Как электроника и электромобили определяют будущее автомобилестроения

Электроника лежит в основе автомобильной промышленности, и ее роль в электромобилях будет все больше возрастать. Огромная эволюция микроэлектроники, в частности электроники большой мощности, привела к заметному увеличению количества информационно-развлекательных, осветительных и сенсорных приложений, требующих прочной и надежной конструкции.

По оценкам аналитиков, оборот составит более 80 миллиардов долларов с экспоненциальным ростом в ближайшие годы. Отрасль активно способствует повышению безопасности дорожного движения путем разработки и развития технологий ограничения дорожно-транспортных происшествий, например, с помощью систем контроля устойчивости и состояния здоровья водителей.

С появлением умных (интеллектуальных) технологий, начиная с интеллектуальных сетей, появился интерес к GPS и всей экосистеме IoT для поддержки транспортных средств при приеме и передаче высокоскоростных данных.

Три основных фактора делают автомобиль привлекательным для технологий: автономное вождение, электромобили и высокий потребительский спрос на информационно-развлекательные услуги.

Беспилотные автомобили представляют собой вызов ближайшего будущего. Возможность удаленного вмешательства с запрограммированными электронными системами, уменьшение количества дорожно-транспортных происшествий и, таким образом, предотвращение опасных ситуаций, является причиной успешного преодоления этой проблемы.

Посмотрим, как электроника пришла на смену механике.

Технология MEMS

Хотя типичными приложениями являются подушки безопасности и усовершенствованные системы помощи водителю (ADAS), распространение датчиков, таких как гироскопы и акселерометры на основе микроэлектромеханических систем (MEMS), позволяет использовать ряд решений управления, которые обеспечивают большую эффективность.

Технология MEMS использует методы микротехнологии, чтобы объединить возможности микроэлектроники с механическими свойствами микродатчиков. К преимуществам этих подходов можно отнести высокую эффективность, небольшие размеры и низкую стоимость.

Электронные системы безопасности на основе MEMS могут гарантировать соответствие стандартам функциональной безопасности и позволяют разработчикам более эффективно достигать своих целей. Растущий спрос на безопасность в автомобильном секторе является основным драйвером роста этого рынка.

МЭМС акселерометры измеряют ускорения на одной, двух или трех ортогональных осях и используются для определения наклона или ориентации относительно ускорения свободного падения, а также для измерения вибраций и ударов.

Акселерометры основаны на кремниевом полупроводнике. Физический принцип измерения по существу состоит из термического или емкостного подхода. Емкостной подход может быть более подходящим для некоторых приложений, таких как обнаружение столкновений и активация подушки безопасности.

С другой стороны, тепловой подход, основанный на принципе конвекции молекул газа, нагретых внутри герметичной полости, больше подходит для электронного контроля стабильности (ESC).

Емкостные устройства используют пьезоэлектрический эффект или напряжение кристаллической структуры с ускоряющими силами, которые вызывают механическое напряжение, преобразованное в электрический сигнал.

С другой стороны, гироскопы MEMS предоставляют простой способ измерения угловой скорости (или вращательного движения) и являются популярным выбором для управления движением. Они также используются в потребительском секторе на большинстве смартфонов.

В активной подвеске используются четыре датчика в сочетании с акселерометрами и гироскопами, чтобы обеспечить стабильное и регулярное динамическое поведение автомобиля.

Большинство гироскопов основаны на конфигурации камертона с двумя массами, непрерывно колеблющимися в противоположных направлениях.

При приложении угловой силы сила Кориолиса на каждую массу действует в противоположном направлении, создавая изменение емкости, пропорциональное угловой скорости, которая затем преобразуется в электрический сигнал.

Следовательно, автомобильные приложения для акселерометров в основном включают подушки безопасности и активную подвеску, в то время как гироскопы используются в системах ESC и системах навигации GPS.

В автомобилях можно использовать гироскоп для активации тормозной системы ESC для предотвращения аварий или для активации подушки безопасности при наклоне или лобовом столкновении.

