견인 배터리 (전기 자동차 배터리, 구동 배터리 또는 사이클 배터리라고도 함)는 에너지 저장고로서, 전기 자동차의 구동이 사용되고 복수의 상호 연결된 소자 (따라서 “배터리”)가 구성되기 때문에, 그것은 수천에서 수천 개의 축전지 셀 또는 셀 블록이 병렬 및 직렬로 연결되어 구성됩니다. 또한 수퍼 커패시터 또는 기계식 플라이휠 축전지는 차량에 동력을 공급하기 위해 여러 축전기가 결합 된 경우 견인 배터리라고 할 수 있습니다.
일반
전기 자동차의 견인 배터리는 보통 350 ~ 400 볼트의 공칭 전압을 가지며 보통의 3 상 교류 전류에 해당합니다. pedelecs 및 전기 스쿠터의 경우 24, 36 및 48 볼트의 전압이 일반적입니다. 전기 구동 장치가있는 지게차에는 일반적으로 정격 전압이 80 V 인 납산 배터리가 사용됩니다. 견인 배터리는 여기에서 무게를 같게하기 위해 사용됩니다.
전등, 와이퍼, 라디오, 리모트 콘트롤 등의 경우 일반적으로 고압 견인 배터리가 아닌 전기 자동차를 사용하지만, 기존 차량의 스타터 배터리와 유사한 소형 전기 에너지 저장 장치를 갖춘 일반적인 12 또는 48 볼트 전기 시스템 .
역사
전기가 정보의 전송을 위해 19 세기 초에 사용 된 후에, 1837/1838 년경에는 전기 모터 구동에 대한 기본 사항이 알려지면서 작동하는 전기 모터를 개발했습니다. 1854 년에 Wilhelm Josef Sinsteden이 개발하여 1859 년 Gaston Planté가 납 축전지를 개발했습니다.
이 셀 중 6 개를 정격 전압 2 볼트로 배치하고 1881 년 Trouvé Tricycle의 Gustave Trouvé가 레일 또는 레일이없는 자립 전기 자동차를 구동하기위한 첫 번째 견인 배터리 (정격 전압 12 볼트)로 형성된 나선형으로 권선 된 리드 플레이트 케이블 타이. 그것은 회로를 닫거나 열어서 만 규제되었습니다. 그러나 트루 베 세발 자전거는 여전히 삼륜차의 크랭크를 기본으로 삼았습니다.
몇 달 후인 1882 년 Ayrton & amp; 페리 전기 세발 자전거는 크랭크와 전등이 없었을뿐만 아니라 트랙션 배터리도 개선되었습니다. 10 개의 납 전지는 20 볼트의 정격 전압 1.5 kWh로 저장되며 개별적으로 켜고 끌 수있어 전력 및 속도 조절이 가능합니다. 이미 첫 번째 차량과 함께, 무거운 견인 배터리는 안정성과 취급을 향상시키기 위해 가능한 한 낮게 배치되었습니다.
그러나 배터리 셀이 첫 번째 차량에 공개적으로 배치되었지만 (1888 년) 최초의 전기 자동차 (특수 하우징에 이미 장착되어 있거나 위장 된 차량)에 공개적으로 배치되었습니다. 누산기 공장 Tudorsche System Büsche & amp; 뮐러 OHG (현재 VARTA로 알려짐)는 1888 년 산업 상 납 축전지를 생산 한 독일 최초의 회사입니다. 철도 부문에서는 이러한 배터리로 철도 장치를 조작 한 Wittfeld 축전지가 사용되었습니다. 1900 년경, 누적기를 사용하여 바지선을 전기적으로 추진하려는 성공적인 시도가있었습니다. 그 결과, 연구 회사의 후임 인 Watt-Akkumulatoren-Werke AG는 Zehdenick에 Zieg-Transport-Aktiengesellschaft (ZTG)를 설립했습니다. 100 대가 넘는 바지선의 전기 모터는 배터리로 작동되며 베를린에 벽돌을 제공했습니다.
