전기 자동차 배터리 (EVB) 또는 견인 배터리는 배터리 전기 자동차 (BEV)의 추진에 사용되는 배터리입니다. 차량 배터리는 일반적으로 2 차 (재충전 가능) 배터리입니다. 견인 배터리는 지게차, 전기 골프 카트, 승마 바닥 청소기, 전기 오토바이, 전기 자동차, 트럭, 밴 및 기타 전기 자동차에 사용됩니다.
전기 자동차 배터리는 시동, 점화 및 점화 (SLI) 배터리가 일정 기간 동안 전원이 공급되도록 설계 되었기 때문에 시작, 점화 및 점화 (SLI) 배터리와 다릅니다. 이러한 애플리케이션을 위해서는 SLI 배터리 대신 딥 사이클 (deep-cycle) 배터리가 사용됩니다. 견인 배터리는 높은 암페어 – 시간 용량으로 설계되어야합니다. 전기 자동차 용 배터리는 상대적으로 높은 전력 – 중량비, 비 에너지 및 에너지 밀도를 특징으로합니다. 작고 가벼운 배터리는 차량 중량을 줄이고 성능을 향상시킵니다. 액체 연료와 비교할 때, 현재의 대부분의 배터리 기술은 비 에너지가 훨씬 낮으며, 이는 종종 차량의 모든 전기 범위에 영향을줍니다. 그러나 금속 공기 배터리는 음극이 공기 중의 주위 산소에 의해 제공되기 때문에 높은 비 에너지를 갖는다. 전기 자동차에 사용되는 충전식 배터리에는 납산 ( “침수”, 심박주기 및 VRLA), NiCd, 니켈 – 금속 수 소화물, 리튬 이온, 리튬 이온 폴리머 및 흔히 아연 – 공기 및 용융 – 소금 배터리. 배터리에 저장된 전기량 (즉, 전기 요금)은 암페어 시간 또는 쿨롱 단위로 측정되며, 총 에너지는 종종 와트 시간으로 측정됩니다.
배터리는 화석 연료 자동차와 달리 BEVs의 상당한 비용을 만들어 내며, 그 자체가 가격 대폭으로 드러납니다. 2018 년 현재, Tesla Model S와 같은 범위의 500km가 넘는 전기 자동차는 호화로운 부분에 단단히 매겨져 있습니다. 1990 년대 후반부터 배터리 기술의 발전은 랩톱 컴퓨터 및 휴대 전화와 같은 휴대용 전자 제품에 대한 요구에 의해 주도되었습니다. BEV 마켓 플레이스는 성능, 에너지 밀도 모두에서 이러한 발전의 이점을 거두었습니다. 배터리는 매일 방전 및 충전 할 수 있습니다. 아마도 가장 주목할만한 배터리 비용이 급감했으며 전기 자동차 배터리 비용은 2008 년에서 2014 년 사이에 35 % 이상 감소했습니다.
자동차 견인 배터리의 예상 시장 규모는 2020 년에 370 억 달러를 상회합니다.
운영비 측면에서 전기 자동차를 운영하기위한 전기 요금은 동등한 내연 기관용 연료 비용의 작은 부분으로 에너지 효율이 높다는 것을 반영합니다. 배터리를 교체하는 비용이 운영 비용을 압도합니다.
배터리 유형
납산
침수 납 축전지는 가장 저렴하고 과거에는 가장 흔한 견인 배터리였습니다. 납 축전지에는 자동차 엔진 스타터 배터리와 딥 사이클 배터리의 두 가지 주요 유형이 있습니다. 자동차 용 교류 발전기는 시동 용 배터리에 빠른 충전을위한 높은 충전 률을 제공하고 지게차 나 골프 카트와 같은 전기 자동차 용 딥 사이클 배터리는 물론 RV의 보조 배터리로 다양한 다단식 충전을 요구합니다. 배터리의 수명을 단축 시키므로 연 축전지는 용량의 50 % 미만으로 방전하지 않아야합니다. 침수 된 배터리는 정상적인 충전 사이클 동안 전해질 수준을 검사하고 때로는 가스를 제거해야합니다.
전통적으로, 대부분의 전기 자동차는 성숙한 기술, 높은 가용성 및 저렴한 비용으로 인해 납 축전지를 사용했습니다 (예외 : 디트로이트 전기와 같은 일부 초기 EV는 니켈 – 철 배터리를 사용함). 모든 배터리처럼 사용, 폐기 또는 재활용을 통한 환경 적 영향. 미국에서는 차량 배터리 재활용률이 상위 95 %에 달한다. 딥 사이클 리드 배터리는 비싸고 차량 자체보다 수명이 짧으며 일반적으로 3 년마다 교체해야합니다.
