การวิเคราะห์การจำแนกประเภทรถยนต์ไฟฟ้าและลักษณะทางเทคนิค

การวิเคราะห์การจำแนกประเภทรถยนต์ไฟฟ้า

และลักษณะทางเทคนิค

ยานพาหนะไฟฟ้าเป็นยานพาหนะที่ใช้พลังงานจากแบตเตอรี่หรือแหล่งพลังงานหมุนเวียนอื่นๆ ซึ่งแตกต่างจากรถยนต์เครื่องยนต์สันดาปภายในแบบดั้งเดิมซึ่งต้องใช้เซลล์เชื้อเพลิงหรือมอเตอร์ไฟฟ้าในการจ่ายพลังงาน ตามสถานะทางเทคนิคและหลักการขับขี่ยานพาหนะในปัจจุบัน ยานพาหนะไฟฟ้าสามารถแบ่งออกได้เป็น 3 ประเภท ได้แก่ ยานพาหนะไฟฟ้าบริสุทธิ์ (BEV) รถยนต์ไฟฟ้าเซลล์เชื้อเพลิง และรถยนต์ไฟฟ้าไฮบริด (HEV)

1. รถยนต์ไฟฟ้าแบตเตอรี่ (BEV)

ยานพาหนะไฟฟ้าบริสุทธิ์มีข้อดีคือไม่มีการปล่อยมลพิษ เสียงต่ำ โครงสร้างที่เรียบง่าย และเทคโนโลยีที่เติบโตเต็มที่ เป็นยานพาหนะที่ใช้พลังงานจากแบตเตอรี่โดยสมบูรณ์และขับเคลื่อนด้วยมอเตอร์ พลังงานขับเคลื่อนของมอเตอร์รถยนต์มาจากแบตเตอรี่แบบชาร์จไฟได้ในตัวหรืออุปกรณ์กักเก็บพลังงานอื่นๆ (รวมถึงแบตเตอรี่จ่ายไฟ) , ซุปเปอร์คาปาซิเตอร์, แบตเตอรี่มู่เล่ ฯลฯ)

ปัจจุบันพลังงานรถยนต์ใช้แบตเตอรี่พลังงานเป็นหลัก ได้แก่ แบตเตอรี่ตะกั่ว-กรด แบตเตอรี่นิกเกิล-ไฮโดรเจน แบตเตอรี่นิกเกิล-ทองแดง แบตเตอรี่โซเดียม-ซัลเฟอร์ แบตเตอรี่คาร์ปไอออน แบตเตอรี่สังกะสี-อากาศ เป็นต้น

(1) หลักการและองค์ประกอบของระบบรถยนต์ไฟฟ้าบริสุทธิ์

โดยทั่วไปแล้วยานพาหนะไฟฟ้าบริสุทธิ์จะขับเคลื่อนด้วยมอเตอร์ พลังงานไฟฟ้าที่ขับเคลื่อนของมอเตอร์ไฟฟ้ามาจากแบตเตอรี่แบบชาร์จไฟได้ในตัวหรืออุปกรณ์กักเก็บพลังงานอื่นๆ พลังงานออนบอร์ดจ่ายพลังงานไฟฟ้าให้กับมอเตอร์ขับเคลื่อนผ่านอุปกรณ์แปลงพลังงาน (ตัวควบคุมมอเตอร์) และขับเคลื่อนให้ทำงาน มอเตอร์ขับเคลื่อนถูกขับเคลื่อนโดยอุปกรณ์ส่งกำลัง ล้อหมุนเพื่อเคลื่อนรถ

ยานพาหนะไฟฟ้าบริสุทธิ์ส่วนใหญ่ประกอบด้วยระบบจ่ายไฟ ระบบขับเคลื่อนไฟฟ้า ระบบเสริม ตัวถังและแชสซี

(2) ประเภทของยานพาหนะไฟฟ้าบริสุทธิ์

ใช้แบตเตอรี่ก้อนเดียวเป็นแหล่งพลังงานของยานพาหนะ พลังงานจำเพาะและพลังงานจำเพาะของแบตเตอรี่ต่ำ และน้ำหนักและปริมาตรของชุดแบตเตอรี่มีขนาดใหญ่
การติดตั้งแหล่งพลังงานเสริม: การติดตั้งแหล่งพลังงานเสริม (ซุปเปอร์คาปาซิเตอร์ ชุดเครื่องกำเนิดไฟฟ้า พลังงานแสงอาทิตย์ ฯลฯ) บนรถยนต์ไฟฟ้าบริสุทธิ์สามารถปรับปรุงประสิทธิภาพการเริ่มต้นของรถยนต์ไฟฟ้าบริสุทธิ์ และเพิ่มระยะการขับขี่ได้

