新エネルギー自動車
Aug 08, 2023
導入
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新エネルギー車とは、動力源として非従来型の車両燃料を使用し（または従来の車両燃料や新しい車載電源装置を使用し）、車両の出力制御と駆動に先進技術を統合し、先進的な技術原理、新技術、新構造を形成した車両を指します。 。
新エネルギー車には、純粋な電気自動車、長距離電気自動車、ハイブリッド電気自動車、燃料電池電気自動車、水素エンジン自動車などが含まれます。
種類
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新エネルギー車には、純粋な電気自動車、長距離電気自動車、ハイブリッド電気自動車、燃料電池電気自動車、水素エンジン自動車などが含まれます。
バッテリー電気自動車
バッテリー電気自動車 (BEV) は、エネルギー貯蔵電源として単一のバッテリーを使用するタイプの車両です。 エネルギー貯蔵電源としてバッテリーを使用し、バッテリーを介して電気モーターに電力を供給し、モーターを駆動して走行することで車両を駆動します。 純粋な電気自動車の充電式バッテリーには、主に鉛酸バッテリー、ニッケルカドミウムバッテリー、ニッケル水素バッテリー、リチウムイオンバッテリーが含まれており、純粋な電気自動車の電力を供給できます。 同時に、純粋な電気自動車もバッテリーを介して電気エネルギーを蓄え、モーターを駆動して車両を通常どおりに走行させることができます。
ハイブリッド電気自動車
ハイブリッド電気自動車 (HEV) は、同時に動作できる少なくとも 2 つの単一駆動システムで構成される車両です。 ハイブリッド電気自動車の駆動力は主に車両の運転状態に依存します。1 つは単一の駆動システムによって提供され、1 つは単一の駆動システムによって提供されます。 2 番目のタイプは、複数の駆動システムを通じて共同で提供されます。
燃料電池電気自動車
燃料電池電気自動車 (FCEV) は、触媒の作用により、水素、メタノール、天然ガス、ガソリン、その他の反応物を反応物質として使用し、バッテリー内の空気中の酸素とともに燃焼し、車両に電力を供給します。 基本的に、燃料電池電気自動車も電気自動車であり、性能や設計において多くの類似点があります。 燃料電池電気自動車は化学反応を通じて水素、メタノール、天然ガス、ガソリンなどのエネルギーを電気に変換するのに対し、純粋な電気自動車はエネルギーを補うために充電に依存しているため、2 つのカテゴリに分類されます。
水素自動車
水素動力自動車 (HPV) は、主に水素燃料電池によって動力を供給されます。 水素自動車は新エネルギー自動車の中で最も環境に優しく、公害・排出ガスゼロを実現できます。 しかし、水素自動車の製造コストは高すぎます。 水素自動車のコストは従来の燃料自動車よりも20％高く、水素自動車のバッテリーコストは非常に高いため、保管や輸送の条件から実用化は困難です。
長距離電気自動車
長距離電気自動車 (EREV) は、バッテリーを介してモーターに運動エネルギーを提供し、モーターを駆動して走行し、車両を駆動するという点で電気自動車に似ています。 ただし、航続距離の長い電気自動車は車体にガソリンまたはディーゼルエンジンを搭載しており、ドライバーは航続距離の長い電気自動車のバッテリー残量が低下した場合に、このエンジンを使用してバッテリーを補充することができます。
空力車両
空気動力車両（APV）は、空気圧車両と略され、高圧圧縮空気を動力源として使用し、圧縮空気に蓄えられた圧力エネルギーを他の形式の機械エネルギーに変換し、車両を駆動します。 理論的には、液体空気や液体窒素の吸熱膨張によって動力を供給される他のガス動力車両も空気圧車両のカテゴリーに属するはずです。
フライホイールエネルギー貯蔵車
減速、惰性走行、または制動中に車両の運動エネルギーまたは重力位置エネルギーの一部を他の形式のエネルギーに変換し、車両の推進に使用するために高速フライホイールに蓄えるプロセス。 フライホイールは磁気浮上を利用し、70000 r/min の高速で回転します。 ハイブリッド車の補助装置としての利点としては、エネルギー効率の向上、軽量、高エネルギー貯蔵、高速エネルギー入出力応答、低メンテナンス、長寿命などが挙げられます。 欠点としては、コストが高いことと、フライホイールのジャイロ効果が車両のステアリングに与える影響が挙げられます。
スーパーキャパシターカー