EV 애플리케이션의 납산 배터리는 최종 차량 질량의 상당 부분 (25 ~ 50 %)을 차지하게됩니다. 모든 배터리와 마찬가지로이 엔진은 석유 연료보다 비 에너지가 훨씬 낮습니다.이 경우 30-40 Wh / kg입니다. 차이는 EV에서보다 가벼운 드라이브 트레인으로 인해 처음 나타난 것처럼 극단적이지는 않지만, 최상의 배터리는 정상 범위의 차량에 적용 할 때 더 높은 질량을 발생시키는 경향이 있습니다. 현재 세대의 일반 딥 사이클 연 축전지의 효율 (70-75 %) 및 저장 용량은 온도가 낮을수록 줄어들고 가열 코일을 가동시키는 방향 전환 기능은 효율과 범위를 최대 40 %까지 감소시킵니다. 배터리 효율성, 용량, 재료, 안전성, 독성 및 내구성의 최근 발전으로 인해 이러한 우수한 특성이 자동차 크기의 EV에 적용될 수 있습니다.
배터리의 충전 및 작동은 일반적으로 자연적으로 발생하는 수소, 산소 및 황의 배출을 초래하며 적절하게 통풍이되면 일반적으로 무해합니다. 초기 Citicar 소유주는 제대로 환기가되지 않으면 불만의 유황 냄새가 충전 직후 기내로 새어 나올 것임을 알았습니다.
납산 배터리는 EV1과 RAV4 EV의 초기 버전과 같은 초기 EV를 구동했습니다.
니켈 수소
니켈 – 금속 수 소화물 배터리는 이제 비교적 성숙한 기술로 간주됩니다. 납산보다 충 · 방전 효율이 떨어 지지만 (60-70 %), 30-80 Wh / kg의 비 에너지를 가지며 납산보다 훨씬 높습니다. 니켈 수소 배터리는 적절하게 사용하면 10 만 마일 (16 만 km)과 10 년 이상 서비스가 계속되는 하이브리드 자동차 및 생존하는 NiMH RAV4 EV에서의 사용으로 입증 된 것처럼 매우 긴 수명을 가질 수 있습니다. 단점은 열악한 효율, 높은 자기 방전, 매우 까다로운 충전 사이클 및 추운 날씨의 성능 저하입니다.
GM Ovonic은 2 세대 EV-1에 사용 된 NiMH 배터리를 생산했으며 Cobasys는 거의 동일한 배터리 (Ovonic 배터리의 경우 11 개의 셀과 달리 10 개의 1.2V 85 Ah NiMH 셀을 직렬로 연결 함)를 제작했습니다. 이것은 EV-1에서 매우 잘 작동했습니다. 특허권은 최근 몇 년 동안이 배터리의 사용을 제한했습니다.
얼룩말
나트륨 또는 “얼룩말”배터리는 녹은 클로로 알루미 네이트 나트륨 (NaAlCl4)을 전해질로 사용합니다. 이 화학은 종종 “뜨거운 소금”이라고도합니다. 비교적 성숙한 기술인 Zebra 배터리는 120Wh / kg의 비 에너지와 합리적인 직렬 저항을 가지고 있습니다. 배터리는 사용을 위해 가열되어야하기 때문에 추운 날씨는 난방 비용을 높이는 것을 제외하고는 작동에 크게 영향을 미치지 않습니다. 그들은 여러 EVs에서 사용되었습니다. 얼룩말은 수천 번의 충전주기 동안 지속될 수 있으며 독성이 없습니다. Zebra 배터리의 단점은 가벼운 무게 대비 무게 (300W / kg 미만)와 전해질을 약 270 ° C (520 ° F)로 가열해야한다는 요구 사항으로 에너지를 낭비하고 장시간 사용시 어려움을 겪습니다. 요금의 장기 저장.
Zebra 배터리는 2006 년 생산을 시작한 Modec 상용차에 사용되었습니다.
리튬 이온
랩톱 및 가전 제품에서 널리 사용되는 것으로 알려진 리튬 이온 (및 유사한 리튬 폴리머) 배터리는 개발중인 최신 EV 그룹을 독점합니다. 전통적인 리튬 이온 화학은 리튬 코발트 산화물 음극 및 흑연 음극을 포함합니다. 이로써 인상적인 200+ Wh / kg 비 에너지 및 우수한 비 출력 및 80 내지 90 % 충 방전 효율을 갖는 셀이 생성된다. 전통적인 리튬 이온 배터리의 단점은 짧은 사이클 수명 (수백에서 수천 번의 충전 사이클)과 시간 경과에 따른 심각한 저하입니다. 음극도 다소 독성이 있습니다. 또한 전통적인 리튬 이온 배터리는 구멍을 뚫거나 부적절하게 충전하면 화재 안전 위험을 초래할 수 있습니다. 이러한 랩톱 셀은 감기 때 충전을 허용하거나 공급하지 않으므로 일부 기후에서는이를 따뜻하게하기 위해 히터가 필요할 수 있습니다. 이 기술의 완성도는 중간 정도입니다. Tesla Roadster (2008)는 필요에 따라 개별적으로 교체 할 수있는 전통적인 리튬 이온 “노트북 배터리”셀의 “블레이드”를 사용합니다.