(3) หลักการทำงานของรถยนต์ไฟฟ้าบริสุทธิ์

ยานพาหนะไฟฟ้าบริสุทธิ์ใช้พลังงานจากแบตเตอรี่เพื่อขับเคลื่อนมอเตอร์ไฟฟ้าเพื่อขับเคลื่อนล้อไปข้างหน้า เส้นทางการไหลของพลังงานคือ: แบตเตอรี่ → เครื่องควบคุมกำลัง → มอเตอร์ไฟฟ้า → ระบบส่งกำลัง → ล้อขับเคลื่อน ในหมู่พวกเขาแบตเตอรี่ให้กระแสซึ่งจะถูกส่งออกไปยังมอเตอร์ไฟฟ้าหลังจากผ่านตัวควบคุมพลังงาน มอเตอร์ไฟฟ้าให้แรงบิดซึ่งขับเคลื่อนล้อผ่านอุปกรณ์ส่งกำลังเพื่อให้รับรู้ถึงการขับขี่ของยานพาหนะ

2. รถยนต์ไฟฟ้าเซลล์เชื้อเพลิง (FCEV)

เมื่อเทียบกับรถยนต์ไฟฟ้าแบบดั้งเดิม กระบวนการปฏิกิริยาทางเคมีของเซลล์เชื้อเพลิงไม่ก่อให้เกิดผลิตภัณฑ์ที่เป็นอันตราย และมีข้อดีคือมีประสิทธิภาพสูง ไม่มีมลพิษ ไม่มีการปล่อยมลพิษ และไม่มีเสียงรบกวน รถยนต์เซลล์เชื้อเพลิงมักจะใช้ไฮโดรเจน เมทานอล ฯลฯ เป็นเชื้อเพลิง และสร้างพลังงานไฟฟ้าผ่านปฏิกิริยาเคมีเพื่อขับเคลื่อนมอเตอร์ พลังงานกลที่สร้างโดยมอเตอร์จะถูกส่งไปยังล้อขับเคลื่อนผ่านอุปกรณ์ส่งกำลังแบบปรับความเร็วได้ เพื่อขับเคลื่อนยานพาหนะ

(1) โครงสร้างพื้นฐานของรถยนต์เซลล์เชื้อเพลิง

รถยนต์เซลล์เชื้อเพลิง (ไฮบริดไฟฟ้าไฮโดรเจน) ประกอบด้วยกองเซลล์เชื้อเพลิง มอเตอร์ฉุดไฟฟ้า DCDC ระบบระบายความร้อน (ทำความเย็น) ชุดแบตเตอรี่ และช่องเติมไฮโดรเจน ประกอบด้วยระบบย่อย เช่น ตัวเติมเชื้อเพลิง ถังเชื้อเพลิง (ไฮโดรเจน) ระบบส่งกำลัง ตัวควบคุมอิเล็กทรอนิกส์กำลัง และแบตเตอรี่เสริม
ยานพาหนะไฟฟ้าเซลล์เชื้อเพลิงและยานพาหนะไฟฟ้าธรรมดามีโครงสร้างการขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้าเหมือนกันโดยพื้นฐาน รถยนต์เซลล์เชื้อเพลิงประกอบด้วยโมดูลพื้นฐานสี่โมดูล ได้แก่ ระบบกำลัง แชสซี ระบบอิเล็กทรอนิกส์ของยานยนต์ และตัวถัง ระบบไฟฟ้าจ่ายพลังงานให้กับรถยนต์ผ่านระบบเซลล์เชื้อเพลิงและมอเตอร์ไฟฟ้า

ตามรูปแบบการขับเคลื่อนที่แตกต่างกัน สามารถแบ่งออกเป็นการขับเคลื่อนเซลล์เชื้อเพลิงบริสุทธิ์และการขับเคลื่อนแบบไฮบริด

ตามแหล่งพลังงานที่แตกต่างกัน สามารถแบ่งออกได้เป็น 2 ประเภท ได้แก่ ไฮโดรเจนบริสุทธิ์ที่ติดตั้งในยานพาหนะและการปฏิรูปเชื้อเพลิง

ตามสัดส่วนของกำลังที่เซลล์เชื้อเพลิงได้รับต่อความต้องการพลังงานรวมของยานพาหนะ แบ่งได้เป็น 2 ประเภท ได้แก่ ประเภทพลังงานไฮบริดและประเภทพลังงานไฮบริด

