Ang nais mo lamang malaman tungkol sa mga baterya ng de-kuryenteng sasakyan

Ang bilis, agwat ng mga milya, metalikang kuwintas at lahat ng mga mahahalagang parameter ng isang de-kuryenteng kotse ay nakasalalay lamang sa detalye ng motor at ang baterya na ginamit sa kotse. Habang ang paggamit ng isang malakas na motor ay hindi isang malaking pakikitungo, ang problema ay nakasalalay sa pagdidisenyo ng isang Battery Pack na maaaring mapagkukunan ng sapat na kasalukuyang para sa motor nang mahabang panahon nang hindi pinapasama ang habang-buhay nito. Upang makayanan ang boltahe at kasalukuyang demand na mga tagagawa ng EV ay kailangang pagsamahin ang daan-daang kung hindi libu-libong mga cell na magkasama upang bumuo ng isang Battery Pack para sa isang solong kotse. Upang magbigay ng ideya ang modelo ng Tesla na S ay may tungkol sa 7,104 na mga cell at ang dahon ng Nissan ay may halos 600 mga cell. Ang malaking bilang na ito kasama ang hindi matatag na likas na katangian ng mga cell ng Lithium ay nagpapahirap sa disenyo ng isang Battery Pack para sa isang Electric Car. Sa artikulong ito, tuklasin natin kung paano ang isang Electric Vehicle Battery Pack ay dinisenyo para sa isang EVat ano ang mga mahahalagang parameter na nauugnay sa mga baterya na dapat alagaan.

Ano ang nasa loob ng isang Electric Vehicle Battery Pack?

Kung nabasa mo na ang Panimula sa artikulo ng sasakyang Pang-kuryente sasagutin mo na ang tanong sa ngayon. Para sa mga taong bago hayaan akong magbigay ng mabilis na muling takip. Ipinapakita ng imahe sa ibaba ang baterya pack ng Nissan Leaf na natanggal sa antas ng cell mula sa Pack nito.

Ang mga modernong kotseng de kuryente ay gumagamit ng mga baterya ng Lithium upang mapagana ang kanilang mga kotse dahil sa ilang halatang mga kadahilanan na tatalakayin natin sa paglaon sa artikulong ito. Ngunit, ang mga baterya ng Lithium na ito ay may lamang 3.7V bawat cell samantalang ang isang EV Car ay nangangailangan ng isang lugar malapit sa 300V. Upang makamit ang naturang mataas na boltahe at Ah Rating Ang mga cell ng lithium ay pinagsama sa serye at parallel na kumbinasyon upang bumuo ng mga module at ang mga modyul na ito kasama ang ilang mga protection circuit (BMS) at ang sistema ng paglamig ay nakaayos sa isang mekanikal na pambalot na sama-sama na tinawag bilang isang Battery Pack tulad ng ipinakita sa itaas.

Mga uri ng Baterya

Habang ang karamihan sa mga kotse ay gumagamit ng mga Baterya ng Lithium, hindi lamang tayo limitado dito. Maraming uri ng kimika ng baterya na magagamit. Ang malawak na mga baterya ay maaaring maiuri sa tatlong uri.

Pangunahing Baterya: Ito ang mga di-rechargeable na baterya. Iyon ay maaari itong baguhin ang enerhiya ng kemikal sa elektrikal na enerhiya at hindi vise-versa. Ang isang halimbawa ay ang paggamit ng mga baterya ng Alkaline (AA, AAA) para sa mga laruan at mga remote control.

Mga Pangalawang Baterya: Ito ang mga baterya kung saan interesado kami para sa mga de-koryenteng sasakyan. Maaari nitong baguhin ang enerhiya ng kemikal sa elektrikal na enerhiya upang mapagana ang EV at maaari rin nitong baguhin ang enerhiya na Elektrisiko sa enerhiya ng Kemikal sa panahon ng proseso ng pagsingil. Ang mga baterya na ito ay karaniwang ginagamit sa mga mobile phone, EV's at karamihan sa iba pang portable electronics.

Mga Reserve Baterya: Ito ang mga espesyal na uri ng mga baterya na ginamit sa kakaibang application. Tulad ng sinasabi ng pangalan na ang mga baterya ay itinatago bilang reserba (standby) para sa karamihan ng oras ng buhay nito at samakatuwid ay may napakababang rate ng paglabas ng sarili. Ang halimbawa ay mga baterya ng Life vest.

Pangunahing Chemistry ng isang Baterya

Tulad ng sinabi sa mas maaga maraming mga iba't ibang mga kimika na magagamit para sa mga baterya. Ang bawat kimika ay may sariling mga kalamangan at kahinaan. Ngunit anuman ang uri ng kimika mayroong ilang mga bagay na karaniwan para sa lahat ng mga baterya hayaan mo kaming tingnan ang mga ito nang hindi napapasok sa kimika nito.