Появляется новый рынок MEMS с наноэлектромеханическими системами. Благодаря своей чувствительности эти наноразмерные устройства могут предлагать очень маленькие сенсоры, которые обнаруживают напряжения и вибрации на атомарном уровне.

Электромагнитная совместимость

Быстрое развитие автомобильной промышленности и тенденция к автономным транспортным средствам и системам ADAS по-прежнему вызывают потребность в более сложных конструкциях электромагнитной совместимости (EMC) и сценариях испытаний для автомобильной промышленности.

Транспортные платформы становятся все более сложными с электронными устройствами, которые требуют надежной работы без ущерба для безопасности или инфраструктуры связи.

Автомобильная промышленность и ее производители стремятся соответствовать множеству требований по электромагнитной совместимости.

Например, два требования должны гарантировать, что электронные устройства не будут излучать электромагнитные помехи или чрезмерный шум и будут невосприимчивы к шуму, излучаемому другими электромагнитными источниками.

Новые парадигмы беспроводной связи, применяемые в автомобильном секторе, требуют высокопроизводительных электронных систем, которые работают на высоких скоростях передачи данных и, следовательно, на высоких частотах, в зависимости от операционной среды.

Каждая из этих новых подсистем должна соответствовать стандартам EMC. Кроме того, важными аспектами являются целостность сигнала, а также шаблоны передаваемых и обрабатываемых данных.

Миниатюризация электронных устройств является обязательной, и, как следствие, производственными допусками больше нельзя пренебрегать. Вариации номинальных проектных параметров вызывают неустойчивое поведение, которое отрицательно влияет как на ЭМС, так и на целостность сигнала.

Шум в автомобиле

Одним из наиболее важных аспектов автомобильного сектора является фаза сгорания в цилиндрах эндотермических двигателей. Поскольку эти двигатели существуют уже много лет, инженеры всегда работали над методами проектирования, позволяющими справиться с низкочастотным шумом.

С электромобилями проблема, которую необходимо решить, является прямо противоположной: они излучают слишком низкий уровень шума, и необходимо создавать больше шума по соображениям безопасности.

Методы энергосбережения помогли создать более экологически чистые автомобили, но не всегда обеспечивают менее шумный салон. За счет уменьшения количества цилиндров в более эффективных и экологически чистых двигателях частота шума двигателя снижается.

Чтобы уменьшить шум двигателя, автомобильные инженеры используют активный акустический контроль или активный контроль шума (ANC) для генерации шумоподавляющих сигналов, которые воспроизводятся динамиками в салоне автомобиля. Технология ANC использует аудиосистему автомобиля для снижения нежелательного шума, создаваемого двигателем.

Активное управление звуком — это метод обработки сигнала, который снижает эффективную амплитуду звука для улучшения отношения сигнал / шум, чтобы нежелательный шум был менее заметен.

Методология ANC также называется шумоподавлением звука и основана на когерентной акустике, которая направлена ​​на точное воспроизведение исходного звукового поля во всех его формах с использованием усилителей и микрофонов внутри транспортных средств и цифровой обработки сигналов для подавления шума. На практике звук можно описать как волну давления, состоящую из амплитуды и фазы.

Система шумоподавления состоит из звукового устройства, которое излучает волну с той же амплитудой, но с фазовым сдвигом 180 ° (инвертированная фаза, также называемая противофазой). Процесс рекомбинации двух волн основан на физическом принципе, называемом деструктивной интерференцией.

ANC достигается за счет использования схем смешанного сигнала или цифровой обработки сигналов с алгоритмом управления для анализа формы звуковой волны и генерации противофазной волны, усиливаемой на преобразователе.

Эти системы в значительной степени зависят от интегрированной системы на кристалле, оснащенной высокопроизводительным стандартным процессором и программной инфраструктурой. Ресурсы обработки в реальном времени необходимы для быстрого внедрения и завершения контуров управления с обратной связью, чтобы решение ANC работало должным образом. В типичной автомобильной системе с тремя-шестью микрофонами.