スーパーキャパシタは、二重層の原理を利用したコンデンサです。 スーパーキャパシタのバイポーラプレート上の電荷によって生成される電場の作用により、電解質と電極の間の界面に反対の電荷が形成され、電解質の内部電場のバランスがとれます。 この正電荷と負電荷は、異なる二相間の接触面において、正電荷と負電荷の間のギャップが極めて短く、対向する位置に配置されています。 この電荷分布層は二重層と呼ばれるため、静電容量は非常に大きくなります。 スーパーキャパシタとバッテリーで構成されるハイブリッド電源は、走行中の車両のエネルギー需要を十分に満たし、エネルギー貯蔵システムに対する瞬間的な高電力の影響を緩和して、バッテリーの耐用年数を延長します。 さらに、スーパーキャパシタは大電流で瞬時に充電できるため、より効率的なエネルギーフィードバックが可能になります。
電源
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世界的な新エネルギー車の開発から、その電源には主にリチウムイオン電池、ニッケル水素電池、鉛蓄電池、スーパーキャパシタが含まれており、このうちスーパーキャパシタは主に補助電源の形で登場します。 主な理由は、これらのバッテリー技術がまだ完全に成熟していないか、明らかな欠点があり、コスト、出力、航続距離の点で従来の自動車と比較して多くの違いがあることです。 これは、新エネルギー車の開発を制限する重要な理由でもあります。
LEA酸バッテリー
すべてのバッテリー技術の中で、鉛酸バッテリーは最も長い開発の歴史を持っています。 この電池は、負極として金属鉛を、正極として酸化鉛を使用します。 バッテリーの放電プロセス中に、プラス極とマイナス極の両方で硫酸鉛が生成されます。 硫酸は、電解質溶液中で反応物として、また反応プロセスの生成物としても機能します。 過去 10 年間、鉛蓄電池の研究開発は主にハイブリッド電気自動車への応用に焦点を当ててきました。
ニッケル水素電池
ニッケル水素電池の動作は、酸化ニッケル陽極と水素金属陽極による OH - の放出と吸収に基づいています。 リチウムイオン電池には重大な安全性の問題があるため、これまではニッケル水素電池が電気自動車の一時的な選択肢として優れていると考えられていました。 ただし、エネルギー密度 50-70Wh/kg は、電気自動車のエネルギー密度要件 150-200Wh/kg を満たすことができません。 同時に、ニッケル水素電池に含まれるニッケルの割合が大きいため、将来の価格低下が制限されます。 したがって、ニッケル水素電池は信頼できる選択肢ではありません。
リチウムイオン電池
リチウムイオン電池は、エネルギー密度が高く、個々の電池の出力が増大するため、現在電気自動車で最も一般的に使用されている動力電池技術であり、競争力のある価格でのより小型の品質と密度の開発につながっています。 現在、これらの動力バッテリーは電気自動車の航続距離約 150 キロメートルを提供できます。 リチウムは、リチウムイオン電池の電極に挿入されます。これは、電極材料がリチウムイオンのキャリアであることを意味します。 研究によると、電気自動車に使用されるリチウムイオン電池の出力（800-2000W/kg）とエネルギー密度（100-250Wh/kg）が増加しています。
スーパーキャパシタ
バッテリーがエンジン始動や車両始動のために長期の貯蔵エネルギーと短期間のパルス電力の両方を提供する必要がある場合、バッテリーの設計は妥協的な解決策を採用する必要があります。 総表面積を増やすには、各セルでより多くの電極を使用する必要があります。 より大きな電極面積への電流分布の増加により、システム要件を満たすバッテリー電圧降下を維持できます。 電力需要が他のデバイスによって提供できる場合、バッテリーはより厚い電極を使用して、より優れた耐久性を達成しながら、低倍率でのエネルギー貯蔵要件を達成できます。 理想的な方法は、スーパーキャパシタを使用してパルス電力を供給し、バッテリーはエネルギー貯蔵のみを提供することです。 スーパーキャパシタは、次の出力に備えるために低い倍率で再充電することも、制動エネルギー回収を使用して充電することもできます。 スーパーキャパシタを介して充電した後、始動に必要な電力がすでにスーパーキャパシタに蓄えられているため、バッテリは広範囲のバッテリ充電状態 (SOC) 内で動作できます。 バッテリーとスーパーキャパシタの充放電特性は大きく異なり、その結果、充電カットオフ電圧に大きな違いが生じるため、バッテリーとスーパーキャパシタを組み合わせると、必然的により複雑な充電システムが必要になります。 したがって、同じ DC バス上の 2 つのデバイスを制御するには、DC/DC コンバータまたはスイッチング デバイスを使用する必要がある場合があります。
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