1900 년경 니켈 – 철 축 압기 (Thomas Edison)가 개발되었고 Waldemar Jungner가 개발 한 니켈 – 카드뮴 축전지를 사용하여 견인 배터리 용 대체 전지 화학 물질을 사용할 수있었습니다. NiFe 배터리는 다양한 자동차에 사용되는 것으로 입증되었으며 수명이 매우 깁니다. 미국의 제이 레노 (Jay Leno)는 베이커 일렉트릭 (Baker Electric)을 소유하고있다. 베이커 일렉트론 (Baker Electric)은 니켈 – 철 배터리가 거의 100 년 후에도 여전히 기능을 수행한다. Henry Ford는 전기 자동차로 Ford Model Talso를 개발했습니다. 그는 전기 자동차 부서가 화염에 올랐을 때 이미 에디슨으로부터 150,000 개의 니켈 – 철 배터리를 주문했다.
전기 시동기의 발명은 시동기 배터리를 사용하여 엔진을 물리적 인 노력없이 시작하여 전기 자동차의 첫 전성기의 쇠퇴를 시작하여 결과적으로 축전지 및 배터리 개발이 정체되었습니다. 딥 사이클 연 축전지는 20 세기 말까지 견인 응용 분야의 거의 표준이었습니다. 여기에는 잠수함, 배터리 동력차, 포크 리프트 및 수레 바퀴와 같은 산업용 차량뿐만 아니라 전동 휠체어가 포함됩니다. 프랑스 제조업체는 1990 년대에 니켈 – 카드뮴 전지를 사용하여 수천 개의 거리 법정 차량을 생산했습니다. 1990 년 CARB가 캘리포니아에서 법을 제정하면서 자동차 제조사는 Akkumulatorforschung이 다시 강한 충격을 받았다는 점을 제 시적으로 제로 – 배출 차량 (미국 = 제로 방출 차량)으로 강제해야합니다.
예를 들어, 제너럴 모터스 (General Motors) EV1의 첫 번째 견인 배터리는 여전히 저가의 연 축전지 (26 블록, 총 용량 16.3kWh 및 공칭 전압 312 볼트)를 사용했지만, 두 번째 실시 예에서는 스탠포드 R. Ovshinsky는 니켈 – 금속 수 소화물 배터리가 사용 된 시리즈를 개발했습니다. 견인 배터리는 차량 바닥의 중앙 터널에 단단히 설치되어 높은 충돌 안전성과 매우 우수한 핸들링 특성을 제공했습니다.
Hotzenblitz를 위해 발표 된 BMW E1 또는 아연 브롬 배터리의 나트륨 황 배터리는 연속 생산 준비 상태에 도달하지 못했지만 200km가 넘는 실용적인 범위뿐만 아니라 소듐 – 니켈 염화물 셀 (Zebra Battery) 군대와 우주에서. 이 차량의 또 다른 흥미로운 점은 컴팩트 한 블록 배치로 아래에서부터 전체 견인 배터리를 한 조각으로 장착 할 수 있었으며 자동차 애플리케이션의 높은 수준의 안전성에도 기여했습니다.
이 기간 동안 리튬 이온 배터리의 셀 화학에 대한 기초도 마련되었습니다. 그러나 CARB 법이 완화 된 후에 자동차 산업은 이러한 활동을 중단함으로써 리튬 이온 배터리가 21 세기의 견인 배터리로만 중요 해졌다. 오늘날, 다양한 변형은 무게 대비 출력 및 하중 지지력의 현저한 향상을위한 희망으로 간주됩니다.
물리적 기술적 특성
휴대용 배터리 나 소비자 셀에 비해 견인 배터리의 셀은 훨씬 더 높은 용량을 가지고 있습니다. 또한 다양한 디자인의 다양한 제조업체가 고객의 요청에 따라 개발 및 제조합니다. 표준화 된 크기는 존재하지 않습니다. Common은 전극이 막대 모양 및 컵 모양 인 둥근 셀, 예를 들어 A123 Systems의 제품뿐만 아니라 Winston Battery의 셀과 같이 플레이트 모양의 전극 배열을 갖는 프리즘 형 셀입니다.
운전 조건에 따라 전기 에너지를 전달하거나 수신 할 수 있고 많은 충 – 방전 사이클에서 견딜 수있는 고전류 내성, 딥 – 사이클 배터리 시스템이 사용됩니다. 시동 배터리와 달리 납 축전지는 손상되지 않고 리드 그리드와 세퍼레이터의 특수 설계로 최대 80 %까지 방전 될 수 있습니다.