Светодиодное освещение

В автомобильной промышленности светодиоды широко используются для дальнего света, стоп-сигналов и габаритных огней, а также для боковых и задних указателей поворота. В проекте светодиодного драйвера интенсивность яркости различных осветительных устройств не одинакова, а зависит от их конкретной функции. Поэтому светодиоды работают с разным уровнем яркости, например, при максимальной яркости при торможении и от 10% до 25% яркости для задних фонарей.

Цепи диммирования светодиодов используются для различения уровня яркости с помощью метода управления с широтно-импульсной модуляцией, который модулирует ширину импульсов тока, подаваемых на светодиоды.

Однако для наружного освещения необходимо обеспечить разные уровни яркости для одного и того же светодиода. Например, стоп-сигналы и габаритные огни или ближний и дальний свет определяются на двух уровнях яркости.

В некоторых случаях существенным аспектом системы управления освещением является управление мощностью, обеспечиваемой драйверами интегральной схемы (ИС) в различных конфигурациях. Простота управления светодиодами делает их интеллектуальной системой освещения.

Светодиодные решения требуют постоянного тока для обеспечения равномерной яркости. Точность источника, колебания напряжения и другие параметры на самом деле являются наиболее важными конструктивными параметрами для правильной реализации драйвера. Поэтому необходимо тщательно продумать источник пульсаций мощности транспортного средства.

Кроме того, другие требования, которые отражаются на этапе проектирования, включают температуру и влажность, диапазон напряжений, ЭМС и требования к надежности, продиктованные квалификационными испытаниями.

Высокая надежность в автомобильных приложениях является показателем наличия необходимых схем защиты внутри ИС драйвера от перенапряжения, пониженного напряжения, обратной полярности, перегрузки по току, короткого замыкания и экстремально высоких или низких температур. Суровые автомобильные условия требуют защитных схем для предотвращения проблем в случае отказа.

Распознавание жестов

Распознавание жестов, или обнаружение жестов, — это способность устройства определять серию движений человеческого тела для применения определенных функций управления. Эта электронная технология основана на помощи камеры, которая идентифицирует и сканирует сцену в 2D или 3D сценарии или с помощью решений, основанных на методе времени пролета.

Последний состоит в направлении инфракрасного луча на анализируемую цель с последующим отражением сигнала, обработанного приемной электроникой.

Электроника создает своего рода карту, анализируя различные движения, и через алгоритм она отреагирует правильным действием. В других решениях используются ультразвуковые сигналы, такие как те, что используются в датчиках парковки.

Цель состоит в том, чтобы отсканировать все изображение сцены. Используемые камеры состоят из передатчика и датчика приемника (состоящего из матрицы пикселей, которые собирают свет из одной и той же области интереса).

Алгоритм управления зрением должен будет сканировать изображения, чтобы проанализировать жест и продолжить распознавание. Задача датчиков — демодулировать отраженный свет, измеряя положение каждого пикселя, который представляет собой корреляцию между проходящим и отраженным светом.

Пиксели собирают свет от различных отдельных частей сцены. Путем рекомбинации сигналов создается реконструированное изображение. Все пиксели сенсора управляются демодуляцией и входом модуляции. Демодуляция пикселей синхронна с модуляцией передаваемого светового сигнала.

Преобразование фотонов (свет, отраженный матрицей) в электроны квантового процесса регулируется стохастическими функциями. В частности, скорость генерации фотонов использует распределение Пуассона.

Точно так же сигнал фотонов, отраженных мишенью, и их относительное преобразование в электроны в пикселе также являются квантовыми процессами с распределением Пуассона. В этих случаях не весь свет, падающий на пиксель, преобразуется в электроны. Чтобы проверить качество системы, лучше всего измерить квантовую эффективность как функцию длины волны света, используемого при передаче.

