Elektrikli Araç Sınıflandırmasının Analizi
ve Teknik Özellikler
Elektrikli araçlar, güç sağlamak için yakıt hücrelerine veya elektrik motorlarına dayanan geleneksel içten yanmalı motorlu araçların aksine, pillerle veya diğer yenilenebilir enerji kaynaklarıyla çalışan araçlardır. Mevcut teknik duruma ve araç sürüş prensiplerine göre elektrikli araçlar üç tipe ayrılabilir: saf elektrikli araçlar (BEV), yakıt hücreli elektrikli araçlar ve hibrit elektrikli araçlar (HEV).
1. Akülü Elektrikli Araç (BEV)
Saf elektrikli araçlar sıfır emisyon, düşük gürültü, basit yapı ve olgun teknoloji gibi avantajlara sahiptir. Tamamen akülerden beslenen ve motorlarla tahrik edilen araçlardır. Araç motorlarının sürüş enerjisi, araçtaki şarj edilebilir pillerden veya diğer enerji depolama cihazlarından (güç pilleri dahil) gelir. , süper kapasitör, volan aküsü vb.).
Araç enerjisinde şu anda kurşun asitli piller, nikel-hidrojen piller, nikel-bakır piller, sodyum-kükürt piller, sazan iyon piller, çinko-hava piller vb. dahil olmak üzere esas olarak güç pilleri kullanılmaktadır.
(1) Saf elektrikli araç sisteminin prensibi ve bileşimi
Saf elektrikli araçlar genellikle motorlarla çalıştırılır. Elektrik motorlarını çalıştıran elektrik enerjisi, yerleşik şarj edilebilir pillerden veya diğer enerji depolama cihazlarından gelir. Yerleşik enerji, güç dönüştürme cihazı (motor kontrol cihazı) aracılığıyla tahrik motoruna elektrik enerjisi sağlar ve onu çalıştırır. Tahrik motoru iletim cihazı tarafından tahrik edilir. Arabayı hareket ettirmek için tekerlekler döner.
Saf elektrikli araçlar esas olarak güç kaynağı sistemi, elektrikli tahrik sistemi, yardımcı sistem, gövde ve şasiden oluşur.
(2) Tamamen elektrikli araç türleri
Aracın güç kaynağı olarak tek bir akü kullanılıyor: Akünün özgül enerjisi ve özgül gücü düşük, akü paketinin ağırlığı ve hacmi büyük.
Yardımcı bir güç kaynağının kurulması: Tamamen elektrikli bir araca yardımcı bir güç kaynağının (süper kapasitör, jeneratör seti, güneş enerjisi vb.) takılması, tamamen elektrikli aracın çalıştırma performansını iyileştirebilir ve sürüş menzilini artırabilir.
(3) Saf elektrikli araçların çalışma prensibi
Saf elektrikli araçlar, tekerlekleri ileri doğru hareket ettirmek üzere elektrik motorunu çalıştırmak için bataryanın enerjisini kullanır. Enerji akış rotası şu şekildedir: akü → güç regülatörü → elektrik motoru → güç iletim sistemi → tahrik tekerleği. Bunların arasında pil, güç regülatöründen geçtikten sonra elektrik motoruna gönderilen akımı sağlar. Elektrik motoru, aracın sürüşünü gerçekleştirmek için tekerlekleri iletim cihazından geçiren torku sağlar.
2. Yakıt Hücreli Elektrikli Araç (FCEV)
Geleneksel elektrikli araçlarla karşılaştırıldığında, yakıt hücrelerinin kimyasal reaksiyon süreci zararlı ürünler üretmez ve yüksek verimlilik, kirlilik, sıfır emisyon ve gürültü olmaması gibi avantajlara sahiptir. Yakıt hücreli araçlar genellikle yakıt olarak hidrojen, metanol vb. kullanır ve motoru çalıştırmak için kimyasal reaksiyonlar yoluyla elektrik enerjisi üretir. Motor tarafından üretilen mekanik enerji, değişken hızlı aktarım cihazı aracılığıyla tahrik tekerleklerine iletilir ve böylece araç hareket ettirilir.
