Корзина пуста.
Что стимулирует развитие EV?
Автомобильная промышленность переживает серьезные изменения, причем большинство автопроизводителей утверждают, что следующие десять лет будут более преобразующими, чем предыдущие два десятилетия. Все - от материалов и бензина до ценообразования и бизнес-моделей - в ближайшие несколько лет претерпит значительные изменения, что приведет к широкому внедрению электромобилей (EV). Переход на более экологически чистый и эффективный вид транспорта зависит как от государственной политики и признания необходимости стремиться к повышению эффективности, так и от передовых достижений в области автомобильных технологий.
Государственные субсидии и политика
Раннее внедрение электромобилей малой грузоподъемности (LDV) было поддержано значительными налоговыми льготами, что стимулировало рост производства электромобилей и аккумуляторной промышленности. Программы, включающие субсидии на покупку и/или налоговые скидки на покупку и регистрацию автомобилей, были разработаны для преодоления ценового разрыва между электрическими и обычными автомобилями.
Субсидии для электромобилей обычно рассматриваются как одноразовая мера. Тем не менее, многие страны в настоящее время предоставляют субсидии покупателям EV, причем на субсидии приходится почти половина всех покупок EV. Субсидии могут постепенно отменяться по мере существенного снижения цен на электромобили. Эта поэтапная отмена может быть дополнена налогами на традиционные автомобили для компенсации негативных внешних эффектов, связанных с их выбросами.
Экологические проблемы
Поскольку транспорт является главной причиной изменения климата и основным источником других загрязняющих веществ, вредящих здоровью человека, электрификация автомобилей считается важнейшей мерой.
Внедрение электромобилей становится все более важным для достижения целей по экономии топлива и выбросам CO2. Крупнейшие показатели, установленные Европейским союзом, оказали значительное влияние на продажи электромобилей составив 18,01ТП2Т от общего числа регистраций автомобилей в 2021 году по сравнению с 10,51ТП2Т в 2020 годуЭто самый быстрый годовой темп роста за всю историю. В качестве решения пагубных последствий загрязнения окружающей среды автомобилями с двигателем внутреннего сгорания (ДВС) некоторые правительства установили цели продаж электромобилей, которые должны быть достигнуты. Политика Калифорнии в отношении автомобилей с нулевым уровнем выбросов (ZEV) была первоначально внедрена в 1990 году, что способствовало более быстрому переходу на электромобили, которые в 2021 году составят 10% продаж новых автомобилей.
Двигатель внутреннего сгорания пользовался успехом на протяжении последнего столетия, но мы уже приближаемся к появлению чего-то гораздо лучшего, чего-то гораздо более простого, что продолжит обеспечивать нас мобильностью, к которой мы привыкли, но в более чистом, легком и разумном виде - электромобилей.
Основные компоненты современного EV
Современный EV уже вышел за рамки концепции, и его основные компоненты можно легко идентифицировать как следующие:
Аккумулятор
Аккумулятор служит источником энергии и является самой дорогой частью EV. Электроэнергия, которая накапливается в батарее, используется для питания электродвигателя, который вращает колеса, без шума и выхлопов. Из-за высокой стоимости замены батареи электромобиля должны служить как можно дольше, в отличие от портативных устройств, которые выходят из строя через несколько лет.
Емкость аккумулятора определяет, насколько далеко может проехать ваш автомобиль. Чем больше емкость, тем больше дальность поездки. Увеличение дальности хода автомобиля за счет установки дополнительных батарей - не лучшее решение. Это увеличивает вес и ограничивает свободное пространство. В результате страдают топливная экономичность и энергоэффективность. Использование более компактных и энергоэффективных аккумуляторов - лучший способ увеличить дальность поездки.
Зарядное устройство/бортовое зарядное устройство
Электромобили получают заряд от сети через зарядные станции, которые располагаются либо в доме, либо в общественных местах, либо на частной коммерческой территории. Бортовое зарядное устройство преобразует энергию однофазной сети в постоянный ток для хранения в батарее и контролирует количество энергии, направляемой в батарею, предотвращая перегрев как батареи, так и системы питания/зарядного устройства.
Инвертор питания
Инвертор - это устройство, которое преобразует высоковольтное и сильноточное постоянное напряжение от батарей электромобиля в переменное электричество для двигателя. Выходной сигнал представляет собой "квадратную волну" в ее самой простой форме и лучше подходит для двигателей переменного тока, которые содержат внутри магнитные поля, которым требуется время для увеличения и уменьшения силы.
Производители автомобильных инверторов всегда стремятся улучшить дизайн и эффективность своей продукции. В последнее время большое внимание производителей привлекает практика интеграции инвертора с двигателем или преобразователем. Например, двигатель со встроенным инвертором или единый силовой модуль, сочетающий в себе функции инвертора и DC-DC-преобразователя, обеспечивает более высокую эффективность при уменьшении пространства и веса автомобиля.
Электрический двигатель
Двигатели EV функционируют путем присоединения одной пары магнитов или электромагнитов к валу (т.е. ротору), а другой пары - к корпусу, который его окружает (т.е. статору). Для вращения двигателей требуется переменное электричество, иначе электромагнитная сила просто зафиксирует их северный и южный полюса вместе. Двигатель EV использует эти притягивающие и отталкивающие силы для вращения вала, преобразуя электроэнергию в крутящий момент и, в конечном итоге, вращая колеса, периодически меняя полярность одного набора электромагнитов. Эти магнитные/электромагнитные силы также способны преобразовывать движение обратно в электричество, как при рекуперативном торможении.