Техника распознавания жестов также задействует глаза. Предположим, вы хотите запустить дворники, просто переместив взгляд на зеркало заднего вида, или включить радио, просто переместив взгляд на приборную панель. Это одни из многих примеров и функций, которые алгоритм управления сможет декодировать в реальном времени.

Ключевой особенностью является возможность отслеживать психофизические симптомы, которые могут иметь негативные последствия во время вождения, например, усталость. Современные системы слежения за глазами используют инфракрасные светодиоды в качестве источника света и камеры с высоким разрешением для обнаружения отраженного света.

LiDAR

Принцип, лежащий в основе LiDAR, довольно прост, но создание системы такого типа не обязательно просто. Формула, используемая инженерами для расчета расстояния: расстояние до объекта = ( скорость света × время полета ) ÷ 2.

LiDAR измеряет время полета, используемое для расчета пройденного расстояния. Система в основном посылает высокочастотные световые импульсы с длинами волн примерно от 830 до 940 нм и использует зеркало вместо антенны для сканирования лазера.

Этот свет отражается от датчика, который интерпретирует сигнал и вычисляет расстояние, пройденное светом, путем измерения его рассеивания. Таким образом, системы LiDAR позволяют автономным транспортным средствам обнаруживать препятствия или другие транспортные средства.

Одним из усложняющих факторов является то, что излучаемый свет может отражаться в разных направлениях. При взгляде на дерево некоторые фотоны будут отражаться от ветвей, а другие будут проходить сквозь них и отражаться от земли. Возможно или даже вероятно, что многократные отражения могут вызвать световой импульс.

По сути, это очень похоже на радарную технику. Оба используют такие параметры, как скорость, угол и дальность. Радар, конечно, использует радиоволны вместо света. Аппаратное обеспечение по существу состоит из передатчика и приемника и набора точек, который идентифицирует большой объем данных из сканируемой среды.

Это создает набор данных, который может быть преобразован программным приложением для создания трехмерных изображений на основе заданной области.

Электромобили

В основе глобального движения к более устойчивому будущему лежат электромобили.

Электромобили в основном используют электричество для запуска двигателя. Им требуются:

• преобразователи постоянного тока в постоянный (преобразователи от одного постоянного тока к другому, который всегда непрерывен, но с различным напряжением), обычно от высокого напряжения до 12 В, для питания низковольтной электроники;

• инвертор тяги постоянного / переменного тока для привода электродвигателей (обычно трехфазных) и подачи энергии на колеса;

• преобразователи переменного / постоянного тока для зарядки аккумуляторов транспортных средств как во время рекуперации энергии торможения, так и от бытовых или мощных (для быстрой зарядки) зарядных станций.

Электроэнергия может вырабатываться тормозной системой автомобиля для подзарядки аккумулятора. Это называется «рекуперативным торможением» и заключается в преобразовании кинетической энергии в электрическую.

Существует три основных типа электромобилей, классифицируемых в зависимости от степени использования электричества в качестве источника энергии:

• электромобили с аккумуляторной батареей (BEV),

• гибридные электромобили с подзарядкой от сети (PHEV),

• гибридные электромобили (HEV).

BEV — это полностью электрические автомобили с аккумуляторными батареями и без бензинового двигателя. BEV хранят электроэнергию на борту благодаря аккумуляторным блокам большой емкости.

Их аккумуляторная батарея используется для работы электродвигателя и всей бортовой электроники. BEV не создают вредных выбросов и опасностей, вызываемых традиционными бензиновыми автомобилями.

Зарядные устройства для электромобилей классифицируются в зависимости от того, насколько быстро они заряжают аккумулятор электромобиля. PHEV могут заряжать аккумулятор как за счет рекуперативного торможения, так и за счет «подключения» к внешнему источнику питания.

Стремление разработчиков электромобилей и гибридных транспортных средств к повышению эффективности преобразования энергии смещается в сторону высоконадежных устройств с точки зрения как управления температурой, так и снижения потерь.