36 ~ 80Ah (12A)의 12V 또는 24V 용량의 리드 카 스타터 배터리 블록은 100 ~ 1000Ah의 용량을 갖는 지게차 셀에 대해 예를 들어 24 ~ 96 볼트의 작동 전압에 연결해야합니다 , 전기 자동차는 최대 수백 볼트까지 도달 할 수 있습니다. 따라서 크기가 상당히 큽니다. 전압이 높을수록 흐르는 전류가 감소하기 때문에 라인의 오믹 손실과 충전 및 방전 중 열 손실을 줄이고 무게 (케이블)를 줄입니다.
개별 셀을 직렬로 연결하면 구동 전압 또는 트랙션 전압이 발생합니다. 셀의 크기를 늘리거나 셀을 병렬로 연결하여 저장 용량과 전류를 늘릴 수 있습니다. 트랙션 전압 (V)과 병렬 연결된 단일 셀 / 셀 (Ah)의 전기 충전 / 갈바니 용량의 곱은 트랙션 배터리의 에너지 함량을 제공합니다.
차량에 사용하기위한 요구 사항
트랙션 배터리의 모바일 어플리케이션은 고정 사용에 비해 더 높은 안전 요구 사항을 필요로합니다. 무엇보다도 기계적 동작의 안전성을 입증해야합니다. 이는 전기 특성이 빈약 한 안전한 전지 화학 물질 (예 : 리튬 철 인산염 축전지)을 사용하거나 차량의 수용 설비를 안전하게 설계 한 것 (예 : 하층토의 충돌 시험 배터리 트레이) 또는 두 가지 행동 양식. 견인 배터리의 안전 요구 사항의 영향력이 얼마나 강한지는 Opel Amperabe 추적의 지연된 생산으로 알 수 있습니다. 이유는 동일 모델 Chevrolet Volt의 화재 견인 배터리에 대한 충돌 테스트 후 (불과 몇 주)였습니다.
모든 전기 및 하이브리드 차량에 대한 요구 사항이 다릅니다.
모든 전기 자동차는 여행에 필요한 모든 전기 에너지를 저장하기 때문에 대용량 배터리 셀을 사용하여 필요한 에너지 양을 위해 공간과 무게를 최소화합니다. 배터리 (셀 또는 모듈 크기)의 필요한 용량으로 인해, 일반적으로 방전 및 충전 프로세스를위한 셀의 전류 운반 용량이 주어진다. 또한 부하는 하이브리드 차량보다 배터리 용량에 비하여 더 균일하고 더 낮은 전류로 이루어집니다.
하이브리드 전기 자동차에서 주행 에너지의 주요 부분은 화학 에너지 (연료)의 형태로 운반됩니다. 견인 배터리의 용량은 훨씬 작습니다. 그것은 이동을위한 전기 에너지를 저장하고 회생 브레이크의 회복 에너지를 흡수합니다. 이 목적을 위해, 낮은 정전 용량에도 불구하고 우수한 효율과 필요한 서비스 수명으로 필요한 (종종 단기간) 높은 전류 부하를 실현할 수있는 고전류 셀이 사용됩니다.
공칭 용량, 부하 용량, 제조업체 정보
공칭 용량은 지정된 기준에 따라 제조업체가 철회 할 수있는 에너지의 양입니다. 용량 비교를 위해서는 이러한 기준을 준수하는 것이 중요합니다. 따라서, 12V / 60 Ah C3 사양의 축전지는 C5 또는 C20이라는 동일한 크기의 재충전 가능한 배터리보다 높은 용량을 갖습니다. 사양 Cx는 지정된 용량에 대한 방전 지속 시간을 시간 단위로 나타냅니다. C3 60 Ah는 3 시간 동안 균일 한 방전으로 채취 할 수 있습니다. 즉 C5 또는 C20보다 높은 전류가 가능합니다.이 전류는 견인 배터리로 사용하는 것이 중요합니다. 전류가이 측정 전류에 실제로 실효 적이기 때문입니다 (C- 비율 및 Peukert 방정식).
중부 하용 리튬 이온 배터리의 경우, 용량과 관련한 전류 용량의 설명이 우선합니다. 이 경우, 예를 들어, 0.5 C (또는 0.5 CA)에서 표준 방전에 대한 셀 3.2 V 100 Ah의 경우, 이는 방전 전류가 50 A 인 경우 커패시턴스가 결정되었음을 의미합니다. 일반적으로 0.5 C 또는 1C의 허용 가능한 연속 하중 용량 인 3C 이상 (예 : 3C, 즉 300A), 단기 하중 (여기에서는 20CA, 즉 2000A)이 될 수 있습니다.