대부분의 다른 전기 자동차는 특정 에너지 및 특정 전력을 희생시켜 내화성, 환경 친화적 성질, 매우 빠른 충전 (몇 분 정도의 짧은 충전) 및 매우 긴 수명을 제공하는 리튬 이온 화학의 새로운 변형을 활용하고 있습니다. 이 변종 (인산염, 티타늄 산염, 스피넬 등)은 A123이 리튬 철 인산염 배터리가 적어도 10 년 이상 지속되고 7000 회 이상 충전 될 것으로 기대하며 LG 화학은 리튬을 기대하면서 수명이 훨씬 긴 것으로 나타났습니다 – 망간 스피넬 배터리는 40 년까지 지속됩니다.
실험실의 리튬 이온 배터리에 대한 많은 연구가 진행되고 있습니다. 리튬 바나듐 산화물은 에너지 밀도를 두 배로 높이는 스바루 프로토 타입 G4e에 이미 들어갔다. 실리콘 나노 와이어, 실리콘 나노 입자 및 주석 나노 입자는 양극에서 여러 번 에너지 밀도를 필요로하지만 복합 및 초 격자 음극은 상당한 밀도 향상을 약속합니다.
세부 사항
내부 구성 요소
전기 자동차 (EV) 용 배터리 팩 디자인은 복잡하며 제조업체 및 특정 애플리케이션에 따라 다양합니다. 그러나 그들은 모두 팩의 기본적인 필수 기능을 수행하는 몇 가지 간단한 기계 및 전기 부품 시스템의 조합을 통합합니다.
실제 배터리 셀은 다양한 팩 제조업체가 선호하는 다양한 화학, 물리적 모양 및 크기를 가질 수 있습니다. 배터리 팩은 팩의 전체 전압 및 전류 요구 사항을 달성하기 위해 직렬 및 병렬로 연결된 많은 개별 셀을 항상 통합합니다. 모든 전기 드라이브 EV 용 배터리 팩은 수백 개의 개별 셀을 포함 할 수 있습니다.
제조 및 조립을 돕기 위해 일반적으로 큰 스택의 셀을 모듈이라고하는 더 작은 스택으로 그룹화합니다. 이러한 모듈 중 일부는 단일 팩에 배치됩니다. 각 모듈 내에서 셀은 함께 용접되어 전류 흐름을위한 전기 경로를 완성합니다. 모듈은 냉각 메커니즘, 온도 모니터 및 기타 장치를 통합 할 수도 있습니다. 대부분의 경우 모듈은 배터리 관리 시스템 (BMS)에 의해 스택의 각 배터리 셀에 의해 생성 된 전압을 모니터링 할 수도 있습니다.
배터리 셀 스택에는 단락 상태에서 팩의 전류를 제한하는 주 퓨즈가 있습니다. “서비스 플러그”또는 “서비스 분리”를 제거하여 배터리 스택을 전기적으로 분리 된 두 개의 절반으로 분리 할 수 있습니다. 서비스 플러그를 분리하면 배터리의 노출 된 주 단자가 서비스 기술자에게 전기 위험 가능성이 없습니다.
또한 배터리 팩에는 출력 단자에 배터리 팩의 전력 분배를 제어하는 릴레이 또는 접촉기가 포함되어 있습니다. 대부분의 경우, 배터리 셀 스택을 팩의 주 양극 및 음극 출력 단자에 연결하는 최소 두 개의 메인 릴레이가 있으며, 이는 전기 구동 모터에 높은 전류를 공급합니다. 일부 팩 설계에는 프리 차지 저항을 통해 드라이브 시스템을 사전 충전하거나 자체 제어 릴레이가있는 보조 버스에 전원을 공급하기위한 대체 전류 경로가 포함된다. 확실한 안전을 위해이 릴레이는 모두 정상적으로 열려 있습니다.
배터리 팩에는 다양한 온도, 전압 및 전류 센서가 포함되어 있습니다. 팩 센서의 데이터 수집 및 팩 릴레이의 활성화는 팩의 배터리 모니터링 유닛 (BMU) 또는 배터리 관리 시스템 (BMS)에 의해 수행됩니다. BMS는 또한 배터리 팩 외부 세계와의 통신을 담당합니다.