Конструктивные параметры различны и касаются уровня мощности, эффективности преобразования, рабочей температуры в системе трансмиссии транспортного средства, степени рассеивания тепла и комплектации системы.

Ключом к производительности в конструкции электромобиля являются аккумулятор и силовая установка. Еще один аспект, который следует учитывать, — это автономность электромобиля или расстояние, которое он может проехать с полным зарядом.

Популярность электромобилей и гибридных автомобилей привела к появлению новых интегрированных решений, которые делают управление аккумуляторными батареями более надежным.

Самые популярные литий-ионные (Li-ion) аккумуляторы теперь требуют особого внимания, поскольку характеристики каждой ячейки отличаются от другой. Поэтому с каждой ячейкой нужно обращаться индивидуально, чтобы полностью избежать разряда.

Очевидно, что большинство производителей считают отключение питания во время работы очень опасным и недопустимым. По этой причине они стараются добиться чрезвычайно низкого процента отказов.

Литий-ионные аккумуляторы требуют особого внимания, когда им необходимо обеспечить надежную работу в течение длительного периода. Электроника батареи должна иметь возможность передавать информацию от каждой ячейки в стеке батареи в центральную точку для обработки.

Кроме того, электроника управления батареями должна максимизировать дальность действия, продолжительность, безопасность и надежность при минимальных затратах, размере и весе.

Все электрические или гибридные автомобили используют рекуперативное торможение для зарядки аккумулятора во время замедления. Кроме того, солнечные элементы можно использовать для восстановления максимального заряда аккумулятора или для компенсации тока покоя в автомобиле.

В дополнение к солнечной энергии, другими доступными источниками являются тепло и пьезоэлектрический эффект с использованием механической кинетической энергии.

Некоторые части автомобиля сильно нагреваются, и разница температур может использоваться для хранения энергии и подзарядки аккумулятора (сбор тепловой энергии).

В этом сценарии решение для ячеистой сети, такое как SmartMesh, может исключить любое обслуживание, связанное с разъемами, кабелями и различными сборками. Он также позволяет реализовать дополнительные функции, обеспечивая при этом некоторую масштабируемость.

Сбор энергии, используемый в автомобильном секторе, заключается в получении энергии из внешних источников и преобразовании ее в электрический ток для обеспечения питания любого устройства.

Сбор кинетической энергии — это универсальный способ сбора энергии в отсеках двигателя, поскольку энергия вибрации всегда присутствует с разной амплитудой.

Используя несколько принципов преобразования и соответствующую микроэлектронную систему, эту энергию можно эффективно преобразовать в электрический ток. Однако эффективность сбора энергии сильно зависит от ее способности адаптироваться к источнику окружающей среды.

Недавние успехи в разработке микроконтроллеров со сверхнизким энергопотреблением привели к появлению устройств, предлагающих беспрецедентные уровни интеграции в отношении мощности, необходимой для работы. Сбор энергии из таких источников, как тепло, свет, звук.

Мы убедились, что в основе любого электромобиля лежат батареи. Использование аккумуляторов в электромобилях привело к тому, что электронный дизайн ориентирован на новое поколение устройств для контроля электрического заряда.

У литий-ионных аккумуляторных элементов есть две важные конструктивные проблемы: одна связана с химическим составом материалов, а другая — по своей природе электронными (при перегрузке это может привести к необратимым повреждениям и относительному перегреву). Поэтому важно иметь BMS для обеспечения защиты и управления мощностью.

Система мониторинга, по сути, представляет собой «мозг» аккумуляторной батареи: она измеряет и сообщает информацию, важную для работы батареи, а также защищает ее от повреждений в широком диапазоне условий эксплуатации.

BMS — решающий фактор в электрической мобильности. Добавление беспроводной связи делает его очень привлекательным, но требует большого внимания. Эта технология нацелена на экологичность, не только потому, что исключает проводку, но и с точки зрения сложности изготовления.