점차적으로, 견인 배터리의 용량은 더 이상 단일 셀의 암페어 시간이 아니라 와트 시간으로 제공됩니다. 따라서 전압이 포함되어 있기 때문에 서로 다른 유형이 서로 유사합니다. 시동기 건전지의 에너지 함량은 496.8-960 Wh, 포크 리프트 트럭 용 견인 배터리는 4,800-28,800 Wh, Toyota Prius II는 1,310 Wh.입니다.
배터리 비용
2010 년, 기술 대학교 (University of Technical University)의 과학자들은 리베이트 또는 할증료없이 25kWh 용량 (즉, 킬로와트 시당 400 달러)의 인증 된 EV 배터리에 10,000 달러를 지불했습니다. 15 명의 배터리 생산자 중 2 명이 품질 및 화재 안전에 관한 필요한 기술 문서를 제공 할 수 있습니다. 2010 년에는 배터리 가격이 1/3로 떨어지기까지 최대 10 년이 경과 할 것으로 추산되었습니다.
2010 년 연구에 따르면, 국립 연구위원회 (National Research Council)에 따르면 리튬 이온 배터리 팩의 사용 가능 에너지는 약 1,700 / kWh였으며 PHEV-10은 약 2.0 kWh, PHEV-40은 약 8 kWh PHEV-10 용 배터리 팩의 제조업체 비용은 약 3,000 달러이며 PHEV-40의 경우 최대 14,000 달러입니다. MIT Technology Review는 자동차 배터리 팩의 비용을 2020 년까지 킬로와트시당 미화 225 달러에서 500 달러 사이가 될 것으로 예상했다. 에너지 효율이 높은 미국위원회 (American Council of Energy-Efficient Economy)의 2013 년 연구에 따르면 배터리 비용은 kWh 당 1,300 달러 2007 년에는 2012 년에 kWh 당 500 달러로 책정됩니다. 미국 에너지 부는 2015 년에 kWh 당 300 달러, 2022 년까지 kWh 당 125 달러의 후원받는 배터리 연구에 대한 비용 목표를 설정했습니다. 배터리 기술 및 생산량 증가로 인한 비용 절감 플러그 인 전기 자동차가 기존의 내연 기관 차량과 더욱 경쟁 할 수있게합니다. 2016 년에 세계는 리튬 이온 생산 용량이 41.57 GWh였습니다.
셀에 대한 실제 비용은 대부분의 EV 제조업체가이 주제에 대해 자세히 논의하지 않으므로 많은 논란과 추측을받습니다. 그러나 2015 년 10 월에 GM은 연례 글로벌 비즈니스 컨퍼런스에서 2016 년에 출시되는 리튬 이온 전지의 가격이 다른 애널리스트의 예상 비용보다 훨씬 낮을 것으로 예상한다고 밝혔다. GM은 또한 2021 년 말까지 kwh 당 미화 100 달러의 비용을 기대하고있다.
블룸버그 신 에너지 금융 (BNEF)이 발표 한 2016 년 2 월 연구에 따르면 배터리 가격은 2010 년 이후 65 %, 2015 년 35 % 하락하여 kWh 당 350 달러에 도달했다. 이 연구는 배터리 비용이 2022 년까지 대부분의 국가에서 내연 기관용 자동차처럼 정부 보조없이 전기 자동차를 만들 수있는 탄도에 있다고 결론 지었다. BNEF는 2040 년까지 장거리 전기 자동차의 가격이 2016 년에 22,000 달러 불화. BNEF는 전기 자동차 배터리 비용이 2030 년까지 kWh 당 120 달러를 크게 밑돌 것이며 새로운 화학 물질이 출시되면 그 이후로는 더 이상 떨어질 것으로 기대하고 있습니다.
