電気自動車用バッテリー技術と材料の将来の開発動向
Dec 08, 2023
電気自動車技術ロードマップ
電気自動車とは、主に電池を動力源とし、全部または一部を電気モーターで駆動する自動車です。 機械、エレクトロニクス、電気、マイコン制御など複数の分野が関わるハイテク製品です。 現在の技術的状況と車両の駆動原理によれば、電気自動車はハイブリッド電気自動車、純粋な電気自動車、燃料電池電気自動車の 3 つのタイプに分類できます。 技術の進歩とアプリケーションの開発に伴い、電気自動車の分類も新たな変化を迎えることになります。 たとえば、プラグイン電気自動車はその分野として徐々に影響力を拡大しており、すぐに電気自動車開発の歴史において重要な力となるでしょう。
1. ハイブリッド電気自動車 (HEV)
過去 10 年間、比較的成熟した技術と明らかな省エネおよび環境保護効果により、ハイブリッド電気自動車は急速に発展し、各国の優遇政策の奨励を受けて、徐々に商業化の推進と応用の段階に入りました。 。 プリウスやシビックに代表される日本のハイブリッド電気自動車モデルは、市場において絶対的な優位性を持ち、技術と市場で支配的な地位を占めています。 近年、欧米の大手自動車メーカーもそれぞれの特徴を持ったハイブリッド車を投入しています。 日本優位のパターンが崩れつつある。 ハイブリッド電気自動車は、2 ～ 3 年以内に大手自動車会社の主流になると予想されます。 競合モデル。
ハイブリッド電気自動車とは主に、従来の内燃機関車に電気モーターと動力バッテリーからなる補助電源システムを追加した車両を指し、そのシステムはパワーバランス、カップリング、エネルギー回生および貯蔵などの機能を実行します。 電気機械結合の程度、制御戦略、道路交通状況に応じて、燃料節約率は 10% ～ 40% の範囲になります。
2. プラグインハイブリッド電気自動車（PHEV）
プラグイン電気自動車は、外部充電式ハイブリッド電気自動車とも呼ばれます。 車両は家庭用電源（110V/220V）または専用電源（380V/500V）に接続して、システムに搭載された動力バッテリーを充電します。 充電後は、純粋な電気モードで電気自動車を駆動するために、バッテリー駆動の電気モーターのみが使用されます。 充電式バッテリーの残りの電力が使い果たされた後、車は内燃エンジンを始動し、パラレルまたはシリーズハイブリッドモードで走行できます。 PHEVは、「給油」も「充電」もできる、真のガソリンと電気のハイブリッドを実現します。 従来のハイブリッド動力に比べ、より長い走行距離でクリーンなゼロエミッション走行を実現します。
PHEV は、純粋な電気自動車と従来の HEV の利点を考慮しています。 現段階では実現可能な、クリーンで省エネ、使いやすい乗り物です。 これは、HEV から BEV への移行期の技術ソリューションです。 プラグインハイブリッド車の出発点は、純粋な電気モードで走行することです。
3. 電気自動車（略してEV）
純粋な電気自動車は、バッテリー電気自動車 (BEV) とも呼ばれます。 その動力システムは主に動力用バッテリーと電気モーターで構成されています。 電力網から電力を取得し（またはバッテリーを交換し）、パワーバッテリーを通じて電気モーターに電気エネルギーを供給します。 車を運転する。
純粋な電気自動車の主な利点は、ゼロエミッション、低振動と低騒音、高いエネルギー効率、および夜間の充電に電力網からの安価な「オフピーク電力」を使用できることです。これはピークを平滑化する役割を果たします。そして送電網の谷間の違い。 純粋な電気自動車の主な欠点は次のとおりです。まず、充電インフラへの投資の社会的コストが高く、充電ステーションの普及には多額の社会資本投資が必要です。 第二に、航続距離が短く、動力用バッテリーが高価であり、バッテリーの容量と寿命も改善する必要がある。
現在、純粋な電気自動車は、市営特殊車両（郵便輸送車両、衛生車両など）、路線バス、公用車を中心に、米国、日本、欧州などの国や地域で商業化が推進され、応用されています。車両、自家用車、その他の分野。 現在、フランスは電気自動車の普及率と保有台数において世界トップクラスに位置しています。
技術的には、現代の純粋な電気自動車は次の傾向を示しています。電力システムの統合と最適化技術は向上し続けており、エネルギー節約効果は顕著です。 高性能リチウムイオン電池とニッケル水素電池が従来の鉛蓄電池に取って代わります。 効率的な統合電気駆動システムが従来の DC モーターを置き換えます。 電動補機システムの普及により、車両全体のエネルギー利用効率と車両性能が向上しました。 ネットワーク システムの適用により、電気自動車のモジュール化とインテリジェンスが促進されました。 軽量化技術と電気構造安全技術をシステムに応用しています。
2009 年以来、中国は純粋な電気自動車の研究開発を加速させてきました。 純電気軽自動車から純電気セダン、純電気バス、純電気特殊車両まで、製品のプロトタイプが次々と発売されています。 伝統的な自動車メーカーは変革の準備を進めています。 電気自動車、自動車部品会社、さらには自動車産業と関係のない企業も数千万元、場合によっては数億元を投資することが多く、純粋な電気自動車の実証実験が各地で広く行われている。 純粋な電気自動車の工業化が中国に春をもたらした。
4. 燃料電池電気自動車（FCEV）
燃料電池電気自動車は、空気中の水素と酸素を用いて、燃料電池の触媒作用による電気化学反応により電気エネルギーを発生し、車両を駆動する主動力源となる車両です。 動力システムは主に燃料電池エンジン、燃料タンク（水素ボトル）、電動モーター・発電機、動力用バッテリーなどで構成され、燃料電池発電を主エネルギー源とし、モーターにより車両を駆動します。 。
燃料電池電気自動車の主な特徴は、高いエネルギー変換効率です。 燃料電池のエネルギー変換効率は 60% ～ 80% にも達し、これは内燃エンジンの 2 ～ 3 倍です。 ゼロエミッションで環境汚染もありません。 燃料電池の燃料は水素と酸素であり、生成物はきれいな水です。 水素燃料は幅広い供給源から得られ、再生可能エネルギー源から得ることができ、石油燃料に依存しません。
現在、燃料電池自動車の研究開発モデルは、政府主導のもと、産学研究機関による国際協力が世界中で活発に行われています。 主要な国家研究計画と共同研究開発プロジェクトの実施により、世界の燃料電池と燃料電池車の研究開発プロセスが大幅に促進されました。 近年、世界で新たに発売される燃料電池自動車は優れた性能を発揮し、車両の信頼性やコスト抑制などの面で大きな進歩を遂げています。