(1) Yakıt hücreli araçların temel yapısı
Bir yakıt hücreli araç (hidrojen-elektrik hibrit), bir Yakıt Hücresi Yığını, bir Elektrikli Çekiş Motoru, bir DCDC, bir Termal Sistem (soğutma), bir Pil Paketi ve bir hidrojenasyon portundan oluşur. Yakıt Doldurucu, Yakıt Tankı (hidrojen), Şanzıman, Güç Elektroniği Kontrol Cihazı ve Yardımcı Akü gibi alt sistemlerden oluşur.
Yakıt hücreli elektrikli araçlar ve sıradan elektrikli araçlar temelde aynı elektrikli tahrik yapısına sahiptir. Yakıt hücreli araçlar dört temel modülden oluşur: güç sistemi, şasi, otomotiv elektronik sistemi ve gövde. Güç sistemi, yakıt hücresi sistemi ve elektrik motoru aracılığıyla araca güç sağlar.
Farklı tahrik biçimlerine göre saf yakıt hücresi tahriki ve hibrit tahrik olarak ikiye ayrılabilir;
Farklı enerji kaynaklarına göre iki türe ayrılabilir: araca monteli saf hidrojen ve yakıt reformasyonu;
Yakıt hücresinin sağladığı gücün aracın toplam güç talebine oranına göre enerji hibrit tipi ve güç hibrit tipi olmak üzere iki tipe ayrılabilir.
(2) Yakıt hücreli araçların çalışma prensibi
Yakıt hücreli bir aracın kalbi olan yakıt hücresi yığını, hidrojen ve oksijenin elektrokimyasal reaksiyonunu hızlandıran, hidrojen ve oksijenin kimyasal reaksiyonunda açığa çıkan enerjiyi elektrik enerjisine dönüştüren bir kap sağlar. Yakıt hücreli bir araçta, yakıt hücresi yığını ve akü, motora enerji sağlamak için birlikte çalışır, bu da araca güç sağlar ve aracı çalıştırır. Pil için enerji kaynağının kendisidir. Yakıt hücresi yığınının enerji kaynağı hidrojendir ve mevcut yaygın depolama yöntemi, yüksek basınçlı hidrojen depolama tanklarının kullanılmasıdır.
(3) Yakıt hücreli araçlar zorlukların üstesinden gelir
Katalizör: Yakıt hücrelerinin elektrik üretmek için reaksiyon katalizörleri kullanması gerekir ve katalizörü oluşturan nadir metal platin pahalıdır ve rezervleri azdır. Bu nedenle yeni katalizörlerin geliştirilmesi, yakıt hücreli elektrikli araçların gelişimini doğrudan etkilemenin anahtarıdır.
Yakıtın kaynağı ve depolanması: Hidrojen yakıt hücreleri hidrojen gerektirir. Hidrojenin kendisinin endüstriyel zincir desteği yoktur. Üretim, nakliye, depolama ve yakıt ikmali son derece zahmetli, maliyetli ve tehlikelidir. Yakıtlı araçlar ve elektrikli araçlarla karşılaştırıldığında Otomobiller, hidrojen yakıt hücreli araçlar daha az olgunlaşmıştır.
3. Hibrit Elektrikli Araç (HEV)
Uluslararası Elektromekanik Sistemler Komisyonu'na bağlı Elektrikli Araçlar Teknik Komitesi'nin tavsiyelerine göre hibrit elektrikli araçlar, sürüş enerjisi olarak iki veya daha fazla akümülatör enerji kaynağı veya dönüştürücü kullanan ve bunlardan en az ikisi elektrik enerjisi sağlayabilen araçları ifade ediyor. Hibrit elektrikli araç denir. Genellikle içten yanmalı motor ile akü gücünü karıştıran modellere hibrit elektrikli araç adı verilir, yani geleneksel yakıtı bir elektrik motoru ve bir jeneratörle kullanan modellerdir ve elektrik motoru, düşük hızı iyileştirmek için motorun yardımcı gücü olarak görev yapar. güç çıkışı ve yakıt tüketimi.