충전 중
BEV의 배터리는 주기적으로 충전해야합니다. BEV는 석탄, 수력 전기, 원자력 및 기타와 같은 다양한 국내 자원에서 차례로 생성되는 전력망 (가정 또는 거리 또는 상점 재충전 지점 사용)에서 가장 일반적으로 충전됩니다. 지구 온난화에 대한 우려로 태양 광 태양 전지 패널, 마이크로 하이드로 또는 풍력과 같은 가정 또는 계통 전력이 사용될 수도 있고 홍보 될 수도 있습니다.
적합한 전원 공급 장치를 사용하면 정상적인 배터리 수명은 “0.5C”를 초과하지 않는 속도로 이루어 지므로 완전 충전의 경우 2 ~ 3 시간이 걸리지 만 더 빠른 충전을 수행 할 수 있습니다.
충전 시간은 종종 그리드 연결 용량에 의해 제한됩니다. 일반 가정용 콘센트는 1.5 킬로와트 (미국, 캐나다, 일본 및 기타 110V 전원) 및 3 킬로와트 (230V 전원)의 국가입니다.
1995 년 일부 충전소에서 1 시간 만에 BEV를 충전했습니다. 1997 년 11 월 Ford는 AeroVironment가 생산 한 고속 충전 시스템 인 PosiCharge를 구입하여 6-15 분 내에 납 축전지를 충전 한 Ranger EV를 테스트했습니다. 1998 년 2 월 General Motors는 NiMH 배터리를 약 10 분 안에 충전 할 수있는 “Magne Charge”시스템을 발표했다.이 시스템은 60-100 마일 범위를 제공합니다.
2005 년 도시바의 핸드 헬드 장치 배터리 설계는 60 초 만에 80 %의 충전을 수용 할 수 있다고 주장되었다. 이 특정 전력 특성을 동일한 7 킬로와트 – 시간 EV 팩까지 스케일링하면 60 초 동안 일부 소스에서 최대 340 킬로와트의 전력 피크가 필요합니다. 이러한 배터리는 열 축적으로 인해 안전하지 않을 수 있으므로 BEV에서 직접 작동한다는 것은 분명하지 않습니다.
충전 시간
Tesla Model S, Renault Zoe, BMW i3 등의 전기 자동차는 30 분 ~ 80 % 이내에 빠른 충전 스테이션에서 배터리를 충전 할 수 있습니다.
싱가포르의 연구원은 2014 년에 2 분에서 70 %까지 충전 할 수있는 배터리를 개발했습니다. 배터리는 리튬 이온 기술에 의존합니다. 그러나 배터리의 양극과 음극은 더 이상 흑연으로 만들어지지 않고 이산화 티타늄 젤로 만들어졌습니다. 젤은 화학 반응을 현저하게 가속시켜보다 빠른 충전을 보장합니다. 특히 이러한 배터리는 전기 자동차에 사용됩니다. 뮌헨의 루드비히 – 막시밀 대학교 (Ludwig-Maximilian-University)의 2012 년 연구자들은 이미 기본 원칙을 발견했습니다.
캘리포니아의 스탠포드 대학 (Stanford University) 과학자들은 1 분 안에 충전 할 수있는 배터리를 개발했습니다. 양극은 알루미늄으로 만들어졌으며 음극은 흑연으로 만들어졌습니다 (알루미늄 이온 배터리 참조).
Rimac Concept One을 기반으로 한 Applus + IDIADA의 전기 자동차 Volar-e에는 15 분 내에 충전 할 수있는 인산 철 리튬 배터리가 들어 있습니다.
제조자 BYD에 따르면, 전기 자동차 e6의 리튬 철 인산염 배터리는 100 %에서 40 분 후에 80 %까지 15 분 이내에 고속 충전 스테이션에서 충전됩니다.
커넥터
충전 전원은 두 가지 방법으로 자동차에 연결할 수 있습니다. 첫 번째는 전도성 커플 링으로 알려진 직접 전기 연결입니다. 이것은 고전압에서 사용자를 보호하기 위해 커넥터가있는 특수 고용량 케이블을 통해 비바람에 견디는 소켓에 연결된 주전원처럼 간단 할 수 있습니다. 플러그인 차량 충전을위한 최신 표준은 미국의 SAE 1772 전도성 커넥터 (IEC 62196 Type 1)입니다. ACEA는 래치없이 잠금 장치에 대한 불필요한 추가 전력 요구 사항을 의미하는 유럽에서의 배치를 위해 VDE-AR-E 2623-2-2 (IEC 62196 Type 2)를 선택했습니다.
