Tendances de développement futures de la technologie et des matériaux des batteries de véhicules électriques

Feuille de route technologique pour les véhicules électriques

Les véhicules électriques sont des véhicules qui utilisent principalement des batteries comme source d’énergie et sont entraînés entièrement ou partiellement par des moteurs électriques. Ce sont des produits de haute technologie impliquant de multiples disciplines telles que la mécanique, l'électronique, l'électricité et le contrôle par micro-ordinateur. Selon l'état technique actuel et les principes de conduite des véhicules, les véhicules électriques peuvent être divisés en trois types : les véhicules électriques hybrides, les véhicules électriques purs et les véhicules électriques à pile à combustible. Avec les progrès technologiques et le développement d’applications, la classification des véhicules électriques connaîtra également de nouveaux changements. Par exemple, les véhicules électriques rechargeables, en tant que branche, étendent progressivement leur influence et deviendront bientôt une force importante dans l'histoire du développement des véhicules électriques.

1. Véhicule électrique hybride (HEV)

Au cours des dix dernières années, en raison d'une technologie relativement mature et d'effets évidents en matière d'économie d'énergie et de protection de l'environnement, les véhicules électriques hybrides se sont développés rapidement et, avec l'encouragement de politiques préférentielles dans divers pays, sont progressivement entrés dans la phase de promotion et d'application commerciales. . Les modèles de véhicules électriques hybrides japonais, représentés par la Prius et la Civic, disposent d'avantages absolus sur le marché et occupent une position dominante sur le plan technologique et sur le marché. Ces dernières années, de grands constructeurs automobiles européens et américains ont également lancé des véhicules hybrides dotés de caractéristiques propres. Le modèle dominé par le Japon est en train de se briser. Il est prévisible que les véhicules électriques hybrides deviendront progressivement la norme parmi les grands constructeurs automobiles d’ici 2 à 3 ans. Modèles concurrents.

Les véhicules électriques hybrides font principalement référence aux véhicules qui ajoutent un système d'alimentation auxiliaire composé d'un moteur électrique et d'une batterie de puissance à un véhicule à moteur à combustion interne traditionnel, et le système effectue l'équilibrage de puissance, le couplage, la régénération et le stockage d'énergie et d'autres fonctions. Selon le degré de couplage électromécanique, la stratégie de commande et les conditions de circulation routière, le taux d'économie de carburant varie de 10 à 40 %.

2. Véhicule électrique hybride rechargeable (PHEV)

Les véhicules électriques rechargeables sont également appelés véhicules électriques hybrides rechargeables en externe. Le véhicule charge la batterie électrique équipée dans le système en se connectant à l'alimentation électrique domestique (110 V/220 V) ou à une alimentation dédiée (380 V/500 V). Après la charge, il ne peut que Le moteur électrique alimenté par batterie est utilisé pour conduire le véhicule électrique en mode électrique pur. Une fois la puissance restante de la batterie rechargeable épuisée, la voiture peut démarrer le moteur à combustion interne et rouler en mode hybride parallèle ou série. Le PHEV réalise un véritable hybride essence-électrique, qui peut être « ravitaillé » ou « chargé ». Il permet une conduite sans émissions avec un kilométrage plus long et est plus propre que la motorisation hybride conventionnelle.

Le PHEV prend en compte les avantages des véhicules électriques purs et des HEV conventionnels. Il s’agit d’un véhicule propre, économe en énergie et facile à utiliser, réalisable à ce stade. Il s’agit d’une solution technique de transition du HEV au BEV. Le point de départ des véhicules hybrides rechargeables est de rouler en mode purement électrique.

3. Véhicule électrique (EV en abrégé)

Un véhicule électrique pur est également appelé véhicule électrique à batterie (BEV). Son système d'alimentation est principalement composé d'une batterie de puissance et d'un moteur électrique. Il obtient de l'énergie du réseau électrique (ou remplace la batterie) et fournit de l'énergie électrique au moteur électrique via la batterie d'alimentation. Conduire la voiture.

