Co je základem elektromobility?

Nejnovější články v sekci «Produkty a aplikace»
AUTOMOBILOVÝ PRŮMYSL
TECHNOLOGIE BMS
AKTUÁLNÍ MĚŘENÍ
ZÁKLADNÍ ZNALOST — VÝKONOVÉ DIODY
Nejnovější články v «Industry News»
POLOVODIČOVÝ PRŮMYSL
NOVINKY O NEDOSTATKU ČIPŮ
POLOVODIČOVÝ PRŮMYSL
POWER SUPPLY
Nejnovější články v «Výzkum a vývoj»

OBNOVITELNÁ ENERGIE
TECHNOLOGIE BATERIE
POLOVODIČOVÝ DESIGN
ČÁST 6: VÝROBA POLOVODIČŮ
Nejnovější články v sekci „Nástroje a software“

SOFTWARE MĚŘENÍ
ELEKTROMOBILITA
AUTOMATIZACE ELEKTRONICKÉHO NÁVRHU
3D IC DESIGN

ZÁKLADNÍ ZNALOST – ELEKTRICKÁ VOZIDLA Elektromobilita – Základy elektrických vozidel, jak fungují a jak jsou poháněny

04.02.2021 od Luka Jamese

Elektromobily (EV) jsou budoucností automobilismu. Jaké typy EV ale existují? Jak fungují a jak je lze nabíjet? Jaký je vývoj na trhu s elektromobily a kolik stojí? To a více se dozvíte v následujícím článku.

V posledních letech se vlády v celé Evropě a zbytku světa zavázaly podporovat výrobu a šíření vozidel s ultranízkými emisemi, zatímco několik velkých automobilových značek buď již vyrobilo elektromobily, nebo to má v plánu. Někteří výrobci vozidel, jako například britská automobilka Bentley, slíbili, že všechny jejich produkty budou v blízké budoucnosti založeny na zásuvkách.

Navzdory tomu, že elektrická vozidla, zejména elektromobily, se prosadila a stala se součástí hlavního proudu teprve v posledních letech, jejich historie sahá dále, než si možná myslíte. Úplně první elektromobil byl vyroben ve 1830. letech XNUMX. století ve skotském Aberdeenu a tato technologie byla tak úspěšná, že se elektrické taxíky vydaly koncem století do ulic Londýna. Kvůli klesající ceně ropy však jejich popularita nevydržela a auta na fosilní paliva rychle dominovala.

Jak by mohla vypadat cesta vpřed pro elektrická vozidla po COVID-19

Vzhledem k tomu, že výroba spolehlivějších elektrických vozidel, která jsou přístupná široké veřejnosti, je mnohem levnější, kromě obav o klima a jejich velmi nízké provozní náklady se elektrická vozidla stávají stále více vyráběnými a populárnějšími. V příštím desetiletí budeme svědky obrovského nárůstu počtu elektrických aut na našich silnicích – stejně jako dalších elektrických vozidel, která se vydají na koleje, nebe a moře – protože vozidla s benzínovým a naftovým pohonem jsou pomalu zařazována. vyřazeny z výroby a v některých případech zakázány jejich prodej.

Co jsou elektrická vozidla?

Když přemýšlíme o elektrických vozidlech, většinou si vybavíme jakékoli auto (ať už hybridní nebo plně elektrické), které ke svému provozu využívá elektřinu místo benzínu nebo nafty na fosilní paliva. I když je to v podstatě správně, termín „elektrické vozidlo“ nebo „EV“ zahrnuje jakékoli vozidlo, které místo motoru s vnitřním spalováním (ICE) funguje na elektromotor nebo trakční motor. To zahrnuje nejen osobní automobily, ale také elektrická nákladní auta, letadla, vlaky, lodě a dvoukolová a tříkolová vozidla.

V tomto článku budeme používat termín „elektrické vozidlo“ nebo „EV“ pro označení elektromobilů. Protože v současné době existují odhadem 1.4 miliardy aut na silnicích po celém světě (ve srovnání se zhruba 200 miliony motocyklů) je vůz široce považován za nejběžnější a nejoblíbenější typ vozidla, který se dnes používá. Elektromobil lze tedy definovat jako jakékoli vozidlo, které k pohonu využívá jeden nebo více elektrických nebo trakčních motorů.

sponzorovaná udržitelná spotřeba energie v sektoru dopravy

Snižování emisí prostřednictvím elektrifikace

Jak fungují elektromobily?

