Para desarrollar vehículos eléctricos se deben resolver cuatro tecnologías clave: tecnología de baterías, tecnología de control y accionamiento de motores, tecnología de vehículos eléctricos y tecnología de gestión de energía. La batería es la fuente de energía de los vehículos eléctricos y un factor clave que siempre ha restringido el desarrollo de los vehículos eléctricos. Los principales indicadores de rendimiento de las baterías de vehículos eléctricos son la energía específica (E), la densidad de energía (Ed), la potencia específica (P), el ciclo de vida (L) y el coste (C). Para que los vehículos eléctricos compitan con los vehículos de combustible, la clave es desarrollar baterías eficientes con alta energía específica, alta potencia específica y larga vida útil.
Hasta ahora, las baterías de los vehículos eléctricos han pasado por tres generaciones de desarrollo y han logrado grandes avances. La primera generación es la batería de plomo-ácido, principalmente batería de plomo-ácido regulada por válvula (VRLA). Debido a su alta energía específica, bajo precio y alta tasa de descarga, es la única batería para vehículos eléctricos que puede producirse en masa. La segunda generación son las pilas alcalinas, que incluyen principalmente níquel cadmio (NJ-Cd), hidruro metálico de níquel (Ni-MH), azufre de sodio (Na/S), iones de litio (Li-ion) y aire de zinc (Zn/Aire). etc. Varias baterías tienen mayor energía específica y potencia específica que las baterías de plomo-ácido, lo que mejora en gran medida el rendimiento energético y la autonomía de conducción de los vehículos eléctricos, pero sus precios son más altos que los de las baterías de plomo-ácido. La tercera generación es una batería basada en pilas de combustible. La pila de combustible convierte directamente la energía química del combustible en energía eléctrica. Tiene una alta eficiencia de conversión de energía, alta energía específica y potencia específica, y puede controlar el proceso de conversión de energía de forma continua. Una batería de automóvil ideal y aún se encuentra en la etapa de desarrollo, aún es necesario avanzar en algunas tecnologías clave. El motor y el sistema de propulsión son componentes clave de los vehículos eléctricos. Para garantizar un buen rendimiento de los vehículos eléctricos, el motor de propulsión debe tener un amplio rango de velocidad, alta velocidad, gran par de arranque, tamaño pequeño, baja masa, alta eficiencia y características de frenado dinámico. como la fuerza dinámica y la retroalimentación de energía. Hay cuatro tipos principales de motores utilizados en vehículos eléctricos: motores de CC (DCM), motores de inducción (IM), motores sin escobillas de imanes permanentes (PMBLM) y motores de reluctancia conmutada (SRM).
En los últimos años, casi todos los vehículos eléctricos propulsados por motores de inducción adoptan control vectorial y control directo de par. Debido a su método de control directo, estructura simple, excelente rendimiento de control y rápida respuesta dinámica, el par directo es muy adecuado para el control de vehículos eléctricos. Los vehículos eléctricos desarrollados en Estados Unidos y Europa utilizan mayoritariamente este tipo de motor. Los motores sin escobillas de imán permanente se pueden dividir en sistemas de motores de CC sin escobillas (BLDCM) impulsados por ondas cuadradas y sistemas de motores de CC sin escobillas (PMSM) impulsados por ondas sinusoidales. Ambos tienen una alta densidad de potencia y sus métodos de control son similares a los motores eléctricos. Básicamente son iguales y, por lo tanto, se utilizan ampliamente en vehículos eléctricos. Los motores PMSM tienen alta densidad energética y eficiencia. Son de tamaño pequeño, de baja inercia y de respuesta rápida. Son muy adecuados para el sistema de propulsión de vehículos eléctricos y tienen excelentes perspectivas de aplicación. Los coches eléctricos desarrollados en Japón utilizan principalmente este tipo de motor eléctrico.
El motor de reluctancia conmutada (SRM) tiene las ventajas de simplicidad y confiabilidad, operación eficiente en un amplio rango de velocidad y torque, control flexible, operación en cuatro cuadrantes, velocidad de respuesta rápida y bajo costo. En aplicaciones prácticas, se descubre que el SRM tiene deficiencias como una gran fluctuación de par, un gran ruido y la necesidad de un detector de posición, y su aplicación ha sido limitada.
Con el desarrollo de motores eléctricos y sistemas de accionamiento, los sistemas de control tienden a ser inteligentes y digitales. Las tecnologías de control inteligente no lineal, como el control de estructura variable, el control difuso, la red neuronal, el control adaptativo, el control experto y los algoritmos genéticos, se aplicarán individualmente o en combinación al sistema de control del motor de los vehículos eléctricos. La batería es la fuente de energía de almacenamiento de energía de los vehículos eléctricos. Para obtener muy buenas características de potencia, los vehículos eléctricos deben tener baterías con alta energía específica, larga vida útil y alta potencia específica como fuente de energía. Para que los vehículos eléctricos tengan un buen rendimiento de funcionamiento, la batería debe gestionarse sistemáticamente.
El sistema de gestión energética es el núcleo inteligente de los vehículos eléctricos. Un vehículo eléctrico bien diseñado, además de tener buenas propiedades mecánicas, rendimiento de conducción eléctrica y seleccionar una fuente de energía adecuada (es decir, batería), también debe tener un sistema de gestión de energía que coordine el trabajo de varias partes funcionales. para detectar individualmente El estado de carga de la batería o paquete de baterías, y asignar y usar racionalmente la energía limitada del vehículo en función de diversa información de detección, incluidos comandos de fuerza, aceleración y desaceleración, condiciones de conducción de la carretera, condiciones de funcionamiento de la batería, temperatura ambiente, etc.; también puede asignar y utilizar racionalmente la energía limitada del vehículo según la batería. Elija el mejor método de carga según el uso de la batería y el historial de carga y descarga para maximizar la vida útil de la batería.
Las instituciones de investigación de los principales fabricantes de automóviles del mundo están llevando a cabo investigaciones y desarrollo de sistemas de gestión de energía de baterías a bordo para vehículos eléctricos. Cuánta energía eléctrica se almacena actualmente en la batería de un vehículo eléctrico y cuántos kilómetros puede recorrer son parámetros importantes que se deben conocer al conducir un vehículo eléctrico. También es una función importante que debe realizar el sistema de gestión de energía de un vehículo eléctrico. completo. La aplicación del sistema de gestión de energía a bordo de vehículos eléctricos puede diseñar con mayor precisión el sistema de almacenamiento de energía eléctrica de los vehículos eléctricos, determinar una estructura óptima de gestión y almacenamiento de energía y mejorar el rendimiento del propio vehículo eléctrico.
La dificultad para implementar la gestión energética en vehículos eléctricos es cómo establecer un sistema para determinar cuánta energía queda en cada batería en función de los datos históricos recopilados de voltaje, temperatura y corriente de carga y descarga de cada batería. Un modelo matemático más preciso.