(2) หลักการทำงานของรถยนต์เซลล์เชื้อเพลิง

หัวใจของรถยนต์เซลล์เชื้อเพลิงคือกองเซลล์เชื้อเพลิง ทำหน้าที่เป็นภาชนะที่ช่วยเร่งปฏิกิริยาเคมีไฟฟ้าของไฮโดรเจนและออกซิเจน โดยเปลี่ยนพลังงานที่ปล่อยออกมาจากปฏิกิริยาเคมีของไฮโดรเจนและออกซิเจนให้เป็นพลังงานไฟฟ้า ในรถยนต์เซลล์เชื้อเพลิง กลุ่มเซลล์เชื้อเพลิงและแบตเตอรี่ทำงานร่วมกันเพื่อให้พลังงานแก่มอเตอร์ ซึ่งจะจ่ายพลังงานให้กับรถยนต์และขับเคลื่อนยานพาหนะ สำหรับแบตเตอรี่นั้นก็เป็นแหล่งพลังงานนั่นเอง สำหรับกองเซลล์เชื้อเพลิง แหล่งพลังงานคือไฮโดรเจน และวิธีการจัดเก็บทั่วไปในปัจจุบันคือการใช้ถังเก็บไฮโดรเจนแรงดันสูง

(3) รถยนต์เซลล์เชื้อเพลิงเอาชนะความยากลำบากได้

ตัวเร่งปฏิกิริยา: เซลล์เชื้อเพลิงต้องใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาปฏิกิริยาเพื่อผลิตกระแสไฟฟ้า และแพลตตินัมโลหะหายากที่ประกอบเป็นตัวเร่งปฏิกิริยานั้นมีราคาแพงและมีปริมาณสำรองที่หายาก ดังนั้นการพัฒนาตัวเร่งปฏิกิริยาใหม่จึงเป็นกุญแจสำคัญที่ส่งผลกระทบโดยตรงต่อการพัฒนารถยนต์ไฟฟ้าเซลล์เชื้อเพลิง

แหล่งที่มาและการเก็บรักษาเชื้อเพลิง: เซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจนต้องการไฮโดรเจน ไฮโดรเจนเองไม่มีการรองรับห่วงโซ่อุตสาหกรรม การผลิต การขนส่ง การจัดเก็บ และการเติมเชื้อเพลิงนั้นไม่สะดวกอย่างยิ่ง มีค่าใช้จ่ายสูง และเป็นอันตราย เมื่อเทียบกับยานพาหนะเชื้อเพลิงและยานพาหนะไฟฟ้า รถยนต์ ยานพาหนะเซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจนมีอายุน้อยกว่า

3. รถยนต์ไฟฟ้าไฮบริด (HEV)

ตามคำแนะนำของคณะกรรมการด้านเทคนิคเกี่ยวกับยานพาหนะไฟฟ้าภายใต้คณะกรรมาธิการระหว่างประเทศว่าด้วยระบบเครื่องกลไฟฟ้า ยานพาหนะไฟฟ้าแบบไฮบริดหมายถึงยานพาหนะที่ใช้แหล่งพลังงานสะสมหรือตัวแปลงตั้งแต่สองแหล่งขึ้นไปเป็นพลังงานขับเคลื่อน โดยอย่างน้อยสองแหล่งในนั้นสามารถให้พลังงานไฟฟ้าได้ เรียกว่ารถยนต์ไฟฟ้าไฮบริด โดยปกติรุ่นที่ผสมเครื่องยนต์สันดาปภายในและพลังงานแบตเตอรี่จะเรียกว่ารถยนต์ไฟฟ้าไฮบริด กล่าวคือ รุ่นที่ใช้เชื้อเพลิงแบบดั้งเดิมกับมอเตอร์ไฟฟ้าและเครื่องกำเนิดไฟฟ้า และมอเตอร์ไฟฟ้าทำหน้าที่เป็นกำลังเสริมของเครื่องยนต์เพื่อปรับปรุงความเร็วต่ำ กำลังขับและการสิ้นเปลืองน้ำมันเชื้อเพลิง

ยานพาหนะไฟฟ้าไฮบริดสามารถแบ่งออกเป็นรถยนต์ไฮบริดแบบปลั๊กอินและรถยนต์ไฮบริดที่ไม่ใช่ปลั๊กอิน ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับว่ารถยนต์ต้องใช้ปลั๊กชาร์จภายนอกสำหรับการชาร์จหรือไม่ ยานพาหนะไฟฟ้าไฮบริดสามารถแบ่งออกเป็นรถยนต์แบบอนุกรม, แบบขนาน, แบบไฮบริดและแบบผสมตามลักษณะโครงสร้างของระบบไฟฟ้า

(1) รถยนต์ไฟฟ้าซีรีส์ไฮบริด (SHEV)