배터리 비용 견적 비교
| 배터리 유형
| 연도
| 비용 ($ / kWh)
|
| 리튬 이온
| 2016
| 130-145
|
| 리튬 이온
| 2014
| 200-300
|
| 리튬 이온
| 2012
| 500-600
|
| 리튬 이온
| 2012
| 400
|
| 리튬 이온
| 2012
| 520-650
|
| 리튬 이온
| 2012
| 752
|
| 리튬 이온
| 2012
| 689
|
| 리튬 이온
| 2013
| 800-1000
|
| 리튬 이온
| 2010
| 750
|
| 니켈 금속 수 소화물
| 2004
| 750
|
| 니켈 금속 수 소화물
| 2013
| 500-550
|
| 니켈 금속 수 소화물
|
| 350
|
| 납산
|
| 256.68
|
배터리 수명 추정치 비교
| 배터리 유형
| 추정 연도
| 주기
| 마일
| 연도
|
| 리튬 이온
| 2016
| & gt; 4000
| 1,000,000
| & gt; 10
|
| 리튬 이온
|
|
| 100,000
| 5
|
| 리튬 이온
|
|
| 60,000
| 5
|
| 리튬 이온
| 2002
|
|
| 2-4
|
| 리튬 이온
| 1997
| & gt; 1,000
|
|
|
| 니켈 금속 수 소화물
| 2001
|
| 100,000
| 4
|
| 니켈 금속 수 소화물
| 1999
| & gt; 90,000
|
|
|
| 니켈 금속 수 소화물
|
|
| 200,000
|
|
| 니켈 금속 수 소화물
| 1999
| 1000
| 93,205.7
|
|
| 니켈 금속 수 소화물
| 1995
| <2,000
|
|
|
| 니켈 금속 수 소화물
| 2002
| 2000
|
|
|
| 니켈 금속 수 소화물
| 1997
| & gt; 1,000
|
|
|
| 니켈 금속 수 소화물
| 1997
| & gt; 1,000
|
|
|
| 납산
| 1997
| 300-500
|
|
|
EV 패리티
2010 년, 배터리 교수 Poul Norby는 리튬 배터리가 가솔린 자동차에 영향을주기 위해 특정 에너지를 두 배로 늘려 kWh 용량 당 500 달러 (2010 년)에서 100 달러로 낮추어야한다고 주장했다. 씨티 그룹은 $ 230 / kWh를 나타냅니다.
Toyota Prius 2012 플러그인의 공식 페이지는 Adax (2015 모델) 유틸리티 차량이 이미 110 킬로미터에 도달하는 동안 4 킬로미터 (2.5 마일) / kWh의 비율로 5.2 kWh의 자율과 배터리 용량을 21 킬로미터 (13 마일) (68.5 mi) 또는 7.5 킬로미터 (4.6 mi) / kWh의 비율.
배터리 전기 자동차는 약 5 마일 (8.0km) / kWh를 달성합니다. Chevrolet Volt는 보조 동력 장치 (소형 내장 발전기)에서 50 MPGe, 즉 마일 당 약 240 와트 시간의 12 kWh를 의미하는 33 %의 열역학적 효율에서 50 MPGe를 달성 할 것으로 예상됩니다. 다양한 배터리 기술로 인한 1kWh의 충전 가격에 대해서는 충전식 배터리 기사의 “충전식 배터리 기술 표”섹션의 “에너지 / 소비자 가격”칼럼을 참조하십시오.
미국 에너지 장관 스티븐 추 (Steven Chu)는 40 마일 범위의 배터리 비용이 2008 년에 12.5 달러에서 2015 년에는 3,600 달러로, 2020 년에는 1,500 달러로 떨어질 것이라고 예상했다. 리튬 이온, 리튬 폴리, 알루미늄 공기 배터리 및 아연 – 공기 배터리는 기존 화석 연료 차량에 필적하는 범위와 재충전 시간을 제공 할만큼 충분히 높은 특정 에너지를 보여주었습니다.
비용 패리티
다른 비용이 중요합니다. 한 가지 문제는 구매 가격이며 다른 문제는 총 소유 비용입니다. 2015 년 현재 전기 자동차는 처음 구매할 때 더 비싸지 만 운행에는 더 저렴하며, 적어도 일부 경우에는 총 소유 비용이 낮을 수 있습니다.
Kammen et al., 2008에 따르면, 새로운 PEV는 배터리 가격이 $ 1300 / kWh에서 약 $ 500 / kWh로 감소하면 (배터리가 자체적으로 지불 할 수 있도록) 소비자에게 비용 효율적이됩니다.
2010 년에 Nissan Leaf 배터리 팩은 18,000 달러의 비용으로 생산되었다고합니다. Leaf 출시 때의 닛산 초기 생산 비용은 kWh 당 약 $ 750이었습니다 (24 kWh 배터리의 경우).