두 번째 방법은 유도 성 충전이라고합니다. 특별한 ‘패들’이 자동차의 슬롯에 삽입됩니다. 외륜은 변압기의 권선이고, 다른 하나는 자동차에 내장되어 있습니다. 패들이 삽입되면 배터리 팩에 전원을 공급하는 자기 회로가 완성됩니다. 하나의 유도 충전 시스템에서 하나의 권선이 자동차의 밑면에 부착되고 다른 권선은 차고 바닥에 유지됩니다. 유도 방식의 장점은 인터록, 특수 커넥터 및 접지 오류 감지기로 전도성 커플 링을 거의 안전하게 만들 수 있지만 노출 된 도체가 없기 때문에 감전 될 가능성이 없다는 것입니다. 또한 유도 충전을 사용하면 더 많은 충전 구성 요소를 외부로 이동시켜 차량 중량을 줄일 수 있습니다. 도요타의 유도 성 충전 제안자는 1998 년에 전반적인 비용 차이가 미미한 반면 포드의 전도성 충전 제안자는 전도성 충전이 비용 효율적이라고 주장했다.
충전지
프랑스에서는 Électricité de France (EDF)와 Toyota가 도로, 거리 및 주차장에 PHEV 충전 지점을 설치하고 있습니다. EDF는 또한 Elektromotive, Ltd.와 제휴하여 2007 년 10 월부터 6 개월 동안 런던 및 기타 지역에서 250 개의 신규 충전 포인트를 설치합니다. 택시 승차장과 같이 충전 지점을 특정 용도로 설치할 수도 있습니다.
재충전 전 여행 범위
BEV의 범위는 사용 된 배터리의 수와 유형에 따라 다릅니다. 차량의 무게와 종류는 물론 기존 차량의 주행 거리와 마찬가지로 지형, 날씨 및 운전자의 성능에 영향을 미칩니다. 전기 자동차 변환 성능은 배터리 화학을 포함한 여러 요소에 따라 달라집니다.
납산 배터리가 가장 유용하고 저렴합니다. 이러한 전환에는 일반적으로 30 ~ 80km (20 ~ 50 마일)의 범위가 있습니다. 납산 배터리를 사용하는 생산 EV는 충전시 최대 130km (80 마일)까지 가능합니다.
NiMH 배터리는 납산보다 더 높은 비 에너지를 가지고 있습니다. 프로토 타입 EV는 최대 200km (120 마일)의 거리를 제공합니다.
새로운 리튬 이온 배터리 장착 EV는 충전 당 320-480km (200-300 mi)의 범위를 제공합니다. 리튬은 니켈보다 저렴합니다.
니켈 – 아연 배터리는 니켈 – 카드뮴 배터리보다 저렴하고 가볍습니다. 또한 리튬 이온 배터리보다 저렴합니다 (빛은 아닙니다).
EV 대 제조업체의 성능, 배터리 용량 대 무게, 배터리 유형 대 비용 문제에 대한 경제적 균형을 찾습니다.
AC 시스템 또는 고급 DC 시스템의 경우 재생 제동은 극단적 인 교통 상황에서 완전히 멈추지 않고 최대 50 %까지 범위를 확장 할 수 있습니다. 그렇지 않은 경우, 도시 운전에서는 약 10-15 % 정도의 범위가 확장되며, 지형에 따라 주행 거리가 무시할 정도로 짧습니다.
BEV (버스 및 트럭 포함)는 정상적인 단거리 사용 중에 추가 중량없이 원할 때 범위를 확장하기 위해 발전기 트레일러 및 푸셔 트레일러를 사용할 수도 있습니다. 방전 된 유료 트레일러는 경로 지점에서 충전 된 트레일러로 교체 할 수 있습니다. 임대하면 유지 관리 비용을 대행사에 연기 할 수 있습니다.
이러한 BEV는 트레일러 및 자동차 유형의 에너지 및 동력 전달 장치에 따라 하이브리드 차량이 될 수 있습니다.
Tesla Roadster (빌드 2008-2012)는 요금 당 245 마일 (394km)을 여행 할 수 있습니다.
85kWh 배터리를 장착 한 Tesla Model S는 510km (320 마일)의 거리를 가지고 있습니다. 테슬라 모델 S는 2012 년부터 지어졌으며 약 10 만 달러의 가격이 책정되었습니다.
82 kWh 배터리를 장착 한 수퍼카 Rimac Concept One은 500km의 거리를 가지고 있습니다. 자동차는 2013 년에 지어졌습니다.
60kWh 배터리를 장착 한 순수 전기 자동차 BYD e6은 300km의 거리를 가지고 있습니다.
