Литий-ионный аккумулятор для электромобиля

Аккумулятор электромобиля

Аккумуляторная батарея электромобиля (EVB, также известная как тяговая батарея) — это батарея, используемая для питания электродвигателей аккумуляторного электромобиля (BEV). Эти батареи обычно являются перезаряжаемыми батареями и, как правило, литий-ионными батареями. Эти батареи специально разработаны для высокой емкости в ампер-часах (или киловаттах-часах).

Аккумуляторы для электромобилей отличаются от аккумуляторов для запуска, освещения и зажигания (SLI), поскольку они предназначены для обеспечения питания в течение продолжительных периодов времени и представляют собой аккумуляторы с глубоким циклом. Аккумуляторы для электромобилей характеризуются относительно высокими удельной мощностью, удельной энергией и плотностью энергии; Желательны меньшие и более легкие батареи, поскольку они уменьшают вес транспортного средства и, следовательно, улучшают его характеристики. По сравнению с жидким топливом большинство современных аккумуляторных технологий имеют гораздо меньшую удельную энергию, и это часто влияет на максимальный полностью электрический запас хода транспортных средств.

История автомобильного аккумулятора

Наиболее распространенными типами аккумуляторов в современных электромобилях являются литий-ионные и литий-полимерные из-за их высокой плотности энергии по сравнению с их весом. Другие типы аккумуляторов, используемых в электромобилях, включают свинцово-кислотные («затопленные», глубокого цикла и свинцово-кислотные с регулируемым клапаном), никель-кадмиевые, никель-металлогидридные и, реже, цинково-воздушные и натриево-никелевые. хлоридные («зебра») батареи.[1]Количество электричества (т.е. электрического заряда), хранимого в батареях, измеряется в ампер-часах или кулонах, а общая энергия часто измеряется в киловатт-часах. С конца 1990-х годов развитие технологии литий-ионных аккумуляторов было обусловлено спросом со стороны портативной электроники, портативных компьютеров, мобильных телефонов и электроинструментов. Рынок BEV и HEV воспользовался преимуществами этих достижений как в производительности, так и в плотности энергии. В отличие от более ранних химических элементов аккумуляторов, особенно никель-кадмиевых, литий-ионные аккумуляторы можно разряжать и перезаряжать ежедневно и при любом уровне заряда.

Аккумулятор для чисто электрического низкоскоростного транспортного средства

Внутренние компоненты

Конструкции аккумуляторных батарей для электромобилей сложны и сильно различаются в зависимости от производителя и конкретного применения. Тем не менее, все они включают в себя комбинацию нескольких простых механических и электрических систем компонентов, которые выполняют основные необходимые функции рюкзака.

Фактические аккумуляторные элементы могут иметь различный химический состав, физическую форму и размеры, как это предпочитают различные производители аккумуляторов. Аккумуляторные блоки всегда будут включать в себя множество отдельных элементов, соединенных последовательно и параллельно для достижения требований к общему напряжению и току, предъявляемым к аккумулятору. Аккумуляторы для всех электроприводов EV могут содержать несколько сотен отдельных ячеек. Каждая ячейка имеет номинальное напряжение 3-4 вольта, в зависимости от ее химического состава.

Чтобы облегчить производство и сборку, большая стопка ячеек обычно группируется в меньшие стопки, называемые модулями. Несколько таких модулей будут помещены в один пакет. Внутри каждого модуля ячейки сварены вместе, чтобы завершить электрический путь для протекания тока. Модули также могут включать механизмы охлаждения, датчики температуры и другие устройства. Для оптимальной работы модули должны оставаться в определенном температурном диапазоне. В большинстве случаев модули также позволяют контролировать напряжение, создаваемое каждым аккумуляторным элементом в стеке, с помощью системы управления батареями (BMS).

Пакет элементов батареи имеет главный предохранитель, который ограничивает ток батареи в условиях короткого замыкания. «Сервисную заглушку» или «сервисный разъединитель» можно снять, чтобы разделить аккумуляторную батарею на две электрически изолированные половины. Когда сервисная вилка снята, открытые основные клеммы аккумулятора не представляют большой потенциальной опасности для обслуживающего персонала.

Аккумуляторная батарея также содержит реле или контакторы, которые контролируют распределение электрической мощности аккумуляторной батареи на выходные клеммы. В большинстве случаев будет как минимум два основных реле, которые соединяют блок аккумуляторных элементов с основными положительными и отрицательными выходными клеммами блока, которые затем подают большой ток на электродвигатель привода. Некоторые конструкции блоков будут включать альтернативные пути тока для предварительной зарядки системы привода через резистор предварительной зарядки или для питания вспомогательной шины, которая также будет иметь свои собственные связанные реле управления. Из соображений безопасности все эти реле нормально разомкнуты.

Батарейный блок также содержит различные датчики температуры, напряжения и тока. Сбор данных с датчиков пакета и активация реле пакета выполняются блоком контроля батареи (BMU) или системой управления батареями (BMS). BMS также отвечает за связь с транспортным средством вне аккумуляторной батареи.

Диапазон паритета

Равенство дальности пробега означает, что электромобиль имеет такой же запас хода, как и средний автомобиль с двигателем внутреннего сгорания, с батареями удельной энергии более 1 кВтч /кг. Более высокий запас хода означает, что электромобили могут проехать больше километров без подзарядки.

Экономия затрат

С точки зрения эксплуатационных расходов, цена электроэнергии для работы BEV составляет небольшую часть стоимости топлива для эквивалентных двигателей внутреннего сгорания, что отражает более высокую энергоэффективность.