2012 년 McKinsey Quarterly는 자동차의 5 년간 총 소유 비용 (TCO)을 기준으로 배터리 가격을 휘발유 가격과 연계하여 3.50 달러 / 갤런이 250 달러 / kWh와 같다고 추정했습니다. 2017 년 McKinsey는 전기 자동차가 $ 100 / kWh (2030 년경)의 배터리 팩 비용으로 경쟁력이 있으며 2020 년까지 팩 비용이 $ 190 / kWh가 될 것으로 예상합니다.
2015 년 10 월, 자동차 제조사 인 GM은 연례 글로벌 비즈니스 컨퍼런스에서 2016 년에 들어간 리튬 이온 전지의 경우 킬로와트 시간당 145 달러의 가격을 기대한다고 밝혔습니다.
범위 패리티
주행 거리 패리티는 전기 자동차가 1+ kWh / kg 배터리를 사용하는 평균 모든 연소 차량 (500km 또는 310 마일)과 동일한 범위를 갖는다는 것을 의미합니다. 더 높은 범위는 전기 자동차가 충전없이 더 많은 킬로미터를 달릴 것이라는 것을 의미합니다.
일본과 유럽 연합 관계자들은 국가들이 온실 가스 배출을 줄이기 위해 전기 자동차 용 고급 충전식 배터리를 공동 개발하기위한 협상에 나섰다. 샤프 코퍼레이션 (GS Yuasa Corp.)과 GS 아이 야사 (GS Yuasa)는 일본 배터리 업체 인 GS 아이 야사 (Yuasa)가 협력을 통해 혜택을 볼 수있는 일본의 태양 전지 및 배터리 제조업체 중 하나라고 밝혔다. .
AC 추진 tzero의 리튬 이온 배터리는 충전 당 400 ~ 500km (200 ~ 300mi)의 범위 (단일 충전 범위)를 제공합니다. 이 차량이 2003 년에 발표되었을 당시의 정가는 220,000 달러였습니다.
일본 EV 클럽은 74 kWh 리튬 이온 배터리가 장착 된 다이 하쓰 미라 (Daihatsu Mira)에서 운전하면서 충전없이 1,003 킬로미터 (623 마일)의 전기 자동차 세계 기록을 달성했습니다.
중국의 강소에있는 Zonda Bus는 Zonda Bus의 새로운 에너지를 500 킬로미터 (310 마일)의 유일한 전기 범위로 제공합니다 [명확한 설명이 필요합니다]
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.
사용 가능한 용량에 대한 영향
트랙션 작동시 총 정격 용량을 사용할 수 없습니다. 한편으로, 사용 가능한 용량은 고전류 (Peukert 효과 참조)에서 설정된 최종 전압으로 떨어질 때까지 감소되고, 반면에 직렬 상호 연결에서 결정된 경우, 최소 용량을 갖는 셀 / 셀 블록, 사용 가능한 용량 깊은 방전을 손상시키지 않고.
견인 배터리의 셀은 생산 관련 및 사용 효과에 항상 용량 및 전류 출력 (내부 저항)의 차이가 있습니다. 결과적으로, 동작 중에, 셀은 다르게 충전되고, 드리프트가 떨어져서, 전체 배터리의 사용 가능한 용량을 감소시킨다. 가장 좋은 세포의 능력이 완전히 이용 될 수는 없지만, 약한 세포는 정기적으로 과부하되거나, 과방 전되거나 과충전됩니다. 또한 이러한 영향을 줄이거 나 피하기 위해 현대식 견인 배터리에는 평형 장치 및 배터리 관리 시스템이 사용됩니다. 낮은 온도는 또한 전자의 이동도가 일반적으로 감소하므로 견인 배터리가 고전류를 방전하고 Peukert 효과를 향상시키는 능력을 감소시킵니다. 이러한 효과를 없애고 저온에서 다양한 배터리 기술을 사용할 수 없게됨에 따라 트랙션 배터리에는 종종 추가 가열 장치가 장착됩니다. 이것은 전력망에 연결하는 동안 또는 온도 조절기를 가져 오거나 에너지 내용 자체에서 가열합니다. 견인 배터리의 사용 가능한 에너지 함량은 겨울에도 사용할 수 있지만 전기 실내 난방 또는 에어컨과 같은 추가 소비자는 겨울을 줄입니다.
