au cours de la dernière décennie, la recherche et le développement sur les batteries au plomb se sont principalement concentrés sur l’application des véhicules électriques hybrides.
Batterie Ni-MH
Le fonctionnement des batteries nickel-hydrogène est basé sur la libération et l'absorption de OH - par les anodes d'oxyde de nickel et les anodes à hydrogène métallique. Dans le passé, les batteries nickel-hydrogène étaient considérées comme une bonne option temporaire pour les véhicules électriques, compte tenu des graves problèmes de sécurité associés aux batteries lithium-ion. Cependant, sa densité énergétique de 50-70Wh/kg ne peut pas répondre aux exigences de densité énergétique des véhicules électriques de 150-200Wh/kg. Dans le même temps, la forte proportion de nickel dans les batteries nickel-hydrogène limite leur future baisse de prix. Par conséquent, les batteries nickel-hydrogène ne constituent pas un choix fiable.
Batterie aux ions lithium
Les batteries lithium-ion sont aujourd'hui la technologie de batterie de puissance la plus couramment utilisée dans les véhicules électriques, grâce à leur densité énergétique élevée et à la puissance accrue des batteries individuelles, qui ont conduit au développement d'une qualité et d'une densité inférieures à des prix compétitifs. Actuellement, ces batteries de puissance peuvent fournir aux véhicules électriques une autonomie d’environ 150 kilomètres. Le lithium est inséré dans l’électrode d’une batterie lithium-ion, ce qui signifie que le matériau de l’électrode est porteur d’ions lithium. Des recherches ont montré que la puissance (800-2000W/kg) et la densité énergétique (100-250Wh/kg) des batteries lithium-ion utilisées dans les véhicules électriques ont augmenté.
Supercondensateur
Si la batterie doit fournir à la fois une énergie de stockage à long terme et une puissance d'impulsion à court terme pour le démarrage du moteur ou du véhicule, la conception de la batterie doit alors adopter une solution de compromis. Plus d’électrodes doivent être utilisées dans chaque cellule pour augmenter la surface totale. La distribution accrue du courant sur une plus grande surface d'électrode peut maintenir la chute de tension de la batterie pour répondre aux exigences du système. Si la demande de puissance peut être fournie par d'autres appareils, la batterie peut utiliser des électrodes plus épaisses pour répondre aux besoins de stockage d'énergie à faible grossissement tout en obtenant une meilleure durabilité. Une méthode idéale consiste à utiliser des supercondensateurs pour fournir de l’énergie pulsée, tandis que les batteries assurent uniquement le stockage d’énergie. Les supercondensateurs peuvent être rechargés à un grossissement inférieur pour préparer la prochaine puissance de sortie, ou chargés à l'aide de la récupération d'énergie de freinage. Après avoir été chargée via un supercondensateur, la batterie peut fonctionner dans une large gamme d’états de charge (SOC), car l’énergie nécessaire au démarrage est déjà stockée dans le supercondensateur. La combinaison de batteries et de supercondensateurs nécessite inévitablement un système de charge plus complexe, car les caractéristiques de charge et de décharge des batteries et des supercondensateurs diffèrent considérablement, ce qui entraîne une différence significative dans leur tension de coupure de charge. Par conséquent, il peut être nécessaire d'utiliser un convertisseur DC/DC ou un dispositif de commutation pour contrôler deux appareils sur le même bus DC.
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