신에너지 자동차
Aug 08, 2023
소개
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신에너지 차량은 비전통적인 차량 연료를 동력원으로 사용(또는 기존 차량 연료 또는 새로운 탑재 전력 장치를 사용)하고, 차량 동력 제어 및 운전에 첨단 기술을 통합하고, 첨단 기술 원리, 신기술, 새로운 구조를 형성하는 차량을 의미합니다. .
신에너지 자동차에는 순수전기자동차, 주행거리 연장 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 연료전지 전기자동차, 수소엔진 자동차 등이 포함됩니다.
유형
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신에너지 자동차에는 순수전기자동차, 주행거리 연장 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 연료전지 전기자동차, 수소엔진 자동차 등이 포함됩니다.
배터리 전기차
배터리 전기 자동차(BEV)는 단일 배터리를 에너지 저장 동력원으로 사용하는 자동차 유형입니다. 배터리를 에너지 저장 동력원으로 사용하며, 배터리를 통해 전기 모터에 전기를 공급하고 모터를 구동시켜 차량을 구동합니다. 순수전기자동차의 2차전지에는 주로 납축전지, 니켈-카드뮴전지, 니켈-수소전지, 리튬이온전지 등이 포함되며, 이는 순수전기자동차의 동력을 제공할 수 있다. 동시에 순수 전기 자동차는 배터리를 통해 전기 에너지를 저장하여 모터를 구동하여 차량이 정상적으로 작동할 수 있도록 합니다.
하이브리드 전기자동차
하이브리드 전기 자동차(HEV)는 동시에 작동할 수 있는 2개 이상의 단일 구동 시스템으로 구성된 자동차입니다. 하이브리드 전기 자동차의 구동력은 주로 차량의 주행 상태에 따라 달라집니다. 하나는 단일 구동 시스템에 의해 제공됩니다. 두 번째 유형은 다중 구동 시스템을 통해 공동으로 제공됩니다.
연료전지 전기자동차
연료전지전기자동차(FCEV)는 촉매의 작용으로 수소, 메탄올, 천연가스, 가솔린 등의 반응물을 반응물로 사용하여 배터리 내 공기 중의 산소와 연소시켜 차량에 동력을 공급합니다. 본질적으로 연료전지 전기자동차는 전기자동차이기도 하여 성능과 디자인 면에서 많은 유사점이 있습니다. 연료전지 전기차는 수소, 메탄올, 천연가스, 휘발유 등의 에너지를 화학반응을 통해 전기로 변환하는 반면, 순수 전기차는 충전을 통해 에너지를 보충하기 때문에 두 가지로 분류됩니다.
수소전기차
HPV(수소 구동 자동차)는 주로 수소 구동 연료 전지를 사용하여 구동됩니다. 수소전기차는 신에너지차 중 가장 친환경적이며, 오염과 배출가스 제로를 달성할 수 있다. 하지만 수소전기차의 생산단가는 너무 높다. 수소전기차의 가격은 기존 연료자동차에 비해 20% 이상 높으며, 수소전기차의 배터리 가격도 매우 높아 보관 및 운송 여건상 실제 생산에 적용하기 어렵다.
확장된 범위의 전기 자동차
EREV(Extended Range Electric Vehicle)는 배터리를 통해 모터에 운동에너지를 공급하고, 모터를 구동하여 차량을 움직인다는 점에서 전기자동차와 유사합니다. 하지만, 장거리 주행이 가능한 전기차는 차체에 가솔린이나 디젤 엔진이 탑재되어 배터리 잔량이 부족할 때 운전자가 장거리 주행이 가능한 전기차의 배터리를 보충하는데 사용할 수 있다.
공수차량
공압차(Pneumatic Vehicle)로 약칭되는 APV(Air-powered Vehicle)는 고압의 압축공기를 동력원으로 사용하여 압축공기에 저장된 압력에너지를 다른 형태의 기계적 에너지로 변환시켜 차량을 구동시키는 차량이다. 이론적으로 액체 공기와 액체 질소의 흡열 팽창으로 구동되는 기타 가스 구동 차량도 공압 차량 범주에 속해야 합니다.
플라이휠 에너지 저장 차량
감속, 타력 주행 또는 제동 중에 차량의 운동 에너지 또는 중력 위치 에너지의 일부를 다른 형태의 에너지로 변환하고 이를 차량 추진에 사용하기 위해 고속 플라이휠에 저장하는 프로세스입니다. 플라이휠은 자기 부상을 사용하여 70000r/min의 고속으로 회전합니다. 하이브리드 차량의 보조 장치로서 향상된 에너지 효율성, 경량, 높은 에너지 저장, 빠른 에너지 입력 및 출력 응답, 낮은 유지 관리 및 긴 서비스 수명 등의 장점이 있습니다. 단점은 높은 비용과 플라이휠 자이로스코프 효과가 차량 조향에 미치는 영향을 포함합니다.
