Analyse de la classification des véhicules électriques
et caractéristiques techniques
Les véhicules électriques sont des véhicules alimentés par des batteries ou d’autres sources d’énergie renouvelables, contrairement aux véhicules traditionnels à moteur à combustion interne, qui dépendent de piles à combustible ou de moteurs électriques pour fournir de l’énergie. Selon l'état technique actuel et les principes de conduite des véhicules, les véhicules électriques peuvent être divisés en trois types : les véhicules électriques purs (BEV), les véhicules électriques à pile à combustible et les véhicules électriques hybrides (HEV).
1. Véhicule électrique à batterie (BEV)
Les véhicules électriques purs présentent les avantages de zéro émission, d’un faible bruit, d’une structure simple et d’une technologie mature. Ce sont des véhicules entièrement alimentés par des batteries et entraînés par des moteurs. L'énergie motrice des moteurs du véhicule provient de batteries rechargeables embarquées ou d'autres dispositifs de stockage d'énergie (y compris les batteries d'alimentation). , supercondensateur, batterie à volant, etc.).
L'énergie des véhicules utilise actuellement principalement des batteries de puissance, notamment des batteries au plomb, des batteries nickel-hydrogène, des batteries nickel-cuivre, des batteries sodium-soufre, des batteries carpe-ion, des batteries zinc-air, etc.
(1) Principe et composition du système de véhicule électrique pur
Les véhicules purement électriques sont généralement propulsés par des moteurs. L’énergie électrique motrice des moteurs électriques provient de batteries rechargeables embarquées ou d’autres dispositifs de stockage d’énergie. L'énergie embarquée fournit de l'énergie électrique au moteur d'entraînement via le dispositif de conversion de puissance (contrôleur de moteur) et l'entraîne à fonctionner. Le moteur d'entraînement est entraîné par le dispositif de transmission. Les roues tournent pour déplacer la voiture.
Les véhicules électriques purs sont principalement composés d’un système d’alimentation électrique, d’un système d’entraînement électrique, d’un système auxiliaire, d’une carrosserie et d’un châssis.
(2) Types de véhicules purement électriques
Une seule batterie est utilisée comme source d'alimentation du véhicule : l'énergie spécifique et la puissance spécifique de la batterie sont faibles, et le poids et le volume de la batterie sont importants.
Installation d'une source d'alimentation auxiliaire : L'installation d'une source d'alimentation auxiliaire (supercondensateur, groupe électrogène, énergie solaire, etc.) sur un véhicule électrique pur peut améliorer les performances de démarrage du véhicule électrique pur et augmenter l'autonomie.
(3) Principe de fonctionnement des véhicules électriques purs
Les véhicules électriques purs utilisent l’énergie de la batterie pour entraîner le moteur électrique afin de faire avancer les roues. L’itinéraire du flux d’énergie est le suivant : batterie → régulateur de puissance → moteur électrique → système de transmission de puissance → roue motrice. Parmi eux, la batterie fournit du courant, qui est transmis au moteur électrique après avoir traversé le régulateur de puissance. Le moteur électrique fournit un couple qui entraîne les roues via le dispositif de transmission pour réaliser la conduite du véhicule.
2. Véhicule électrique à pile à combustible (FCEV)
Par rapport aux véhicules électriques traditionnels, le processus de réaction chimique des piles à combustible ne produit pas de produits nocifs et présente les avantages d'un rendement élevé, de l'absence de pollution, de zéro émission et de l'absence de bruit. Les véhicules à pile à combustible utilisent généralement de l'hydrogène, du méthanol, etc. comme carburant et génèrent de l'énergie électrique par des réactions chimiques pour entraîner le moteur. L'énergie mécanique générée par le moteur est transmise aux roues motrices via un dispositif de transmission à vitesse variable, entraînant ainsi le véhicule.
(1) Structure de base des véhicules à pile à combustible
Un véhicule à pile à combustible (hybride hydrogène-électrique) se compose d'une pile à combustible, d'un moteur de traction électrique, d'un DCDC, d'un système thermique (refroidissement), d'un bloc de batteries et d'un port d'hydrogénation. Il est composé de sous-systèmes tels que le remplissage de carburant, le réservoir de carburant (hydrogène), la transmission, le contrôleur électronique de puissance et la batterie auxiliaire.
Les véhicules électriques à pile à combustible et les véhicules électriques ordinaires ont fondamentalement la même structure de propulsion électrique. Les véhicules à pile à combustible sont composés de quatre modules de base : le système d'alimentation, le châssis, le système électronique automobile et la carrosserie. Le système d’alimentation fournit de l’énergie au véhicule via le système de pile à combustible et le moteur électrique.
Selon différentes formes d'entraînement, il peut être divisé en entraînement à pile à combustible pure et entraînement hybride ;
Selon les différentes sources d'énergie, il peut être divisé en deux types : l'hydrogène pur monté sur véhicule et le reformage de carburant ;
Selon la proportion de la puissance fournie par la pile à combustible par rapport à la demande de puissance totale du véhicule, elle peut être divisée en deux types : le type hybride énergétique et le type hybride électrique.
