Wie viele Kategorien für Elektrofahrzeugbatterien?

Elektrofahrzeugbatterien haben zwei Kategorien: Batterien und Brennstoffzellen. Die Batterie ist für reine Elektrofahrzeuge geeignet, einschließlich Blei-Säure-Batterien, Nickel-Wasserstoff-Batterien, Natrium-Schwefel-Batterien, sekundäre lithium-ionen-batterien und Luftbatterien.

Brennstoffzellen sind für Brennstoffzellen-Elektrofahrzeuge vorgesehen, einschließlich alkalischer Brennstoffzellen (AFC), Phosphorsäure-Brennstoffzellen (PAFC), geschmolzener Carbonat-Brennstoffzellen (MCFC), Festoxid-Brennstoffzellen (SOFC) und Protonenaustauschmembran-Brennstoffzellen (PEMFC). , Direktmethanol-Brennstoffzelle (DMFC).

Je nach Elektrofahrzeugtyp gibt es geringfügige Unterschiede. In einem reinen Elektrofahrzeug, das nur mit einer Batterie ausgestattet ist, fungiert die Batterie als einzige Energiequelle für das Fahrzeugantriebssystem. In einem Hybridfahrzeug, das mit einem herkömmlichen Motor (oder einer Brennstoffzelle) und einer Batterie ausgestattet ist, kann die Batterie die Rolle der Hauptstromquelle des Fahrzeugantriebssystems spielen und als Hilfsstromquelle wirken. Es ist ersichtlich, dass bei niedriger Geschwindigkeit und Start die Batterie die Rolle der Hauptstromquelle des Fahrzeugantriebssystems spielt; Wenn es voll geladen ist, fungiert es als Hilfsstromquelle. Es speichert Energie während des normalen Fahrens oder Abbremsens und Bremsens. Charakter.

Der Brennstoff anodisiert die Brennstoffzelle und das Oxidationsmittel wird an der Kathode reduziert. Wenn der Anode kontinuierlich gasförmiger Brennstoff (Wasserstoff) zugeführt wird (dh Anode des externen Stromkreises, auch als Brennstoffelektrode bezeichnet). Zusätzlich ist es kontinuierlich möglich, der Kathode (dh der Anode des externen Stromkreises, auch als Luftelektrode bezeichnet) kontinuierlich Sauerstoff (oder Luft) zuzuführen, eine elektrochemische Reaktion auf der Elektrode kontinuierlich zu reagieren und einen elektrischen Strom zu erzeugen. Dies zeigt, dass Brennstoffzellen und konventioneller Strom

Im Gegensatz zu einem Pool werden Kraftstoff und Oxidationsmittel nicht in der Batterie, sondern in einem Lagertank außerhalb der Batterie gespeichert. Wenn es funktioniert (gibt Strom aus und funktioniert), ist es notwendig, kontinuierlich Kraftstoff und Oxidationsmittel in die Batterie einzugeben, während das Reaktionsprodukt entladen wird. Aus einem Arbeitsmodus ist es daher einem herkömmlichen Benzin- oder Dieselgenerator ähnlich. Da die Brennstoffzelle während des Betriebs kontinuierlich mit Brennstoff und Oxidationsmittel in die Batterie eingespeist wird, sind sowohl der Brennstoff als auch das Oxidationsmittel, die in der Brennstoffzelle verwendet werden, flüssig (Gas oder Flüssigkeit). Die am häufigsten verwendeten Kraftstoffe sind reiner Wasserstoff, verschiedene wasserstoffreiche Gase (wie reformiertes Gas) und bestimmte Flüssigkeiten (wie wässriges Methanol). Die üblicherweise verwendeten Oxidationsmittel sind reiner Sauerstoff, saubere Luft und andere Gase (wie Peroxidation). Eine wässrige Lösung von Wasserstoff und Salpetersäure usw.).