Mayroong tatlong pangunahing mga layer sa isang baterya ang mga ito ang Cathode, Anode at Separator. Ang Cathode ay ang positibong layer ng baterya at ang anode ay ang negatibong layer ng baterya. Kapag ang isang pagkarga ay konektado sa mga terminal ng baterya, ang mga kasalukuyang (electron) ay dumadaloy mula sa Anode patungong Cathode. Katulad nito kapag ang isang charger ay konektado sa mga terminal ng baterya ang daloy ng mga electron ay baligtad, iyon ay mula sa Cathode hanggang Anode tulad ng ipinakita sa pigura sa itaas.

Para sa anumang baterya upang gumana ang isang reaksyon ng kemikal na tinatawag na Oxidation-Reduction Reaction ay dapat na maganap. Minsan tinatawag din bilang Redox Reaction. Ang reaksyong ito ay nagaganap sa pagitan ng Anode at Cathode ng baterya sa pamamagitan ng electrolyte (separator). Ang panig ng Anode ng baterya ay handang makakuha ng mga electron at samakatuwid ay magaganap ang isang reaksyon ng oksihenasyon at ang panig ng baterya ng baterya ay handang maluwag ang mga elektron at samakatuwid ay magaganap ang Reduction Reaction. Dahil sa reaksyong ito, ang mga ions ay inililipat mula sa Cathode patungo sa Anode na bahagi ng baterya sa pamamagitan ng separator. Bilang isang resulta magkakaroon ng higit pang mga ions na naipon sa Anode. Upang ma-neutralize ang Anode na ito ay kailangang itulak ang mga electron mula sa tagiliran nito papunta sa Cathode.

Ngunit pinapayagan lamang ng Separator ang daloy ng mga ions sa pamamagitan nito at hinaharangan ang anumang kilusan ng elektron mula sa Anode hanggang sa Cathode. Kaya't ang tanging paraan lamang na maililipat ng baterya ang mga electron ay sa pamamagitan ng mga panlabas na terminal, ito ang dahilan kung bakit nagkokonekta tayo ng isang pagkarga sa mga terminal ng baterya nakakakuha kami ng isang kasalukuyang (electron) na dumadaloy na naisip ito.

Mga Pundisyon ng Chemistry ng Lithium Battery

Dahil tatalakayin namin ang mga baterya ng lithium dahil ang mga ito ang pinaka ginustong baterya para sa EV ay hinahayaan na maghukay ng kaunti pa sa kimika nito. Mayroong maraming uri sa mga Baterya ng Lithium muli, ang Lithium nickel cobalt Aluminium (NCA), Lithium-nickel manganese cobalt (NMC), Lithium-manganese Spinel (LMO), Lithium Titanate (LTO), Lithium-iron Phosphate (LFP) ang pinakamaraming mga karaniwang. Muli ang bawat kimika ay may sariling mga katangian na malinis na naglalarawan din sa ibaba larawan ng pangkat ng Pagsangguni sa Boston.

Sa mga ito ang Lithium nickel Cobalt Aluminium ang pinaka ginagamit dahil sa mababang gastos. Makakakuha kami ng higit sa mga parameter na ito sa paglaon sa artikulong ito. Ngunit ang isang karaniwang bagay na maaari mong mapansin dito ay ang Lithium na naroroon sa lahat ng mga baterya. Pangunahin ito dahil sa pagsasaayos ng electron ng Lithium. Ang isang walang kinikilingan na atom ng Lithium metal ay ipinapakita sa ibaba.

Ito ay may isang bilang ng atomiko ng tatlong nangangahulugang tatlong mga electron ay nasa paligid ng nuclease nito at ang pinakamalayo na shell ay may isang valence electron lamang. Sa panahon ng reaksyon ang valance electron na ito ay hinugot kung gayon binigyan kami ng isang electron at isang lithium ion na may dalawang electron na bumubuo ng isang lithium ion. Tulad ng tinalakay nang mas maaga, ang electron ay dadaloy tulad ng kasalukuyang sa pamamagitan ng panlabas na mga terminal ng baterya at ang lithium ion ay dumadaloy kahit na ang electrolyte (separator) habang reaksyon ng redox.

Mga Pangunahing Kaalaman sa Mga Baterya ng Elektrikong Sasakyan

Ngayon alam namin kung paano gumagana ang isang baterya at kung paano ito ginagamit sa isang Electric Vehicle, ngunit upang magpatuloy mula dito kailangan nating maunawaan ang ilang mga pangunahing terminolohiya na karaniwang ginagamit kapag nagdidisenyo ng isang pack ng baterya. Talakayin natin ang mga ito…

Rating ng Boltahe: Dalawang napaka-karaniwang rating na maaari mong makita na minarkahan sa isang baterya ay ang rating ng boltahe at Ah Rating. Ang mga lead acid na baterya ay karaniwang ng 12V at ang mga baterya ng lithium ay 3.7V. Ito ay tinatawag na nominal boltahe ng isang baterya. Hindi ito nangangahulugang ang baterya ay magbibigay ng 3.7V sa mga terminal nito sa lahat ng oras. Ang halaga ng boltahe ay magkakaiba batay sa kapasidad ng baterya. Paguusapan natin