Zatímco specifika toho, jak elektrické vozidlo funguje, závisí na tom, o jaký typ elektromobilu se jedná (tj. zda jde o hybridní, bateriový nebo elektrický pohon s palivovými články – více o tom brzy), všechny obecně fungují stejným způsobem. Všechny EV jsou poháněny elektromotorem. Energii získává z hromady baterií a ve většině případů musí být elektrická auta zapojena, aby se tyto baterie dobily. V dřívějších iteracích elektromobilů byly tyto baterie olověné, ale v současnosti bude většina elektromobilů používat lithium-iontové baterie, protože jsou mnohem lepší a mohou uchovat mnohem více energie.

Baterie
V EV – zejména elektrických automobilech – se baterie obvykle nacházejí nízko v autě. Například v Tesle běží baterie podél podlahy. Díky hmotnosti baterií (průměrný elektromobil váží více než průměrné auto poháněné palivem!) to pomáhá regulovat těžiště vozu. Elektromobily budou také obvykle obsahovat pomocnou baterii, která se používá k napájení elektroinstalace automobilu, podobně jako baterie nacházející se v konvenčním vozidle poháněném palivem. To umožňuje, aby světla vozu, informační a zábavní systém a další funkce fungovaly, i když je vybitá hlavní baterie.

Elektrický motor
Elektromotor čerpá energii z baterie, aby poháněl kola vozu a umožňoval pohon. Pro pohon všech čtyř kol lze použít dva motory – jeden na každé ze dvou náprav vozu. Dnes jsou všechny elektromotory zásadně střídavé. Otáčejí se, když je rotor pronásledující střídavé magnetické pole indukován střídavým elektrickým proudem. Starší elektromotory byly „DC kartáčované“, které používaly mechanické kartáče k vytvoření střídavého proudu. Ty měly vysokou poruchovost, takže nebyly vhodné pro komerční elektromobily.

Technologický boom za bilion dolarů poháněný humbukem o elektromobilech

Různé typy elektrických vozidel

Existují tři hlavní typy elektromobilů, které se dělí podle toho, kolik elektřiny je spotřebováno jako jejich zdroj energie. Tyto jsou Bateriová elektrická vozidla (BEV), plug-in hybridní elektrická vozidla (PHEV) a hybridní elektrická vozidla (HEV). Kromě těchto tří ‚hlavních‘ typů elektromobilů existují ‚odlehlé‘, jako jsou vozidla s prodlužovačem dojezdu nebo vozidla s palivovými články.

Bateriová elektrická vozidla (BEV)
Bateriová elektrická vozidla – často označovaná jako „plně elektrická“ nebo „plně elektrická“ vozidla – jsou vozidla vybavená dobíjecí baterií jako jediným zdrojem energie. Tato vozidla nemají vůbec žádný benzínový motor. BEV uchovávají elektřinu na palubě pomocí vysokokapacitních (obvykle lithium-iontových) baterií. Jejich baterie se pak využívá k pohonu elektromotoru a palubní elektroniky. Vzhledem k absenci ICE nevypouštějí BEV vůbec žádné škodlivé emise. Vozidla BEV se nabíjejí elektřinou z externího zdroje energie, přičemž jejich nabíječky jsou klasifikovány podle rychlosti, kterou dobíjejí baterii (další informace naleznete v části o nabíjení elektromobilu níže).
Příklady BEV zahrnují Tesla Model 3, BMW i3, Volkswagen e-Golf a Hyundai Ioniq.