Die Aufgabe der Brennstoffzellenanode besteht darin, eine gemeinsame Schnittstelle für Brennstoff und Elektrolyt bereitzustellen und die Oxidation des Brennstoffs zu katalysieren, während die bei der Reaktion erzeugten Elektronen auf den externen Stromkreis oder den Stromkollektor und dann auf den externen übertragen werden Schaltkreis. Die Rolle der Kathode (Sauerstoffelektrode) besteht darin, eine gemeinsame Grenzfläche zwischen Sauerstoff und Elektrolyt bereitzustellen, die Reduktion von Sauerstoff zu katalysieren und Elektronen vom externen Stromkreis zum Reaktionsort der Sauerstoffelektrode zu transportieren. Da die meisten an den Elektroden ablaufenden Reaktionen mehrphasige Grenzflächenreaktionen sind, bestehen die Elektroden im Allgemeinen aus einem porösen Material und sind mit einem Elektrokatalysator beschichtet, um die Reaktionsgeschwindigkeit zu erhöhen.

Die Rolle des Elektrolyten besteht darin, die von der Brennstoffelektrode und der Sauerstoffelektrode bei der Elektrodenreaktion erzeugten Ionen zu transportieren und zu verhindern, dass die Elektroden gerade sind.

Übertragen Sie die Elektronen.

Die Rolle der Membran besteht darin, Ionen zu leiten, zu verhindern, dass Elektronen direkt zwischen den Elektroden hindurchtreten, und das Oxidationsmittel vom Reduktionsmittel zu trennen. Daher Membran

Es muss beständig gegen Elektrolytkorrosion und Isolierung sein und eine gute Benetzbarkeit aufweisen.

Batterie

Ein Elektrofahrzeug-Batteriepack besteht aus mehreren in Reihe gestapelten Batterien. Ein typischer Akku hat ungefähr 96 Batterien. Bei einem Li-Ion-Akku, der auf 4,2 V aufgeladen ist, kann ein solcher Akku eine Gesamtspannung von mehr als 400 V erzeugen. Obwohl das Kraftfahrzeugsystem den Akku als eine einzige Hochvoltbatterie behandelt und jedes Mal den gesamten Akku lädt und entlädt, muss das Batteriesteuerungssystem jeden Batteriezustand unabhängig berücksichtigen. Wenn einer der Akkus eine etwas geringere Kapazität als die anderen Akkus hat, weicht der Ladezustand nach mehreren Lade- / Entladezyklen allmählich von den anderen Akkus ab. Wenn der Ladezustand dieser Batterie nicht regelmäßig mit anderen Zellen ausgeglichen wird, tritt sie schließlich in einen Tiefentladungszustand ein, der Schäden verursacht und schließlich einen Batteriepackfehler verursacht. Um dies zu verhindern, muss die Spannung jeder Batterie überwacht werden, um den Ladezustand zu bestimmen. Darüber hinaus muss ein Gerät vorhanden sein, mit dem die Batterien einzeln geladen oder entladen werden können, um den Ladezustand dieser Batterien auszugleichen.

Ein wichtiger Gesichtspunkt bei Überwachungssystemen für Akkus ist die Kommunikationsschnittstelle. Zu den gängigen Optionen für die Kommunikation innerhalb der PC-Karte gehören der SPI-Bus (Serial Peripheral Interface) und der I2C-Bus mit jeweils geringem Kommunikationsaufwand für Umgebungen mit geringen Störungen. Eine weitere Option ist der CAN-Bus (Controller Area Network), der in Automobilanwendungen weit verbreitet ist. Der CAN-Bus ist sehr gut, mit Fehlererkennungs- und Fehlertoleranzmerkmalen, hat jedoch einen großen Kommunikationsaufwand und hohe Materialkosten. Obwohl sich die Verbindung vom Batteriesystem zum Haupt-CAN-Bus des Fahrzeugs lohnt, ist es vorteilhaft, die SPI- oder I2C-Kommunikation innerhalb des Batteriepacks zu verwenden.

