전기차용 리튬이온 배터리

전기차 배터리

전기 자동차 배터리(EVB, 견인 배터리라고도 함)는 배터리 전기 자동차(BEV)의 전기 모터에 전원을 공급하는 데 사용되는 배터리입니다. 이러한 배터리는 일반적으로 충전식 배터리이며 일반적으로 리튬 이온 배터리입니다. 이 배터리는 높은 암페어시(또는 킬로와트시) 용량을 위해 특별히 설계되었습니다.

전기 자동차 배터리는 장기간에 걸쳐 전력을 공급하도록 설계되고 딥 사이클 배터리이기 때문에 시동, 조명 및 점화(SLI) 배터리와 다릅니다. 전기 자동차용 배터리는 상대적으로 높은 전력 대 중량 비율, 비에너지 및 에너지 밀도가 특징입니다. 더 작고 가벼운 배터리는 차량의 무게를 줄여 성능을 향상시키기 때문에 바람직합니다. 액체 연료와 비교할 때 대부분의 현재 배터리 기술은 비에너지가 훨씬 낮고 이는 종종 차량의 최대 순수 전기 범위에 영향을 미칩니다.

차량 배터리 역사

현대 전기 자동차에서 가장 일반적인 배터리 유형은 무게에 비해 높은 에너지 밀도로 인해 리튬 이온 및 리튬 폴리머입니다. 전기 자동차에 사용되는 다른 유형의 충전식 배터리에는 납산("침수형", 딥 사이클 및 밸브 조절식 납산), 니켈 카드뮴, 니켈 금속 수소화물, 덜 일반적으로 아연-공기 및 나트륨 니켈이 있습니다. 염화물("얼룩말") 배터리.[1]배터리에 저장된 전기량(즉, 전하)은 암페어 시간 또는 쿨롱 단위로 측정되며 총 에너지는 종종 킬로와트시 단위로 측정됩니다. 1990년대 후반부터 리튬 이온 배터리 기술의 발전은 휴대용 전자 제품, 랩톱 컴퓨터, 휴대 전화 및 전동 공구의 수요에 의해 주도되었습니다. BEV 및 HEV 시장은 성능과 에너지 밀도 모두에서 이러한 발전의 이점을 얻었습니다. 니켈 카드뮴과 같은 이전 배터리 화학 물질과 달리 리튬 이온 배터리는 매일 어떤 충전 상태에서도 방전 및 재충전할 수 있습니다.

순수 전기 저속 차량용 배터리

내부 구성 요소

전기 자동차용 배터리 팩 설계는 복잡하며 제조업체 및 특정 응용 프로그램에 따라 크게 다릅니다. 그러나 그들은 모두 팩의 기본 필수 기능을 수행하는 몇 가지 간단한 기계 및 전기 구성 요소 시스템의 조합을 통합합니다.

실제 배터리 셀은 다양한 팩 제조업체에서 선호하는 화학적, 물리적 모양 및 크기가 다를 수 있습니다. 배터리 팩은 팩의 총 전압 및 전류 요구 사항을 달성하기 위해 항상 직렬 및 병렬로 연결된 많은 개별 셀을 통합합니다. 모든 전기 구동 EV용 배터리 팩에는 수백 개의 개별 셀이 포함될 수 있습니다. 각 셀의 공칭 전압은 화학적 구성에 따라 3-4볼트입니다.

제조 및 조립을 돕기 위해 큰 셀 스택은 일반적으로 모듈이라고 하는 더 작은 스택으로 그룹화됩니다. 이러한 모듈 중 일부는 단일 팩에 배치됩니다. 각 모듈 내에서 전지는 전류 흐름을 위한 전기 경로를 완성하기 위해 함께 용접됩니다. 모듈은 또한 냉각 메커니즘, 온도 모니터 및 기타 장치를 통합할 수 있습니다. 모듈은 최적의 성능을 위해 특정 온도 범위 내에 있어야 합니다. 대부분의 경우 모듈은 BMS(배터리 관리 시스템)를 사용하여 스택의 각 배터리 셀에서 생성된 전압을 모니터링할 수도 있습니다.

배터리 셀 스택에는 단락 상태에서 팩의 전류를 제한하는 메인 퓨즈가 있습니다. "서비스 플러그" 또는 "서비스 분리"를 제거하여 배터리 스택을 전기적으로 절연된 두 개의 절반으로 나눌 수 있습니다. 서비스 플러그가 제거된 상태에서 배터리의 노출된 주 단자는 서비스 기술자에게 잠재적인 전기적 위험이 없습니다.

배터리 팩에는 또한 출력 단자에 대한 배터리 팩의 전력 분배를 제어하는 릴레이 또는 접촉기가 포함되어 있습니다. 대부분의 경우 배터리 셀 스택을 팩의 주 양극 및 음극 출력 단자에 연결한 다음 전기 구동 모터에 고전류를 공급하는 최소 2개의 주 계전기가 있습니다. 일부 팩 설계에는 사전 충전 저항을 통해 드라이브 시스템을 사전 충전하거나 관련 제어 릴레이도 있는 보조 버스에 전원을 공급하기 위한 대체 전류 경로가 포함됩니다. 안전상의 이유로 이 릴레이는 모두 정상적으로 열려 있습니다.

배터리 팩에는 다양한 온도, 전압 및 전류 센서도 포함되어 있습니다. 배낭 센서의 데이터 수집 및 배낭 릴레이의 활성화는 배낭의 배터리 모니터링 장치(BMU) 또는 배터리 관리 시스템(BMS)에 의해 수행됩니다. BMS는 또한 배터리 팩 외부의 차량과의 통신을 담당합니다.

범위 패리티

주행 거리 패리티는 전기 자동차가 1kWh/kg보다 큰 비에너지 배터리를 사용하여 평균적인 전연소 차량과 동일한 주행 거리를 갖는다는 것을 의미합니다. 주행 거리가 더 높을수록 전기 자동차는 재충전 없이 더 많은 킬로미터를 달릴 수 있습니다.

비용 절감

운영 비용 측면에서 BEV를 운영하는 데 드는 전기 가격은 동급 내연 기관 연료 비용의 작은 부분으로 더 높은 에너지 효율성을 반영합니다.