Plug-in hybridní elektrická vozidla (PHEV)
Plug-in-hybridní elektromobil kombinuje baterii a elektromotor s ekonomickým benzinovým nebo naftovým motorem. Jak lze odvodit z názvu, PHEV lze dobíjet připojením k externímu zdroji elektřiny. Kromě toho mohou být PHEV poháněny také jejich palubními motory a generátory a jsou schopny nahradit elektřinu ze sítě za benzín. V PHEV bude palubní baterie obvykle mnohem menší a bude mít nižší kapacitu než baterie v čistě elektrických autech. To znamená, že PHEV nemohou jet příliš daleko pouze na elektřinu, což vyžaduje, aby se spalovací motor nakonec nastartoval.
Příklady PHEV zahrnují BMW i8, Toyota Prius, Ford C-Max Energi a Mini Cooper SE Countryman.

Hybridní elektrická vozidla (HEV)
Hybridní elektrická vozidla jsou poháněna jak fosilními palivy, tak elektřinou. V HEV je elektřina generována brzdovým systémem automobilu a ta se používá k dobíjení baterie. Toto je známé jako ‚regenerativní brzdění‘, proces, při kterém elektromotor pomáhá zpomalit a zastavit používané vozidlo pomocí části energie, kterou brzdy normálně přeměňují na teplo. HEV startují na své cesty pomocí elektromotoru, poté se zapojí motor ICE, když se zvyšuje zatížení nebo rychlost. HEV jsou velmi podobné PHEV kromě toho, že je nelze zapojit; elektřinu lze vyrábět pouze pomocí rekuperačního brzdění.
Příklady HEV zahrnují Toyota Prius Hybrid, Honda Civic Hybrid a Toyota Camry Hybrid.

Jak se změní technologie nabíjení EV s rostoucí poptávkou

Palivový článek
Některé elektromobily získávají elektřinu z vodíkového palivového článku místo z baterie. Jako taková jsou tato vozidla označována jako „vozidla s palivovými články.“ I když v současné době existuje mnoho různých typů vodíkových palivových článků, většina z nich má stejný pracovní princip: kombinují vodík a kyslík k výrobě elektřiny (k pohonu vehikulum) a voda (vedlejší produkt). Vzhledem k tomu, že automobily s vodíkovými palivovými články jsou poháněny tímto chemickým procesem, není třeba je dobíjet a lze je řídit, pokud jsou poháněny zásobou vodíku. Naplnění vozu může trvat méně než pět minut, přičemž průměrný dojezd vozů na vodíkové palivové články se pohybuje kolem 300–350 mil.
Dva příklady vozidel s vodíkovými palivovými články jsou Toyota Mirai a Hyundai Nexo.

Jaký je rozdíl mezi mild hybridem a full hybridem?
Všechny typy hybridních vozů jsou poháněny kombinací ICE a elektromotoru. Zda je vůz mild hybrid nebo full hybrid, závisí na tom, zda elektromotor dokáže vůz sám podporovat.

U mild hybridu vůz využívá pouze elektromotor k podpoře motoru při akceleraci a jízdě. Elektromotor není schopen pohánět auto sám. Ve full hybridu ale elektromotor dokáže pohánět auto sám; ICE se spustí pouze tehdy, když je potřeba větší výkon nebo když je dosaženo vyšších rychlostí.

Autotrader jmenuje 10 nejlepších elektromobilů pro rok 2021

Napájení elektrických vozidel (nabíjení EV)

Dva hlavní typy elektrických vozidel – plně elektrické BEV a PHEV – jsou poháněny připojením vozidla ke zdroji elektřiny. Je toho však mnohem více, s různými úvahami, jako jsou rychlosti a rychlosti nabíjení, napětí, dosahy a velikost baterie.

Jak nabíjíte EV?
Elektromobil lze nabíjet buď zapojením do zásuvky nebo nabíjecí jednotky. Nabíjecí jednotky se nacházejí na stále více veřejných místech, jak roste obliba elektromobilů, a obvykle nejste nikdy příliš daleko od svého nejbližšího. Mezi běžná místa pro nabíjení patří parkoviště a čerpací stanice.

Jak dlouho trvá nabíjení elektromobilu?
Existují tři hlavní typy nabíjení EV – rychlé, rychlé a pomalé. Ty odpovídají výkonu v kW, a tedy době, kterou zabere nabití elektromobilu. Každý typ nabíječky má přidruženou sadu konektorů, které jsou navrženy pro použití s ​​nízkým nebo vysokým výkonem a pro nabíjení střídavým nebo stejnosměrným proudem.