Система управления аккумулятором (BMS)
Термин "система управления аккумулятором" относится к электрической системе, которая регулирует аккумуляторную батарею для обеспечения ее эффективного и безопасного функционирования (BMS). По сути, она является "мозгом" автомобиля и предназначена для отслеживания характеристик, связанных с аккумуляторной батареей и ее элементами. Затем она использует эту информацию для снижения уровня безопасности и улучшения работы батареи. Каждая модель автомобиля имеет уникальную систему BMS.
Будущее развитие EV
Рост числа электромобилей и гибридных электромобилей (HEV) растет, и к 2025 году на долю электромобилей и HEV будет приходиться примерно 30% от всех продаж автомобилей. Это, безусловно, требует создания общенациональной зарядной инфраструктуры и продолжения исследований и разработок с выраженной целью устранить выбросы выхлопных газов от малотоннажных автомобилей в США к 2035 году, а в идеале - достичь углеродного нейтралитета в глобальной продукции и операциях к 2040 году.
Согласно отчет McKinsey от 2021 года Ежегодный спрос на электроэнергию для зарядки электромобилей вырастет с 11 миллиардов киловатт-часов (кВтч) до 230 миллиардов кВтч в 2030 году по мере роста числа электромобилей на дорогах. Прогноз спроса на 2030 год эквивалентен примерно 5% текущего общего потребления электроэнергии только в Соединенных Штатах. Для обеспечения такого количества энергии в течение одного года потребуется около 30 миллионов зарядных устройств. Хотя большинство этих зарядных устройств будут установлены в домах, 1,2 миллиона зарядных устройств будут общественными, которые будут установлены в местах, где можно передвигаться, и в местах, где автомобили паркуются на длительное время. Стоимость оборудования, проектирования и установки такого количества общественной зарядной инфраструктуры оценивается в миллионы долларов. Как и большинство других технологий, которыми мы пользуемся каждый день, они в значительной степени зависят от сети, что облегчает их использование.
Передовые аккумуляторные технологии
Начиная с 2012 года, цены на аккумуляторы начали снижаться на 50% за четыре года, делая EV более привлекательными. Не только цена, но и технологические прорывы, которые в последнее время начали делать EV еще более привлекательными.
Литий-ионный аккумулятор имеет жидкий электролит, а твердотельный аккумулятор, как следует из названия, имеет твердый электролит. Преимущества твердотельных батарей в том, что они легче, имеют более высокую плотность энергии, больший радиус действия и, как следствие, быстрее заряжаются.
GM и Honda сделали заявление о том, что они обмениваются технологиями, дизайном и производственными стратегиями для обеспечения доступных и желаемых электромобилей в глобальном масштабе. GM уже стремится к развитию новых технологий, таких как литий-металлические, кремниевые и те же твердотельные батареи, а также методов производства, которые могут быть использованы для быстрой модернизации и обновления процессов производства аккумуляторных элементов, в то время как Honda продолжает развивать технологию полностью твердотельных батарей, которые она рассматривает как критически важный компонент электромобилей в будущем.
Повышение эффективности электрических тяговых двигателей
Производители крупносерийной продукции опасаются использовать двигатели с постоянными магнитами из-за зависимости от тяжелых редкоземельных элементов, запасы которых в Китае составляют от 35 до 40% мировых запасов.
Прогресс в разработке твердотельных батарей, о котором уже говорилось, безусловно, является одной из тенденций, которая обеспечит эффективность EV, выходящих в ближайшие несколько лет, намного лучше, чем те, что доступны сейчас, но улучшения происходят по всей трансмиссии.
Встроенные модули питания
Силовые полупроводниковые модули, используемые в инверторах, отвечают за передачу электроэнергии между источником и нагрузкой. Эффективность таких систем повысилась благодаря развитию приборов на основе ВБГ, таких как SiC, MOSFETs и HEMTs. Этот повышенный КПД, который примерно в три раза выше, чем у кремния, обусловлен более широкой полосой пропускания, т.е. энергией, необходимой для того, чтобы сделать электрон доступным для проведения электричества. Например, SiC-устройство может выдерживать электрическое поле, почти в 10 раз большее, чем кремниевое, прежде чем выйти из строя, что позволяет SiC-устройствам работать при значительно более высоких напряжениях, чем аналогичные кремниевые структуры.
Конденсаторы звена постоянного тока
Термин "звено постоянного тока" используется для описания точки, где встречаются два этапа преобразования энергии, а накопитель энергии (т.е. конденсатор) служит буфером для каждого из них, сглаживая импульсы и уменьшая величину пульсаций от пика к пику. Существует несколько типов конденсаторов, которые могут быть использованы в тяговых приложениях EV, и их можно разделить на две основные группы: электростатические и электролитические конденсаторы.
Хотя электролитические конденсаторы являются наиболее популярным выбором для обычных моторных приводов, их короткий срок службы, ограниченная способность проводить ток и низкочастотный режим работы делают их непригодными для использования в качестве конденсаторов звена постоянного тока в инверторах EV.
В отличие от них, электростатические конденсаторы имеют неполярную конструкцию, в которой в качестве диэлектрика используются пластиковые пленки и керамика. Конденсаторы с диэлектриком из пластиковой пленки (в частности, полипропилена) имеют очень низкое эквивалентное последовательное сопротивление (ESR) благодаря тому, что току не приходится протекать через электролит. Электростатические конденсаторы могут быть изготовлены на очень высокое напряжение и могут использоваться как в цепях переменного, так и постоянного тока.
Мы всегда стремимся быть в курсе тенденций на рынке EV и приглашаем вас проверить варианты выбора поставщиков можно приобрести в TECHDesign. Позвольте нашей команде специалистов помочь вам в поиске идеального решения для ваших нужд.