Technologie de base d'une voiture purement électrique

Le développement des véhicules électriques doit résoudre quatre technologies clés : la technologie des batteries, la technologie d’entraînement et de contrôle des moteurs, la technologie des véhicules électriques et la technologie de gestion de l’énergie.
Technologie des batteries Les batteries sont la source d'énergie des véhicules électriques, mais elles constituent également un facteur clé limitant le développement de ces véhicules. Les principaux indicateurs de performance des batteries de véhicules électriques sont l'énergie spécifique (E), la densité énergétique (Ed), la puissance spécifique (P), la durée de vie (L) et le coût (C). Pour que les véhicules électriques puissent concurrencer les véhicules à carburant, la clé est de développer des batteries à haut rendement avec une énergie spécifique élevée, une puissance spécifique élevée et une longue durée de vie.
Jusqu'à présent, les batteries des véhicules électriques ont été développées sur 3 générations et ont fait des progrès révolutionnaires. La première génération est celle des batteries plomb-acide, actuellement principalement des batteries plomb-acide à commande par soupape (VRLA), en raison de leur énergie spécifique plus élevée, de leur faible prix et de leur taux de décharge élevé, ce qui en fait la seule batterie produite en série pour les véhicules électriques. La deuxième génération est celle des batteries alcalines, principalement des batteries au nickel-cadmium (NJ-Cd), au nickel-hydrure métallique (Ni-MH), au sodium-soufre (Na/S), au lithium-ion (Li-ion) et au zinc-air (Zn/Air) et d'autres batteries, leur énergie spécifique et leur puissance spécifique étant supérieures à celles des batteries plomb-acide, ce qui améliore considérablement les performances énergétiques et l'autonomie des véhicules électriques, mais leur prix est plus élevé que celui des batteries plomb-acide. La troisième génération est une batterie à pile à combustible. Les piles à combustible convertissent directement l'énergie chimique du carburant en énergie électrique, avec une efficacité de conversion d'énergie élevée, supérieure à l'énergie et à la puissance, et peuvent contrôler le processus de réaction, le processus de conversion d'énergie peut être continu, c'est donc une batterie automobile idéale, mais elle est encore en phase de développement, et certaines technologies clés doivent être percées.
Le moteur électrique et sa technologie de contrôle sont les composants clés des véhicules électriques. Pour que les véhicules électriques aient de bonnes performances, le moteur d'entraînement doit avoir une large plage de vitesse, une vitesse élevée, un couple de démarrage important, une petite taille, une petite masse, un rendement élevé et des caractéristiques de freinage dynamique et de retour d'énergie. À l'heure actuelle, les moteurs de véhicules électriques comprennent principalement les moteurs à courant continu (DCM), les moteurs à induction (IM), les moteurs sans balais à aimant permanent (PMBLM) et les moteurs à réluctance commutée (SRM).
Ces dernières années, presque tous les véhicules électriques entraînés par des moteurs à induction ont adopté le contrôle vectoriel et le contrôle direct du couple. En raison du moyen de contrôle direct du couple, de la structure simple, des excellentes performances de contrôle et de la réponse dynamique rapide, il est très adapté au contrôle des véhicules électriques. Les véhicules électriques développés aux États-Unis et en Europe utilisent principalement ce moteur électrique. Le moteur sans balai à aimant permanent peut être divisé en système de moteur à courant continu sans balai entraîné par une onde carrée (BLDCM) et système de moteur à courant continu sans balai entraîné par une onde sinusoïdale (PMSM), ils ont une densité de puissance élevée et leur mode de contrôle est fondamentalement le même que le moteur à induction, il a donc été largement utilisé dans les véhicules électriques. Le moteur PMSM a une densité énergétique et une efficacité élevées, une petite taille, une faible inertie et une réponse rapide, ce qui est très adapté au système d'entraînement des véhicules électriques et a des perspectives d'application. À l'heure actuelle, les véhicules électriques développés au Japon utilisent principalement ce moteur électrique.