• Rychlý: Rychlonabíječky představují nejrychlejší způsob nabíjení elektromobilu. Obvykle se nacházejí na dálniční síti, na čerpacích stanicích nebo v blízkosti hlavních tahů. Dodávají vysoce výkonný střídavý nebo stejnosměrný proud. Průměrný EV trvá zhruba hodinu na standardním rychlonabíjecím bodu 50 kW, nicméně některé modely EV se dokážou dobít na 80 procent za pouhých 20 minut. Všechna rychlá zařízení mají nabíjecí kabely připojené k jednotce a rychlé nabíjení lze použít pouze u vozidel s možností rychlého nabíjení. Dobrým příkladem rychlého nabíjení je síť Supercharger společnosti Tesla, která poskytuje rychlé DC nabíjení řidičům jejích vozů. Ty mohou nabíjet až 150 kW.

• Fast: Rychlonabíječky jsou obvykle dimenzovány na 7 kW nebo 22 kW (jedno- nebo třífázové 32A). Většina rychlých nabíječek poskytuje AC nabíjení, ale existují některé sítě, které využívají 25 kW DC nabíječky. Doba nabíjení se liší v závislosti na rychlosti jednotky, ale 7 kW nabíječka je schopna dobít kompatibilní EV se 40 kWh baterií přibližně za čtyři až šest hodin a 22 kW nabíječka za jednu až dvě hodiny. Rychlonabíječky se obvykle nacházejí na parkovištích supermarketů, zábavních centrech nebo jiných destinacích, kde pravděpodobně budete zaparkovat delší dobu.

• Pomalý: Většina pomalých nabíječek má výkon do 3 kW. Ve skutečnosti však pomalé nabíjení probíhá mezi 2.3 kW a 6 kW. Nejběžnější pomalé nabíječky jsou dimenzovány na 3.6 kW (16A). Doba nabíjení se liší v závislosti na typu nabíjecí jednotky a nabíjeném EV. Obecně řečeno, plné nabití 3 kW jednotky bude trvat 6 až 12 hodin. Většina pomalých nabíjecích jednotek je nepřipoutaná, na rozdíl od rychlých a rychlých nabíječek, což znamená, že k propojení elektromobilu s nabíjecím bodem je potřeba kabel, jako je standardní zásuvka. Pomalé nabíjení je běžný způsob nabíjení používaný v domácím prostředí. Není však neobvyklé vidět pomalé nabíjecí stanice pro elektromobily rozmístěné v oblastech, kde mohou být parkoviště ponechána delší dobu, jako jsou 24hodinová veřejná parkoviště a pracoviště. Kvůli dlouhým dobám nabíjení se pomalé nabíječky běžně nenacházejí v jiných veřejných zařízeních.

sponzorované NABÍJENÍ BATERIE

Topologie nabíječek dneška a zítřka

Jak drahý je provoz elektromobilu?

Náklady na nabíjení elektromobilu se liší v závislosti na typu vozidla, velikosti baterie, typu nabíjecího systému a na místě, kde se vozidlo nabíjí. Například ve Spojeném království stojí nabíjení elektromobilu doma zhruba 8.40 GBP.

I když na tuto otázku neexistuje žádná definitivní odpověď, víme, že nabíjení elektromobilu je podstatně levnější než náklady na tankování benzínového nebo naftového motoru a může být ještě efektivnější z hlediska nákladů, když daňové úlevy, pobídky a je zahrnuta domácí výroba obnovitelné energie.

Trh s elektromobily a budoucnost elektromobilů

Prodeje BEV a PHEV poprvé v roce 2019 přesáhly dvoumilionovou hranici. Nejnovější předpovědi trhu s elektrickými vozidly jsou také silné. Globální prognóza společnosti Deloitte pro elektromobily je složená roční míra růstu o 29 procent dosažená během příštích 10 let do roku 2030, přičemž celkový prodej elektromobilů vzroste z 2.5 milionu v roce 2020 na 11.2 milionu v roce 2025 a poté dosáhne 31.1 milionu do roku 2030.