배터리 셀의 방전 깊이는 종종 배터리 관리 시스템 (BMS)에 의해 제한되며 보통 정격 용량의 60-80 %입니다. 특히 소비 계산 및 다른 견인 배터리의 비교에서 이러한 상황을 고려해야합니다. 이 “유용한 용량”은 자동차 제조업체가 거의보고하지 않지만 정격 용량의 사용 가능한 범위로 설명됩니다. 따라서 Chevrolet Volt 또는 Opel Ampera는 30 ~ 80 %의 사용 가능한 배터리 윈도우가 주어 지는데, 이는 내구성에 유리하게 16kWh의 공칭 용량의 50 %에 불과합니다.
수명 및주기 안정성
Plug in America는 설치된 배터리의 수명과 관련하여 Tesla Roadster의 운전자 설문 조사를 실시했습니다. 160,000 km가 지난 후에도 배터리의 잔여 용량은 여전히 80 ~ 85 %였습니다. 이것은 차량이 이동 한 기후대와 무관합니다. 테슬라 승용마는 2008 년과 2012 년 사이에 건설 및 판매되었습니다.
견인 배터리로도 사용되는 인산 철 리튬 배터리는 제조업체에 따라 배출 깊이가 70 % 인 5000 회 이상의 사이클에 도달합니다.
베스트셀러 전기 자동차는 2010 년부터 생산 되어온 Nissan Leaf입니다. Nissan은 2015 년까지 배터리의 0.01 %만이 결함이나 문제로 인해 교체되어야한다고 발표했습니다. 이는 외부 적으로 인한 피해 때문입니다. 이미 200,000km 이상의 주행을 한 차량이 있습니다. 이것들은 배터리에 아무런 문제가 없습니다.
로딩 시간
Tesla Model S, Renault ZOE, BMW i3 등의 전기 자동차는 30 분 이내에 빠른 충전 스테이션에서 배터리를 80 %까지 충전 할 수 있습니다. 2013 년 7 월, Tesla CTO 인 JB Straubel은 차세대 과급기가 향후 몇 년 내에 실전에 옮기길 5 ~ 10 분만이 필요하다고 발표했습니다. 2016 년 11 월 1 일을 기준으로 한 과급기에는 유럽에서 120kW의 최대 충전 력이 있으며 일반적으로 80 % 충전에는 40 분, 완전 충전에는 75 분을 나타냅니다.
제조업체 인 BYD에 따르면 e6 전기 자동차의 리튬 – 철 – 인산염 배터리는 빠른 충전 스테이션에서 15 분 이내에 40 % 충전 후 100 % 충전됩니다.
적용 사례
폐쇄 형 연 축전지로 만들어진 견인 배터리는 전동 지게차에 사용되며 평형 추의 도움을 받아 일정한 (더 큰) 물리적 질량을 운반 할 수 있도록 적재물에 대한 평형 추 역할을합니다. 그들은 심지어 응용 프로그램을위한 무인 운송 시스템에 여전히 사용됩니다. 높은 중량과 강한 온도 의존성은 높이 차이 또는 기울기 및 동계 작업에 부정적인 영향을 미칩니다. 따라서 전기 자전거, 전기 스쿠터 및 전기 자동차에 사용하기에 적합하지 않습니다.
현대의 전기 자전거 / 자전거의 경우 리튬 및 리튬을 기본으로하는 거의 유일한 충전식 배터리가 공간과 무게 때문에 사용됩니다. 초기에 사용 된 납산 배터리는 입증되지 않았습니다.
전기 스쿠터가 견인 배터리 일 때 다양한 배터리 시스템이 사용 중입니다. 다시, 납산 배터리는 입증 된 리튬 기반 배터리로 NiCd가 시대에 뒤 떨어진 것으로 간주됩니다.
도요타 프리우스 (Toyota Prius) 나 혼다 시빅 IMA (Hyundai Civic IMA)와 같은 하이브리드 자동차에 사용되는 경우 (수십 볼트 100 암페어 시간 미만의 견인 배터리 형 니켈 금속 수 소화물 배터리가 사용됩니다. 생산 능력의 한계는 생산 및 추가 개발을 심각하게 제한하는 특허 규정에 기인합니다. 새로운 개발에는 보통 리튬 기반 견인 배터리가 장착되어 있습니다.