Le moteur à réluctance commutée (SRM) présente les avantages d'un fonctionnement simple et fiable, efficace dans une large plage de vitesse et de couple, d'un contrôle flexible, d'un fonctionnement à quatre quadrants, d'une vitesse de réponse rapide et d'un faible coût. Dans la pratique, on constate que le SRM présente certains inconvénients tels qu'une grande fluctuation de couple, un bruit important et la nécessité d'un détecteur de position.
Avec le développement des moteurs et des systèmes d'entraînement, le système de contrôle tend à être intelligent et numérique. Le contrôle à structure variable, le contrôle flou, le réseau neuronal, le contrôle adaptatif, le contrôle expert, l'algorithme génétique et d'autres technologies de contrôle intelligent non linéaire seront utilisés individuellement ou combinés dans le système de contrôle du moteur du véhicule électrique.
Technologie des véhicules électriques Les véhicules électriques sont des produits complets de haute technologie. En plus des batteries et des moteurs, la carrosserie elle-même contient également de nombreuses technologies. Certaines mesures d'économie d'énergie qui améliorent la capacité de stockage d'énergie des batteries sont également faciles à réaliser. L'utilisation de matériaux légers tels que le magnésium, l'aluminium, l'acier de haute qualité et les matériaux composites optimise la structure et permet de réduire la masse de la voiture elle-même de 30 %. Récupération d'énergie au freinage, en descente et au ralenti. Le pneu radial haute pression en matériau retardateur à haute élasticité peut réduire la résistance au roulement du véhicule de 50 %. La carrosserie de la voiture, en particulier le bas de la voiture, est plus profilée, ce qui permet de réduire la résistance à l'air de la voiture de 50 %.
Technologie de gestion de l'énergie La batterie est la source d'énergie de stockage d'énergie du véhicule électrique. Afin d'obtenir de très bonnes caractéristiques de puissance, les véhicules électriques doivent avoir une énergie élevée, une longue durée de vie et une batterie de grande puissance comme source d'énergie. Afin que les véhicules électriques aient de bonnes performances de travail, il est nécessaire de gérer systématiquement la batterie.
Le système de gestion de l'énergie est le cœur intelligent du véhicule électrique. Un véhicule électrique bien conçu, en plus de bonnes propriétés mécaniques, des performances de propulsion électrique, de la sélection de la source d'énergie appropriée (c'est-à-dire la batterie), doit également disposer d'un ensemble de coordination des différentes parties fonctionnelles du travail du système de gestion de l'énergie, son rôle est de détecter l'état de charge d'une seule batterie ou d'un seul bloc-batterie, et en fonction d'une variété d'informations de détection, y compris les commandes de force, d'accélération et de décélération, les conditions de conduite sur route, l'état de la batterie, la température ambiante, etc., l'allocation et l'utilisation raisonnables de l'énergie limitée du véhicule ; il est également capable de sélectionner la meilleure méthode de charge en fonction de l'utilisation du bloc-batterie et de l'historique de charge et de décharge pour prolonger la durée de vie de la batterie autant que possible.
Les instituts de recherche des principaux constructeurs automobiles du monde entier mènent des recherches et développent des systèmes de gestion de l'énergie des batteries embarquées pour les véhicules électriques. La quantité d'énergie électrique actuellement stockée dans la batterie du véhicule électrique et le nombre de kilomètres pouvant être parcourus sont des paramètres importants qui doivent être connus dans le fonctionnement des véhicules électriques, et c'est également une fonction importante que le système de gestion de l'énergie des véhicules électriques doit remplir. L'application du système de gestion de l'énergie embarqué du véhicule électrique peut concevoir plus précisément le système de stockage de l'énergie électrique du véhicule électrique, déterminer une structure optimale de stockage et de gestion de l'énergie et améliorer les performances du véhicule électrique lui-même.
La difficulté de la gestion de l’énergie dans les véhicules électriques est de savoir comment construire un modèle mathématique plus précis pour déterminer la quantité d’énergie restante dans chaque batterie en fonction des données historiques collectées à partir de la tension, de la température et du courant de charge et de décharge de chaque batterie.