Aracın şarj için harici bir şarj fişine ihtiyaç duyup duymadığına bağlı olarak hibrit elektrikli araçlar, fişli hibrit araçlar ve fişsiz hibrit araçlar olarak ikiye ayrılabilir. Hibrit elektrikli araçlar, güç sisteminin yapısal özelliklerine göre seri, paralel, hibrit ve bileşik hibrit araçlara ayrılabilir.
(1) Serisi Hibrit Elektrikli Araç (SHEV)
Seri hibrit elektrikli araç (SHEV) motorunun mekanik enerji çıkışı, öncelikle jeneratör aracılığıyla elektrik enerjisine dönüştürülür. Dönüştürülen elektrik enerjisinin bir kısmı aküyü şarj etmek için kullanılır, diğer kısmı ise tahrik motoru ve aktarım cihazı aracılığıyla tekerlekleri tahrik etmek için kullanılır.
Seri hibrit aracın yapısı basittir ve güç sistemi üç güç alt biriminden oluşur: motor, jeneratör ve elektrik motoru.
Seri hibrit aracın çalışma prensibi: Motor, elektrik üretmek için jeneratörü çalıştırır ve elektrik enerjisi, kontrolör aracılığıyla aküye veya elektrik motoruna iletilir ve elektrik motoru, aktarma mekanizması aracılığıyla aracı çalıştırır. Yük küçük olduğunda elektrik motoru tekerlekleri tahrik eder; Yük büyük olduğunda motor, elektrik üretmek ve motoru çalıştırmak için jeneratörü çalıştırır.
(2) Paralel Hibrit Elektrikli Araç (PHEV)
Tekerlekleri tahrik etmek için hem paralel hibrit elektrikli araç (PHEV) motoru hem de elektrik motoru kullanılıyor ve bunların gücü tekerleklere paralel olarak iletiliyor. Araç bu iki güç çıkışını mevcut çalışma koşullarına göre seçer.
Motor ve elektrik motoru genellikle tekerlekleri farklı kavramalar aracılığıyla tahrik eder ve üç çalışma modu vardır: tek başına motor, yalnızca elektrikli tahrik sistemi ve motor + elektrikli tahrik sistemi hibrit tahrik. Motorun sağladığı güç, aracın ihtiyaç duyduğu sürüş gücünden daha fazla olduğunda veya araç fren yaparken, elektrikli sürüş sistemi aküyü şarj etmek için jeneratör durumunda çalışır.
Paralel hibrit bir aracın motoru, geleneksel araç tahrik sistemine daha yakın olan aktarma mekanizması aracılığıyla tekerlekleri doğrudan tahrik edebilir. Mekanik verim kaybı sıradan araçlardakine benzer ve yaygın olarak kullanılmaktadır.
(3) Seri-paralel Hibrit Elektrikli Araç (SPHEV)
Hibrit (seri-paralel) hibrid elektrikli araç (SPHEV), her iki sistemin avantajlarını en üst düzeye çıkarmak ve seri iletim yoluna kıyasla mekanik güç eklemek amacıyla bir seri hibrid sistemi ve paralel hibrid sistemi birleştirir; paralel tiple karşılaştırıldığında elektrik enerjisinin iletim yolu artar.
Hibrit sistemde iki adet elektrik motoru bulunuyor. Sürüş koşullarına bağlı olarak elektrik motoru tek başına çalıştırılabileceği gibi elektrik motoru + motor birlikte de çalıştırılabilir. Üstelik sistem, ihtiyaç duyulduğunda tekerlekleri hareket ettirirken jeneratör aracılığıyla da elektrik üretebiliyor.