Les principaux avantages des véhicules électriques purs sont : zéro émission, faibles vibrations et bruit, efficacité énergétique élevée et possibilité d'utiliser « l'énergie hors pointe » bon marché du réseau électrique pour recharger la nuit, ce qui joue un rôle dans l'atténuation des pointes. et les différences de vallée dans le réseau électrique. Les principaux inconvénients des véhicules électriques purs : premièrement, le coût social de l'investissement dans les infrastructures de recharge est élevé et la vulgarisation des bornes de recharge nécessite un investissement important en capital social ; Deuxièmement, l'autonomie est courte, la batterie électrique est chère et la capacité et la durée de vie de la batterie doivent également être améliorées.

À l'heure actuelle, les véhicules électriques purs ont été commercialisés et appliqués aux États-Unis, au Japon, en Europe et dans d'autres pays et régions, en se concentrant sur les véhicules municipaux spéciaux (véhicules de transport postal, véhicules sanitaires, etc.), les bus fixes, la flotte officielle véhicules et voitures privées et autres domaines. Actuellement, la France se classe parmi les premiers au monde en termes de popularité et de possession de véhicules électriques.

Techniquement, les véhicules électriques purs contemporains présentent les tendances suivantes : la technologie d’intégration et d’optimisation du système électrique continue de s’améliorer et les effets d’économie d’énergie sont significatifs ; les batteries lithium-ion haute performance et les batteries nickel-hydrogène remplacent les batteries plomb-acide traditionnelles ; des systèmes d'entraînement électrique intégrés efficaces remplacent les moteurs à courant continu traditionnels ; l'application généralisée des systèmes auxiliaires électriques a amélioré l'efficacité de l'utilisation de l'énergie et les performances du véhicule dans son ensemble ; l'application de systèmes de réseau a favorisé la modularisation et l'intelligence des véhicules électriques ; la technologie légère et la technologie de sécurité structurelle électrique ont été des applications du système.

Depuis 2009, la Chine a déclenché une recrudescence de la recherche et du développement de véhicules purement électriques. Des mini-voitures purement électriques aux berlines purement électriques, en passant par les bus purement électriques et les véhicules spéciaux purement électriques, les prototypes de produits ont été lancés les uns après les autres. Les constructeurs automobiles traditionnels se préparent à se transformer. Les véhicules légers électriques, les fabricants de pièces automobiles et même d'autres sociétés non liées à l'industrie automobile investissent souvent des dizaines, voire des centaines de millions de yuans, et des démonstrations de véhicules purement électriques sont largement organisées dans divers endroits. L’industrialisation des véhicules purement électriques a marqué le début d’un printemps en Chine.

4. Véhicule électrique à pile à combustible (FCEV)

Un véhicule électrique à pile à combustible est un véhicule qui utilise l'hydrogène et l'oxygène de l'air pour générer de l'énergie électrique par une réaction électrochimique dans une pile à combustible sous l'action d'un catalyseur et sert de source d'énergie principale pour propulser le véhicule. Son système d'alimentation est principalement composé d'un moteur à pile à combustible, d'un réservoir de carburant (bouteille d'hydrogène), d'un moteur/générateur électrique, d'une batterie de puissance, etc. Il utilise la production d'énergie par pile à combustible comme principale source d'énergie et entraîne le véhicule via le moteur. .

Les principales caractéristiques des véhicules électriques à pile à combustible : un rendement de conversion énergétique élevé. L'efficacité de conversion énergétique des piles à combustible peut atteindre 60 à 80 %, soit 2 à 3 fois celle des moteurs à combustion interne ; zéro émission et aucune pollution de l’environnement. Le combustible de la pile à combustible est de l’hydrogène et de l’oxygène, et le produit est de l’eau propre ; Le carburant hydrogène provient d’un large éventail de sources et peut être obtenu à partir de sources d’énergie renouvelables et ne dépend pas du carburant pétrolier.

Le modèle de recherche et développement des véhicules à pile à combustible est actuellement mené par l'industrie, le monde universitaire et les instituts de recherche sous la direction du gouvernement, et une coopération transnationale est activement menée dans le monde entier. La mise en œuvre de grands plans de recherche nationaux et de projets coopératifs de R&D a grandement favorisé le processus mondial de recherche et de développement de piles à combustible et de véhicules à pile à combustible. Récemment, les véhicules à pile à combustible récemment lancés dans le monde ont montré d'excellentes performances et ont fait de grands progrès en termes de fiabilité des véhicules, de contrôle des coûts et d'autres aspects.