Es gibt viele Arten von chemischen Batterien mit unterschiedlichen Leistungen. Häufig verwendete Indikatoren zur Charakterisierung der Leistung sind elektrische Eigenschaften, mechanische Eigenschaften, Lagereigenschaften usw., manchmal einschließlich Leistung und wirtschaftlicher Kosten. Wir stellen hauptsächlich die elektrischen Eigenschaften und die Speicherleistung vor. Zu den elektrischen Eigenschaften gehören: elektromotorische Kraft, Nennspannung, Leerlaufspannung, Betriebsspannung, Abschlussspannung, Ladespannung, Innenwiderstand, Kapazität, spezifische Energie und spezifische Leistung, Speicherleistung und Selbstentladung sowie Lebensdauer. Die Speicherleistung hängt hauptsächlich von der Selbstentladungsgröße des Akkus ab.

Elektromotorische Kraft

Die elektromotorische Kraft einer Batterie, auch als Batteriestandardspannung oder theoretische Spannung bekannt, ist die Potentialdifferenz zwischen dem positiven und dem negativen Pol, wenn die Batterie abgeklemmt wird.

Nennspannung

Die Nennspannung (oder Nennspannung) ist die anerkannte Standardspannung für den Betrieb der Batterie des elektrochemischen Systems.

Leerlaufspannung

Die Leerlaufspannung der Batterie ist die Batteriespannung ohne Last. Die Leerlaufspannung ist nicht gleich der elektromotorischen Kraft der Batterie. Es muss darauf hingewiesen werden, dass die aus der thermodynamischen Funktion berechnete elektromotorische Kraft der Batterie und die Leerlaufspannung der Batterie tatsächlich gemessen werden.

Betriebsspannung

Bezieht sich auf die tatsächliche Entladespannung einer Batterie unter Last, bezieht sich normalerweise auf einen Spannungsbereich.

(5) Abschlussspannung

Bezieht sich auf die Spannung am Ende der Entladung, abhängig von der Last und den Nutzungsanforderungen.

Ladespannung

Bezieht sich auf die Spannung, bei der die Gleichspannung des externen Stromkreises die Batterie auflädt. Die allgemeine Ladespannung ist größer als die Leerlaufspannung der Batterie, normalerweise innerhalb eines bestimmten Bereichs.

Innenwiderstand

Der Innenwiderstand der Batterie umfasst den Widerstand der positiven und negativen Platten, den Widerstand des Elektrolyten, den Widerstand des Abscheiders und den Widerstand des Steckverbinders.

Positiver und negativer Widerstand

Gegenwärtig sind die üblicherweise verwendeten positiven und negativen Platten von Blei-Säure-Batterien pastös und bestehen aus Gittern aus Blei-Wismut-Legierungen oder Blei-Calcium-Legierungen und aktiven Materialien. Daher setzt sich der Plattenwiderstand auch aus dem Gitterwiderstand und dem aktiven Materialwiderstand zusammen. Das Gitter befindet sich in der inneren Schicht des aktiven Materials und unterliegt während des Ladens und Entladens keinen chemischen Veränderungen. Daher ist sein Widerstand der inhärente Widerstand des Gitters. Der elektrische Widerstand des aktiven Materials variiert mit dem Lade- und Entladezustand der Batterie.

Wenn die Batterie entladen ist, wird das aktive Material der Platte in Bleisulfat (PbSO4) umgewandelt, und je größer der Bleisulfatgehalt ist, desto größer ist der Widerstand. Wenn die Batterie geladen ist, reduziert sich Bleisulfat zu Blei (Pb). Je kleiner der Bleisulfatgehalt ist, desto geringer ist der Widerstand.

Elektrolytbeständigkeit

Der elektrische Widerstand variiert je nach Konzentration. Sobald eine bestimmte Konzentration einen bestimmten Konzentrationsbereich auswählt, variiert der Elektrolytwiderstand mit dem Lade- und Entladungsgrad. Wenn die Batterie geladen ist, nimmt die Elektrolytkonzentration zu, während das aktive Material der Elektrodenplatte abnimmt, und der elektrische Widerstand davon nimmt ab. Wenn die Batterie entladen ist, nimmt die Elektrolytkonzentration ab, während das aktive Material der Elektrodenplatte sulfatiert ist, und der Widerstand davon nimmt zu.

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