Это также позволяет вам разработать модульный и масштабируемый аккумуляторный блок, чтобы при переходе на вторую жизнь вы могли взять эти блоки и адаптировать их к конкретному приложению, а затем перенастроить их таким образом, чтобы они соответствовали его второй жизни.

В дополнение к преимуществам с точки зрения веса и гибкости, BMS также позволяет по-другому сконструировать аккумуляторную батарею.

Данные, полученные путем непрерывных расчетов работоспособности на уровне элемента и модуля батареи, можно использовать для более точного определения остаточной стоимости аккумуляторного блока, когда он вступает в свою вторую фазу срока службы. Вы можете взять эти пакеты и адаптировать их к конкретному приложению, а затем перенастроить их так, чтобы они соответствовали его второй жизни.

Помимо расчета накопления электрического заряда в качестве параметра производительности, мониторинг гарантирует длительный срок службы батареи и позволяет избежать ситуаций, которые могут повредить элементы и сам электромобиль.

BMS управляет всем набором литиевых элементов (отдельные элементы или целые аккумуляторные блоки), определяя безопасную рабочую зону или зону безопасности, в которой аккумуляторная батарея гарантирует наилучшие технические и энергетические характеристики.

BMS — это, по сути, электронная система для полного контроля всех функций диагностики и безопасности для управления бортовым высоким напряжением и балансировки электрического заряда.

WBMS включает в себя все основные аппаратные и программные компоненты для питания, управления батареями, радиочастотной связи и функций безопасности на уровне модулей на одном кристалле.

Электромобили становятся популярными благодаря своим экологическим характеристикам с точки зрения качества, функциональной простоты и, прежде всего, энергоэффективности. Функциональный привод обеспечивается электродвигателем, конструкция которого проста по сравнению с двигателем внутреннего сгорания (ДВС).

С точки зрения энергоэффективности сравнение между автомобилями внутреннего сгорания и электромобилями показательно: автомобиль внутреннего сгорания имеет энергоэффективность 16%, а электрический автомобиль — 85%.

Электрическая природа двигателя имеет преимущество перед двигателем, основанным на сгорании: регенерация энергии. Электричество предлагает большую гибкость, включая использование различных форм сбора энергии, которые помогают перезарядить аккумулятор и, таким образом, продлить работу самого транспортного средства.

Диапазон электромобиля напрямую отражает эффективность его двигателя и его системы управления энергопотреблением. Кроме того, необходимая инфраструктура, такая как мощные системы быстрой зарядки, которые теперь достигают мощности в несколько сотен киловатт, также должна соответствовать строго заранее установленным ограничениям по размеру и эффективности.

Благодаря своим особым физическим свойствам карбид кремния (SiC) является правильным ответом на эти новые потребности рынка. Необходимость установки зарядных станций с компактной и эффективной конструкцией является общей для всех систем быстрой зарядки, а современные силовые модули SiC позволяют создавать системы с требуемой плотностью мощности и эффективностью.

Более высокое напряжение пробоя подложки SiC с высокой твердостью позволяет использовать более тонкие базовые структуры, достигающие десятой толщины по сравнению с эпитаксиальными слоями кремния. Аккумуляторы имеют тенденцию к увеличению их емкости, и эта особенность связана с более коротким временем зарядки.

Одна невероятно интересная область — это беспроводная зарядка электромобилей с помощью зарядных станций, расположенных в гаражах или общественных парковках. Точки зарядки не обязательно должны быть точно выровнены с приемником под автомобилем (как это происходит со смартфонами).

В долгосрочной перспективе мы постараемся разработать версию, которая позволит встраивать длинные грузовые плиты на дороги общего пользования, чтобы загружать автомобили EV / HEV даже в движении, но это будет зависеть от количества трудностей, возникающих на национальном и местном административном уровне.

Технология беспроводной зарядки должна быть встроена не только в сами автомобили, но и в бытовую и городскую инфраструктуру, где они заряжаются.

Беспроводная зарядка на основе технологии магнитного резонанса позволяет электромобилям, независимо от типа и размера, заряжаться автоматически и безопасно, помещая гибкую катушку на площадку источника с использованием таких материалов, как бетон и асфальт.