พลังงานกลที่ส่งออกโดยเครื่องยนต์ซีรีส์ไฮบริดไฟฟ้า (SHEV) จะถูกแปลงเป็นพลังงานไฟฟ้าผ่านเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเป็นครั้งแรก พลังงานไฟฟ้าที่แปลงแล้วส่วนหนึ่งใช้ในการชาร์จแบตเตอรี่ และอีกส่วนหนึ่งใช้เพื่อขับเคลื่อนล้อผ่านมอเตอร์ขับเคลื่อนและอุปกรณ์ส่งกำลัง

โครงสร้างของรถยนต์ไฮบริดซีรีส์นั้นเรียบง่าย และระบบส่งกำลังประกอบด้วยหน่วยย่อยกำลัง 3 หน่วย ได้แก่ เครื่องยนต์ เครื่องกำเนิดไฟฟ้า และมอเตอร์ไฟฟ้า
หลักการทำงานของรถยนต์ไฮบริดซีรีส์: เครื่องยนต์ขับเคลื่อนเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเพื่อผลิตกระแสไฟฟ้า และพลังงานไฟฟ้าจะถูกส่งไปยังแบตเตอรี่หรือมอเตอร์ไฟฟ้าผ่านตัวควบคุม และมอเตอร์ไฟฟ้าจะขับเคลื่อนยานพาหนะผ่านกลไกการส่งกำลัง เมื่อโหลดน้อย มอเตอร์ไฟฟ้าจะขับเคลื่อนล้อ เมื่อมีภาระมากเครื่องยนต์จะขับเคลื่อนเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเพื่อผลิตไฟฟ้าและขับเคลื่อนมอเตอร์

(2) รถยนต์ไฟฟ้าไฮบริดแบบขนาน (PHEV)

ทั้งเครื่องยนต์รถยนต์ไฟฟ้าไฮบริดแบบขนาน (PHEV) และมอเตอร์ไฟฟ้าใช้ในการขับเคลื่อนล้อ และส่งกำลังไปยังล้อแบบขนาน ยานพาหนะจะเลือกกำลังเอาท์พุตทั้งสองนี้ตามสภาพการทำงานในปัจจุบัน

เครื่องยนต์และมอเตอร์ไฟฟ้ามักจะขับเคลื่อนล้อโดยใช้คลัตช์ที่แตกต่างกัน และมีโหมดการทำงานสามโหมด: เครื่องยนต์เพียงอย่างเดียว ระบบขับเคลื่อนไฟฟ้าเพียงอย่างเดียว และระบบขับเคลื่อนไฮบริดเครื่องยนต์ + ไฟฟ้า เมื่อกำลังที่เครื่องยนต์ได้รับมีมากกว่ากำลังขับที่รถต้องการ หรือเมื่อรถเบรก ระบบขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้าจะทำงานในสถานะเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเพื่อชาร์จแบตเตอรี่
เครื่องยนต์ของรถยนต์ไฮบริดแบบขนานสามารถขับเคลื่อนล้อได้โดยตรงผ่านกลไกการส่งกำลัง ซึ่งใกล้เคียงกับระบบขับเคลื่อนของยานพาหนะแบบเดิม การสูญเสียประสิทธิภาพทางกลนั้นคล้ายคลึงกับรถยนต์ทั่วไปและมีการใช้กันอย่างแพร่หลาย

(3) รถยนต์ไฟฟ้าไฮบริดซีรีส์-ขนาน (SPHEV)

รถยนต์ไฟฟ้าไฮบริดแบบไฮบริด (ซีรีส์-ขนาน) (SPHEV) ผสมผสานระบบซีรีส์ไฮบริดและระบบไฮบริดคู่ขนาน โดยมีจุดประสงค์เพื่อเพิ่มข้อได้เปรียบของทั้งสองระบบให้สูงสุด และเพิ่มกำลังทางกลเมื่อเทียบกับเส้นทางการส่งสัญญาณแบบอนุกรม เมื่อเทียบกับแบบขนาน เส้นทางการส่งพลังงานไฟฟ้าจะเพิ่มขึ้น

ระบบไฮบริดมีมอเตอร์ไฟฟ้าสองตัว สามารถขับเคลื่อนมอเตอร์ไฟฟ้าเพียงอย่างเดียวหรือมอเตอร์ไฟฟ้า + เครื่องยนต์สามารถขับเคลื่อนร่วมกันได้ ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับสภาพการขับขี่ นอกจากนี้เมื่อจำเป็นระบบยังสามารถผลิตกระแสไฟฟ้าผ่านเครื่องกำเนิดไฟฟ้าขณะขับเคลื่อนล้อได้อีกด้วย