Očekává se, že do této doby budou elektromobily tvořit zhruba 32 procent celkového podílu na trhu pro prodej nových aut, jak ukazuje výše uvedený graf. A co víc, trh nebyl ovlivněn COVID-19 do té míry, jako ostatní; Tempo obnovy na trhu s EV bude vysoké, přičemž EV budou mít během období zotavení COVID-19 pozitivní trajektorii.

ENERGETICKÁ ELEKTRONIKA PRŮMYSL

Trh s výkonovou elektronikou 2020: Vítězové, poražení a příležitosti

Tento růst je tažen faktory, jako jsou měnící se spotřebitelská poptávka a priority, vládou podporované pobídky a daňové úlevy, strategie výrobců originálních vozidel (OEM) a role, kterou korporace hrají při podpoře přechodu na EV. A jak více vlád stanoví uhlíkově neutrální cílové roky, technologie baterií se zlepšuje a stále více výrobců začíná upřednostňovat výrobu EV – v mnoha případech zcela přechází na výrobu BEV a PHEV – můžeme dobře vidět čísla růstu, která přesahují výše uvedené předpovědi. Přestože se během příští dekády může stát cokoli, jedna věc se zdá jasná: budoucnost automobilismu jsou elektromobily.

Sledujte nás na LinkedIn

Užili jste si čtení tohoto článku? Pak nás sledujte na LinkedIn a zůstaňte v obraze díky každodenním příspěvkům o nejnovějším vývoji v oboru, produktech a aplikacích, nástrojích a softwaru a také výzkumu a vývoji.

AKUMULÁTOROVÁ ELEKTRICKÁ VOZIDLA

Čtyři baterie nové generace: plán pokročilé technologie baterií Toyota

Jak rychlý růst e-mobility pohání trh s výkonovou elektronikou

Elektromobilita je budoucnost automobilového průmyslu – o tom není pochyb pro většinu lidí v tomto odvětví. Zásadní je nejen snížení negativního vlivu automobilové dopravy na životní prostředí, ale také snížení výrobních a provozních nákladů elektromobilů oproti autům se spalovacími motory.

Elektromobilita nabízí řadu výhod – jak pro spotřebitele, tak pro životní prostředí. Co přesně tento pojem znamená a jaký je jeho význam pro automobilový sektor?
Definice elektromobility. Proč jsou elektrická vozidla pro automobilový průmysl tak důležitá?

Elektromobilita, také známá jako e-mobilita, se týká používání elektricky poháněných vozidel. Současný vývoj v tomto oboru je zaměřen především na osobní automobily, ale objevují se i nová, ekologická řešení pro autobusy a dokonce i nákladní automobily. Elektromobilita pokrývá širokou škálu problémů – od návrhu a výroby až po prodej a používání elektricky poháněných vozidel. Termín také odkazuje na používané technologie a infrastrukturu potřebnou k provozu těchto vozidel, jako jsou nabíjecí stanice.

Stojí za zmínku, že rostoucí trh elektromobility se ukázal jako odolný vůči hrozbám vyvolaným pandemií COVID-19, která výrazně oslabila většinu sektorů trhu. I přes sociální a ekonomické problémy zájem o elektromobily neustále roste. Je to dáno nejen inovativností navrhovaných řešení, ale také zvyšujícím se povědomím veřejnosti o změně klimatu. Rozvoj e-mobility se může ukázat jako zásadní pro omezení negativního dopadu lidské civilizace na přírodní prostředí.

Evropský automobilový průmysl věří v elektromobily – výhody rozvoje elektromobility

Celková hodnota trhu s elektromobily již v roce 23.33 dosáhla 2020 miliardy USD. Podle analytiků společnosti Research and Markets má toto číslo do roku 37.22 vzrůst na 2023 miliardy – což je nárůst o 60 % za pouhé tři roky.

Takto příznivé podmínky pro rozvoj vytváří několik faktorů. Jedním z nich je environmentální politika Evropské unie, která výrazně podporuje řešení elektromobility. Cílem je snížit množství látek znečišťujících životní prostředí vypouštěných používáním tradičních spalovacích motorů, a tím zpomalit degradaci přírodního prostředí. Kromě produkce škodlivých látek při samotném procesu spalování paliva přispívají takové motory také k emisím skleníkových plynů. S využitím moderních elektromotorů je možné mimo jiné snížit emise oxidu uhličitého a ozónu. Vyšší podíl elektromobilů na celkovém počtu vozidel má tedy přímý vliv na kvalitu ovzduší, což výrazně zvyšuje komfort života zejména v městských prostorách.