(2) Principe de fonctionnement des véhicules à pile à combustible
Le cœur d'un véhicule à pile à combustible, la pile à combustible, fournit un conteneur qui accélère la réaction électrochimique de l'hydrogène et de l'oxygène, convertissant l'énergie libérée lors de la réaction chimique de l'hydrogène et de l'oxygène en énergie électrique. Dans un véhicule à pile à combustible, la pile à combustible et la batterie fonctionnent ensemble pour fournir de l'énergie au moteur, qui à son tour alimente le véhicule et entraîne le véhicule. Pour la batterie, c’est la source d’énergie elle-même. Pour la pile à combustible, sa source d’énergie est l’hydrogène, et sa méthode de stockage courante actuelle consiste à utiliser des réservoirs de stockage d’hydrogène à haute pression.
(3) Les véhicules à pile à combustible surmontent les difficultés
Catalyseur : Les piles à combustible doivent utiliser des catalyseurs de réaction pour produire de l'électricité, et le platine, un métal rare qui constitue le catalyseur, est cher et dispose de réserves limitées. Par conséquent, le développement de nouveaux catalyseurs est la clé pour affecter directement le développement des véhicules électriques à pile à combustible.
Source et stockage du carburant : Les piles à combustible à hydrogène nécessitent de l’hydrogène. L’hydrogène lui-même n’a aucun support de chaîne industrielle. La fabrication, le transport, le stockage et le ravitaillement en carburant sont extrêmement peu pratiques, coûteux et dangereux. Comparés aux véhicules à carburant et aux véhicules électriques, les véhicules automobiles à pile à combustible à hydrogène sont moins matures.
3. Véhicule électrique hybride (HEV)
Selon les recommandations du Comité technique sur les véhicules électriques de la Commission internationale sur les systèmes électromécaniques, les véhicules électriques hybrides font référence aux véhicules qui utilisent deux ou plusieurs sources d'énergie par accumulateurs ou convertisseurs comme énergie motrice, dont au moins deux peuvent fournir de l'énergie électrique. Appelé véhicule électrique hybride. Habituellement, les modèles qui mélangent l'alimentation d'un moteur à combustion interne et d'une batterie sont appelés véhicules électriques hybrides, c'est-à-dire des modèles qui utilisent un carburant traditionnel avec un moteur électrique et un générateur, et le moteur électrique sert de puissance auxiliaire du moteur pour améliorer la vitesse à basse vitesse. puissance de sortie et consommation de carburant.
Selon que le véhicule nécessite ou non une prise de charge externe pour la recharge, les véhicules électriques hybrides peuvent être divisés en véhicules hybrides rechargeables et véhicules hybrides non rechargeables. Les véhicules électriques hybrides peuvent être divisés en véhicules série, parallèles, hybrides et hybrides composés en fonction des caractéristiques structurelles du système électrique.
(1) Véhicule électrique hybride de série (SHEV)
L’énergie mécanique produite par le moteur du véhicule électrique hybride en série (SHEV) est d’abord convertie en énergie électrique via le générateur. Une partie de l’énergie électrique convertie est utilisée pour charger la batterie et l’autre partie est utilisée pour entraîner les roues via le moteur d’entraînement et le dispositif de transmission.
La structure d'un véhicule hybride de série est simple et son système d'alimentation se compose de trois sous-unités de puissance : le moteur, le générateur et le moteur électrique.
Le principe de fonctionnement d'un véhicule hybride en série : le moteur entraîne le générateur pour produire de l'électricité, et l'énergie électrique est transmise à la batterie ou au moteur électrique via le contrôleur, et le moteur électrique entraîne le véhicule via le mécanisme de transmission. Lorsque la charge est faible, le moteur électrique entraîne les roues ; lorsque la charge est importante, le moteur entraîne le générateur pour produire de l'électricité et entraîner le moteur.
(2) Véhicule électrique hybride parallèle (PHEV)
Le moteur du véhicule électrique hybride parallèle (PHEV) et le moteur électrique sont utilisés pour entraîner les roues, et leur puissance est transmise aux roues en parallèle. Le véhicule sélectionne ces deux puissances en fonction des conditions de travail actuelles.
Le moteur et le moteur électrique entraînent généralement les roues via différents embrayages, et il existe trois modes de fonctionnement : moteur seul, système d'entraînement électrique seul et entraînement hybride moteur + système d'entraînement électrique. Lorsque la puissance fournie par le moteur est supérieure à la puissance motrice requise par le véhicule, ou lorsque le véhicule freine, le système d'entraînement électrique fonctionne à l'état générateur pour charger la batterie.
Le moteur d'un véhicule hybride parallèle peut entraîner directement les roues via le mécanisme de transmission, qui est plus proche du système d'entraînement traditionnel du véhicule. La perte d'efficacité mécanique est similaire à celle des véhicules ordinaires et elle est largement utilisée.
(3) Véhicule électrique hybride série-parallèle (SPHEV)
Un véhicule électrique hybride (série-parallèle) (SPHEV) combine un système hybride en série et un système hybride parallèle, dans le but de maximiser les avantages des deux systèmes et d'ajouter de la puissance mécanique par rapport à la transmission en série ; par rapport au type parallèle, la voie de transmission de l'énergie électrique est augmentée.
Le système hybride dispose de deux moteurs électriques. Selon les conditions de conduite, le moteur électrique peut être entraîné seul ou le moteur électrique + moteur peut être entraîné conjointement. De plus, en cas de besoin, le système peut également générer de l’électricité via un générateur tout en entraînant les roues.