베스트 셀러 인 닛산 리프 모델 2016 (30kWh 배터리 포함)은 172km의 거리를 가지고 있습니다.
예고편
트레일러에서 운반되는 겨드랑이 배터리 용량은 전체 차량 범위를 증가시킬 수 있지만 공기 역학 항력으로 인한 전력 손실을 증가시키고 중량 전달 효과를 증가 시키며 견인 용량을 감소시킵니다.
열 효과
일부 배터리의 내부 저항은 저온에서 크게 증가 할 수 있으며 이는 차량의 범위와 배터리의 수명을 현저하게 감소시킬 수 있습니다.
교환 및 제거
재충전의 대안은 완전히 방전 된 배터리로 배수되었거나 거의 방전 된 배터 리나 배터리 범위 확장 모듈을 교체하는 것입니다. 이것을 배터리 교체라고하며 교환국에서 이루어집니다.
한편, MIRA는 충전을 위해 콘센트에 꽂을 수있는 착탈식 배터리 팩을 제공하는 개조 용 하이브리드 변환 키트를 발표했습니다. 또한 XP 차량은 연장 코드가없는 충전 용 핫스왑 배터리 (연장 코드가없는 가정에서 충전 할 수있는 이동식 전원 팩)를 사용합니다.
스왑 스테이션의 특징은 다음과 같습니다.
소비자는 배터리 자본 비용, 수명주기, 기술, 유지 보수 또는 보증 문제에 더 이상 관심을 두지 않습니다.
스왑 핑은 충전하는 것보다 훨씬 빠릅니다. Better Place의 회사가 만든 배터리 스왑 장치는 60 초 이내에 자동화 된 스왑을 보여줍니다.
스왑 스테이션은 전기 그리드를 통해 분산 형 에너지 저장 장치의 실현 가능성을 높입니다.
스왑 스테이션에 대한 우려 사항은 다음과 같습니다.
사기 가능성 (배터리 품질은 전체 방전 사이클에서만 측정 할 수 있으며 배터리 수명은 반복되는 방전 사이클을 통해서만 측정 할 수 있으며 스왑 트랜잭션의 배터리 수명 또는 수명은 유효 배터리가 마모되었거나 줄어든 지 알 수 없으며 배터리 품질은 서서히 저하됩니다 시간이 지나면 마모 된 배터리가 점차적으로 시스템에 강제 설치됩니다)
배터리 액세스 / 구현 세부 사항을 표준화하지 않으려는 제조업체
안전 문제
다시 채우기
아연 브롬 유동 배터리는 커넥터로 충전하는 대신 액체를 사용하여 다시 채울 수있어 시간을 절약 할 수 있습니다.
임대
세 회사가 배터리리스 계획을 세우고 있습니다. 그린 스톱 (Greenstop)은 소비자들이 쉽게 전기 자동차 배터리를 모니터링하고 충전 할 수있게 해주는 ENVI 그리드 네트워크 (ENVI Grid Network)의 시험을 완료했다. 자동차 USA는시의 전기 자동차 용 배터리를 내년에 판매 할 계획이라고 생각합니다. Better Place는 충전소와 배터리 교환을 제공하는 서비스에 소비자가 “가입”할 수있는 시스템을 구축하고 있습니다.
전력 회사는 사용자에게 전기 자동차를 (저렴한 가격으로) 제공하고 에너지를 판매함으로써 이익을 얻는 계획을 고려하고 있습니다.
V2G 및 사후 사용
스마트 그리드는 언제든지 그리드에 전력을 공급할 수 있습니다. 특히 :
피크로드 기간 (전기 판매 가격이 매우 높은 경우) 이러한 차량은 초과 시간대의 야간 시간대를 흡수하는 동시에 저렴한 요금으로 사용량이 적은 시간에 충전 할 수 있습니다. 버퍼 전원.)
정전 중, 백업으로
태평양 가스 및 전기 회사 (PG & E)는 유틸리티가 백업 및 부하 조절을 위해 사용한 배터리를 구입할 수 있다고 제안했습니다. 그들은 사용 된 배터리가 더 이상 차량에서 사용할 수 없지만 잔여 용량은 여전히 상당한 가치가 있다고 말합니다.
수명
개별 배터리는 일반적으로 다양한 전압 및 암페어 – 시간 용량 제품의 대형 배터리 팩에 배열되어 필요한 에너지 용량을 제공합니다. 모든 배터리가 결국 마모되고 교체해야하기 때문에 배터리 수명은 확장 된 소유 비용을 계산할 때 고려해야합니다. 만료되는 속도는 여러 가지 요소에 따라 달라집니다.