슈퍼커패시터 자동차
슈퍼커패시터는 이중층의 원리를 활용한 커패시터이다. 슈퍼커패시터의 양극판에 있는 전하에 의해 생성된 전기장의 작용으로 전해질과 전극 사이의 경계면에 반대 전하가 형성되어 전해질의 내부 전기장의 균형을 맞춥니다. 이러한 양전하와 음전하는 서로 다른 두 상 사이의 접촉 표면에서 양전하와 음전하 사이의 간격이 매우 짧은 반대 위치에 배열됩니다. 이 전하분배층을 이중층이라 부르므로 정전용량이 매우 크다. 슈퍼커패시터와 배터리로 구성된 하이브리드 전원 공급 장치는 주행 중 차량의 에너지 요구를 완벽하게 충족할 수 있으며 순간적인 고전력이 에너지 저장 시스템에 미치는 영향을 완충하여 배터리의 수명을 연장할 수 있습니다. 또한 슈퍼커패시터는 높은 전류로 즉시 충전할 수 있어 보다 효율적인 에너지 피드백이 가능합니다.
전원
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글로벌 신에너지 자동차의 발전에 따라 그 동력원은 주로 리튬이온 배터리, 니켈수소 배터리, 납축전지, 슈퍼커패시터 등이 있으며, 그 중 슈퍼커패시터는 대부분 보조전원 형태로 등장한다. 주된 이유는 이러한 배터리 기술이 아직 완전히 성숙되지 않았거나 명백한 단점이 있고, 비용, 전력, 주행거리 측면에서 기존 자동차와 비교하여 많은 차이가 있기 때문입니다. 이는 신에너지 자동차 개발을 제한하는 중요한 이유이기도 하다.
L산성 배터리
모든 배터리 기술 중에서 납축전지는 가장 오랜 개발 역사를 가지고 있습니다. 배터리는 금속 납을 음극으로 사용하고 산화 납을 양극으로 사용합니다. 배터리 방전 과정에서 황산납이 양극과 음극 모두에서 생성됩니다. 황산은 전해질 용액에서 반응 공정의 반응물이자 생성물로 작용합니다. 지난 10년 동안 납산 배터리에 대한 연구 개발은 주로 하이브리드 전기 자동차의 적용에 중점을 두었습니다.
니켈수소 배터리
니켈-수소 배터리의 작동은 니켈 산화물 양극과 수소 금속 양극에 의한 OH의 방출 및 흡수를 기반으로 합니다. 과거에는 니켈-수소 배터리가 리튬이온 배터리와 관련된 심각한 안전성 문제를 고려할 때 전기 자동차에 대한 좋은 임시 옵션으로 간주되었습니다. 그러나 50-70Wh/kg의 에너지 밀도는 전기 자동차의 에너지 밀도 요구 사항인 150-200Wh/kg을 충족할 수 없습니다. 동시에, 니켈-수소 배터리에 니켈이 차지하는 비율이 높기 때문에 향후 가격 하락이 제한됩니다. 따라서 니켈-수소 배터리는 신뢰할 수 있는 선택이 아닙니다.
리튬 이온 배터리
리튬이온 배터리는 개별 배터리의 높은 에너지 밀도와 향상된 전력 덕분에 오늘날 전기 자동차에서 가장 일반적으로 사용되는 전원 배터리 기술로, 경쟁력 있는 가격으로 더 작은 품질과 밀도의 개발로 이어졌습니다. 현재 이러한 전원 배터리는 전기 자동차에 약 150km의 주행 거리를 제공할 수 있습니다. 리튬이온 배터리의 전극에는 리튬이 삽입되는데, 이는 전극 물질이 리튬 이온의 운반체임을 의미합니다. 연구에 따르면 전기 자동차에 사용되는 리튬 이온 배터리의 출력(800-2000W/kg)과 에너지 밀도(100-250Wh/kg)가 증가한 것으로 나타났습니다.
슈퍼커패시터
배터리가 엔진 시동이나 차량 시동을 위해 장기 저장 에너지와 단기 펄스 전력을 모두 제공해야 하는 경우 배터리 설계에서는 절충안을 채택해야 합니다. 전체 표면적을 늘리려면 각 셀에 더 많은 전극을 사용해야 합니다. 더 넓은 전극 면적에서 증가된 전류 분포는 시스템 요구 사항을 충족하도록 배터리 전압 강하를 유지할 수 있습니다. 다른 장치에서 전력 수요를 제공할 수 있는 경우 배터리는 더 두꺼운 전극을 사용하여 낮은 배율에서 에너지 저장 요구 사항을 달성하는 동시에 더 나은 내구성을 달성할 수 있습니다. 이상적인 방법은 슈퍼커패시터를 사용하여 펄스 전력을 제공하는 반면 배터리는 에너지 저장만 제공하는 것입니다. 슈퍼커패시터는 다음 전력 출력을 준비하기 위해 더 낮은 배율로 재충전하거나 제동 에너지 회수를 사용하여 충전할 수 있습니다. 슈퍼커패시터를 통해 충전한 후에는 시동에 필요한 전력이 이미 슈퍼커패시터에 저장되어 있으므로 배터리는 다양한 배터리 충전 상태(SOC) 내에서 작동할 수 있습니다. 배터리와 슈퍼커패시터의 결합에는 필연적으로 더 복잡한 충전 시스템이 필요합니다. 배터리와 슈퍼커패시터의 충전 및 방전 특성이 크게 달라서 충전 차단 전압도 크게 달라지기 때문입니다. 따라서 동일한 DC 버스에서 두 장치를 제어하려면 DC/DC 변환기 또는 스위칭 장치를 사용해야 할 수도 있습니다.
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