Elektrická doprava navíc přispívá nejen ke snižování negativního dopadu automobilového sektoru na životní prostředí, ale představuje také příležitost ke snížení nákladů. Díky rozvoji elektromobility lze očekávat úsporu individuálních nákladů na dopravu při použití elektricky poháněných vozidel. Toto snížení nákladů je dáno nižší spotřebou energie díky vyšší účinnosti elektromotorů oproti spalovacím motorům. Koncový zákazník se navíc může vyhnout nutnosti pravidelných, nákladných oprav a výměn spotřebního materiálu, jako je olej, filtry a další podobné díly.

Rozvoj elektromobility závisí na dostupné infrastruktuře

Elektromobilita má bezesporu mnoho důležitých výhod, které se v příštích letech ukážou jako zásadní pro životní prostředí a společnost. Experti předpokládají, že silný rozvoj elektromobility je teprve na začátku a bude pokračovat ještě několik dalších let. Za zmínku však stojí, že rentabilita používání vozidel s tímto typem pohonu je do značné míry závislá na dostupnosti vhodné infrastruktury, která zahrnuje mimo jiné dobíjecí stanice. Tento faktor ovlivňuje pohodlí jízdy elektromobilem, což má zase významný vliv na dynamiku dalšího rozvoje tohoto odvětví. Ekologické předpisy Evropské unie mohou urychlit výstavbu potřebné infrastruktury uložením povinnosti developerům a vlastníkům budov instalovat dobíjecí stanice.

Podpora rozvoje e-mobility – inovativních materiálů používaných společností Knauf Industries

Popularizace elektrických pohonů může mít za následek až 20-30% pokles výrobních nákladů osobních automobilů. Důvodem je mimo jiné použití inovativních materiálů, jako je expandovaný polypropylen (EPP) při výrobě řešení společnosti Knauf Industries.

Komponenty vyrobené s použitím EPP najdou širokou škálu aplikací ve výrobě vozidel. Díky vysokému stupni tvařitelnosti v kombinaci s pevností a nízkou hmotností mohou mít tyto komponenty různé tvary a nabízejí širokou škálu technických parametrů. Používají se mimo jiné k tepelné a zvukové izolaci; používají se také jako výplň hlavových opěrek, sedadel nebo dveří v autech. Materiál může mít také funkci tlumení nárazů. V sektoru „čisté mobility“ se také používá expandovaný polypropylen k prodloužení životnosti baterií.

Podívejte se na naše řešení pro baterii

Knauf Industries je společnost zabývající se zpracováním plastů s bohatými zkušenostmi s řízením výroby komponentů z materiálů jako je EPP. Inženýrská odbornost je nezbytnou součástí procesu výroby automobilů – díky správné přípravě a přísné kontrole procesu lze splnit i ty nejnáročnější technické požadavky. Vysoká úroveň výroby umožňuje vyrábět díly dokonale přizpůsobené potřebám elektromobilů, což přispívá k rozvoji elektromobility.

Chcete získat více specializovaných znalostí?
Výdrž baterie pro elektromobily – rozptýlíme jakékoli pochybnosti 19. října 2020
Kdy budou elektromobily levnější než spalovací auta? 29. července 2022

Komponenty EPP při výrobě baterií pro elektromobily – aplikace a výhody 30. prosince 2020

Základy elektrické baterie – všechny potřebné informace: cena, nabíjení a výměna 11. září 2020

Nahradí elektrické motocykly ekvivalenty s vnitřním spalováním? 21. května 2023
Jak snížit hmotnost auta? Nejlepší způsoby, jak snížit hmotnost vozidla 08. prosince 2023

Design Thinking přístup k výrobě a vývoji – co to je a jaké možnosti nabízí? 20. listopadu 2023

Co je Time To Market a jak snížit hodnotu tohoto parametru v automobilovém průmyslu? 12. listopadu 2023