방전 깊이 (DOD)는 해당 배터리가 정격 사이클을 달성 할 수있는 총 가용 에너지 저장 장치의 권장 비율입니다. 딥 사이클 연 축전지는 일반적으로 총 용량의 20 % 이하로 방전되어서는 안됩니다. 보다 현대적인 포 뮬레이션은 더 오래 지속될 수 있습니다.
실제 사용에서, 니켈 – 금속 수 소화물 배터리를 사용하는 일부 차량 인 도요타 RAV4 EV는 일일 범위에서 거의 성능 저하없이 100,000 마일 (160,000 km)을 초과했습니다. 보고서의 결론 평가를 인용 :
“5 량 차량 테스트는 니켈 메탈 하이드 라이드 배터리 및 전기 구동 장치의 장기 내구성을 보여 주며, 5 개 차량 중 4 개에서 약간의 성능 저하 만이 관찰되었습니다 …. EVTC 테스트 데이터는 SCE의 긍정적 인 경험은 130,000에서 150,000 마일 (240,000 km)의 니켈 메탈 하이드 라이드 배터리 및 드라이브 트레인 작동 수명의 가능성이 높다는 것을 보여줍니다. 따라서 EV는 일치 할 수 있습니다 비교 가능한 내연 기관 차량의 수명주기를 초과하는 경우.
“2003 년 6 월 SCE 함대의 320 대의 RAV4 EV는 미터 판독기, 서비스 관리자, 현장 대표자, 서비스 기획자 및 우편물 취급자, 보안 순찰 및 카풀에 주로 사용되었습니다 .5 년 동안 RAV4 EV 차량이 기록되었습니다 약 830 톤의 대기 오염 물질을 제거하고 배기관 이산화탄소 배출량을 3,700 톤 이상 줄이는 데 성공했습니다 .EV의 성공적인 운영을 감안할 때 SCE는 100,000- 마일. ”
리튬 이온 배터리는 어느 정도 손상 될 수 있습니다. 사용하지 않더라도 연간 최대 저장 용량 중 일부가 손실됩니다. 니켈 메탈 하이드 라이드 배터리는 용량이 훨씬 적어지고 저장 용량이 저렴하지만 처음에는 같은 무게로 더 적은 용량을 갖습니다.
Jay Leno의 1909 Baker Electric (Baker Motor Vehicle 참조)은 원래 Edison 셀에서 작동합니다. BEV의 배터리 교체 비용은 ICEV에 필요한 오일 및 필터 변경과 같은 정기적 인 유지 관리가 부족하고 움직이는 부품이 적어 BEV의 신뢰성이 향상되어 부분적으로 또는 완전히 상쇄 될 수 있습니다. 또한 기어 박스, 냉각 시스템 및 엔진 튜닝과 같은 일반적인 자동차의 정비 및 유지 보수가 필요한 많은 부품을 제거합니다. 그리고 배터리가 마침내 최종 교체가 필요할 때까지는 더 나은 성능 특성을 제공 할 수있는 차세대 배터리로 교체 될 수 있습니다.
리튬 철인 인산염 배터리는 제조사에 따르면, 방전 깊이 70 %에서 5000주기 이상 도달합니다. 리튬 철 인산염 배터리의 세계 최대 제조업체 인 BYD는 정밀 제조를 통해 딥 사이클 어플리케이션을위한 광범위한 셀을 개발했습니다 . 이러한 배터리는 고정식 스토리지 시스템에 사용됩니다. 85 %의 방전으로 7500 사이클 후에도 1C의 속도로 80 % 이상의 여유 용량을 갖습니다. 하루의 전체주기와 최소 수명이 일치합니다. 20.5 년. 소니 포텔 리온 리튬 인산 철 배터리는 100 % 방전 수준에서 10,000 사이클 후에도 여전히 71 %의 잔류 용량을 가지고 있습니다. 이 축 압기는 2009 년부터 시장에 출시되었습니다.
태양 전지에서 사용 리튬 이온 배터리는 부분적으로 10,000 회 이상의 충 방전 사이클과 20 년까지의 긴 사용 수명을 갖는 매우 높은 사이클 저항을 가지고 있습니다.
플러그인 아메리카는 테슬라 로드스터 (2008)의 운전자 가운데 설치 된 배터리의 서비스 수명과 관련된 조사를 실시했습니다. 100,000 마일 = 160,000 km가 지난 후에도 배터리의 남은 용량은 80-85 %입니다. 이것은 차가 어느 기후 지역으로 이동했는지에 관계없이 일어났습니다. 테슬라 승용마는 2008 년과 2012 년 사이에 건설 및 판매되었습니다. 테슬라 모델 S 테슬라의 85kWh 배터리는 무제한 마일리지로 8 년 보증이 적용됩니다.