При беспроводной зарядке катушки, используемые в блоке питания, наматываются отдельно. Магнитное поле создается на точно определенной частоте (от 105 кГц до 205 кГц) через катушки в модулях передатчика. Катушки в приемниках генерируют напряжение, которое заряжает аккумулятор устройства.

Несмотря на то, что они тише ДВС, было бы неправильно предполагать, что электродвигатели совершенно тихие. Шумы исходят от различных компонентов двигателя, таких как инвертор и преобразователь постоянного тока в постоянный.

Хотя электродвигатели представляют меньшую проблему, чем традиционные электродвигатели, все же требуется больше усилий для разработки стратегий механической и акустической изоляции.

В то же время существуют правила и стратегии для создания шума, когда электромобиль движется с низкой скоростью, что представляет опасность для пешехода, который не слышит его проезда.

Когда вы впервые переходите улицу, первое, что вы используете, — это уши. Поскольку все автомобили становятся тише, отсутствие внешнего шума создает опасность для пешеходов. На типичных городских скоростях шум ветра по-прежнему минимален, а шум двигателя в основном маскируется шумом дороги и шумом шин.

А как насчет водородных автомобилей?

Универсальная цель для автомобилей нового поколения — автомобиль, который производит меньше вредных веществ и меньше шума. Весь мир экспериментирует с электромобилями. Один из недостатков электромобилей, которые относятся к сектору электрической мобильности, заключается в том, что у них длительное время зарядки.

Это проблема, которую можно решить с помощью водорода . Водородные клетки используют ту же энергию, что и космические корабли, чтобы достичь орбиты Земли. Но как работают водородные автомобили? Какие сильные и слабые стороны?

Транспортные средства на водороде преобразуют химическую энергию в механическую энергию. Водород может гореть непосредственно в ДВС, и в этом случае у нас есть автомобиль с водородным двигателем внутреннего сгорания, который называется HICEV.

Или его можно использовать для реакции с кислородом в топливном элементе, производя электричество. Этот тип транспортного средства называется электромобилем на топливных элементах (FCEV), и в последние годы FCEV привлекли внимание многих производителей.

FCEV приводятся в действие электродвигателем и имеют бортовую силовую установку, позволяющую производить водород и управлять им. Воздействие на окружающую среду автомобилей с водородным двигателем минимально, поскольку они производят не загрязняющие выбросы (парниковые газы, мелкая пыль и т. д.), А только водяной пар.

Водород — самый распространенный химический элемент во Вселенной, но не в естественной форме. По этой причине это не совсем возобновляемый источник, и он должен производиться с использованием других систем.

Общее воздействие на окружающую среду зависит от источника энергии, используемого для его производства. Использование возобновляемых источников сведет его к минимуму.

Водород можно производить с помощью двух различных производственных процессов и технологий: риформинга и электролиза. Реформирование оказывает большее воздействие на окружающую среду, поскольку оно включает добычу сырой нефти, транспортировку и переработку.

Электролиз — это процесс разделения молекул воды на отдельные атомы водорода и кислорода в результате химической реакции, вызванной электричеством.

Этот производственный процесс не выделяет загрязняющих газов, но требует большого количества энергии. Процесс электролиза состоит из тока низкого напряжения, который протекает через воду, выделяя кислород и водород в газообразной форме.

Водород вносит существенный вклад в устойчивую мобильность будущего вместе с автомобилями с батарейным питанием. FCEV могут представлять собой технологию с нулевым уровнем выбросов, но нам все еще необходимо улучшить производство водорода с помощью возобновляемых источников энергии.

Очень важно снизить затраты на инфраструктуру для транспортировки и распределения. То же самое и с инфраструктурой для зарядки. Цель состоит в том, чтобы уменьшить воздействие на окружающую среду при электрической зарядке.

Эта статья изначально была опубликована на английском языке на сайте EE Times Europe