Varta Storage는 그의 가족과의 약속을 포기하고 14,000 사이클의 전체 수명과 10 년의 서비스 수명을 보증합니다.
2016 년 12 월 현재 세계에서 가장 많이 판매되는 전기 자동차는 2010 년 출시 된 이래 250,000 대 이상 판매 된 닛산 리프입니다. 닛산은 2015 년까지 배터리의 0.01 % 만 교체해야한다고 밝혔습니다. 실패 또는 문제가 발생한 경우에만 발생합니다. 이미 200,000km가 넘는 차량이 있습니다. 이들 중 어느 것도 배터리에 문제가 없었습니다.
재활용
수명이 다하면 배터리를 재활용 할 수 있습니다.
안전
배터리 전기 자동차의 안전 문제는 국제 표준 인 ISO 6469에서 주로 다루어집니다.이 문서는 특정 문제를 다루는 세 부분으로 나뉩니다.
온보드 전기 에너지 저장 장치, 즉 배터리
기능적 안전 수단 및 고장 방지
전기 위험에 대한 인명 보호.
소방관 및 구조 요원은 전기 및 하이브리드 전기 자동차 사고에서 발생하는 고전압 및 화학 물질을 다루기 위해 특별 교육을받습니다. BEV 배터리는 급속 배터리 방전으로 인한 화재 및 연기와 같은 비정상적인 문제를 나타낼 수 있지만 BEV 배터리는 상업용 차량 및 후방 충돌시 안전하고 후방 가솔린 탱크가있는 가솔린 추진 자동차보다 안전합니다 .
일반적으로 배터리 성능 테스트에는 다음 사항이 포함됩니다.
충전 상태 (SOC)
건강 상태 (SOH)
에너지 효율
성능 테스트는 자동차 제조업체 (OEM)의 필수 사양에 따라 배터리 전기 자동차 (BEV), 하이브리드 전기 자동차 (HEV) 및 하이브리드 전기 자동차 플러그 (PHEV)의 드라이브 트레인에 대한 드라이브 사이클을 시뮬레이션합니다. 이러한 주행 사이클 동안 자동차의 열 상태를 시뮬레이션하여 배터리의 제어 된 냉각을 수행 할 수 있습니다.
또한, 기후 챔버는 특성화 중에 일정한 환경 조건을 보장하고 기후 조건을 포함하는 완전한 자동차 온도 범위에 대해 시뮬레이션을 수행 할 수 있도록합니다.
특허
특허는이 기술의 개발 또는 배포를 억제하는 데 사용될 수 있습니다. 예를 들어 자동차에 니켈 수소 전지를 사용하는 것과 관련한 특허는 석유 회사 인 Chevron Corporation이 NiMH 기술의 판매 또는 라이센스에 대해 거부권을 행사하는 방식으로 개최되었습니다.
연구, 개발 및 혁신
2008 년 R & D 매거진의 R & D 100 상 ( “발명품 오스카”라고도 함) :
아르곤 국립 연구소 (Argonne National Laboratory)는 하이브리드 전기 자동차 용 EnerDel / Argonne High-Power 리튬 이온 배터리를 수상했습니다.이 제품은 무게가 가볍고 소형이며 강력하고 오래 지속되는 니켈 수소보다 신뢰성이 높고 안전한 장치입니다 (니켈 – 수소) 배터리는 오늘날의 하이브리드 전기 자동차에서 발견됩니다.
Lawrence Berkeley National Laboratory : 충전식 리튬 배터리 용 나노 구조 폴리머 전해질 – “배터리로 구동되는 전기 기술을 가능하게하는”충분한 에너지를 가진 충전 용 리튬 금속 배터리의 개발을 가능하게하는 고분자 전해질.
미래
배터리 구동 차량 (닛산 잎과 같은)은 2020 년에 미국에서 10 만 대, 전세계에서 130 만 대를 판매 할 것으로 예상됩니다. 이는 2020 년에 판매 될 것으로 예상되는 7,100 만 대 중 1.8 %에 해당합니다. 3.9 백만 가지의 플러그인과 하이브리드 자동차는 전 세계적으로 판매 될 예정이며, 2020 년에 판매 된 모든 자동차의 총 전기 및 하이브리드 시장은 전체 자동차 시장의 약 7 %를 차지할 것입니다.
프랑스 자동차 부품 업체 Bolloré는 자회사 인 Batscap에서 개발 한 리튬 금속 폴리머 배터리를 사용하여 컨셉 카인 “Bluecar”를 개발했습니다. 그것은 250km의 범위와 125km / h의 최고 속도를 가졌다.