태양열 차량의 경우 무게와 부피면에서 현대적인 고성능 리튬 기반 배터리 만 사용됩니다. 세계에서 가장 큰 태양열 차량 인 Tûranor PlanetSolar catamaran은 현재 세계에서 가장 큰 리튬 트랙션 배터리를 가지고 있으며 1.13 MWh입니다. 세포는 Thuringian 세포 생산자 Gaia Akkumulatorenwerk GmbH에서 유래했습니다.
오늘날 전기 자동차 (1/2016)에는 거의 리튬 이온 배터리 만 사용됩니다 (Tesla Model S, BMW i3, Renault ZOE, Nissan Leaf, VW e-up! 등 참조). 프랑스 그룹 Bolero의 차량 Blue Car와 Bluebus는 사용 된 리튬 폴리머 축전지의 추가 기술로 제공됩니다. 프랑스와 퀘벡에서이 배터리를 생산하는 Batscap은 Bolloré 그룹에 속해있다.
잠수함에서, 트랙션 배터리는 수중 순항에 사용되어 왔으며, 종종 배기 가스를 발생시키는 내연 기관의 사용을 금지하기 때문에 수중 크루징에 사용되었습니다.
환경 측면
트랙션 배터리는 장치 배터리보다 훨씬 큰 크기 (용량)와 단일 셀 (전압)의 수 모두에있는 단일 셀로 구성됩니다. 그러므로, 그들은 더 많은 양의 개별 원료를 포함하므로 사용 후 경제적으로 생태 학적으로 합당하고 필요한 재료 순환 (재활용)으로 돌아갑니다. 납 축전지와 같은 시동기 배터리 및 견인 배터리의 경우 배터리 규제로 독일에 7.50 유로 / 피의 배터리 보증금이 도입되었습니다. 반환 비율은 90 % 이상입니다.
최신 리튬 이온 배터리의 경우 그러한 보증금 솔루션이 아직 존재하지 않습니다.
울트라 캐패시터
전기 이중층 커패시터 (또는 “울트라 커패시터”)는 AFS Trinity의 컨셉 프로토 타입과 같은 일부 전기 자동차에서 배터리를 안전한 높은 발열 한계 내에서 유지하고 배터리 수명을 연장하기 위해 높은 비 전력으로 빠르게 사용 가능한 에너지를 저장하는 데 사용됩니다 .
상업적으로 이용 가능한 울트라 커패시터는 비 에너지가 낮기 때문에 전기 자동차는 울트라 커패시터만을 독점적으로 사용하지 않는다. 그러나 배터리와 울트라 커패시터 모두와 함께 전기 자동차를 사용하면 두 가지의 한계를 줄일 수 있습니다.
승진
버락 오바마 미국 대통령이 미국의 복구 및 재투자 법 (Recinvestment Act)에 따라 24 억 달러의 자금을 수령 할 수있는 48 개의 첨단 배터리 및 전기 구동 프로젝트를 발표했다. 이 프로젝트는 배터리 및 전기 구동 부품의 미국 생산 능력 개발 및 전기 구동 차량의 배치를 가속화하여 차세대 고급 차량을 만드는 데있어 미국의 리더십을 확립하는 것을 도울 것입니다.
이 발표는 하이브리드 및 전기 구동 차량을위한 첨단 배터리 기술에 대한 단일 투자 규모를 나타냅니다. 업계 관계자는 24 억 달러의 투자와 수상자의 24 억 달러의 비용 분담으로 미국의 배터리 및 자동차 산업에서 수십만 건의 제조 일자리가 창출 될 것으로 기대하고 있습니다.
이 새로운상은 미국 기반 제조업체가 배터리 및 부품을 생산하고 배터리 재활용 용량을 확장하기 위해 15 억 달러를 교부합니다.
조 바이든 (Joe Biden) 미국 부통령은 디트로이트에서 미시간 주에있는 회사 및 대학에 10 억 달러 이상을 교부했다. 주정부의 청정 에너지 제조 분야에서의 리더쉽을 반영하여 미시간 주 기업 및 기관은 모든 주 정부 보조금에서 가장 많은 비중을 차지하고 있습니다. 두 회사 A123 Systems과 Johnson Controls는 첨단 건전지를 생산하는 국가에 약 5 억 5 천만 달러의 매출을 올리고 Compact Power와 Dow Kokam은 제조 건전지에 총 3 억 달러를 지원할 예정이다 세포 및 물질. GM, 크라이슬러, 포드 등 미시간 주에 본사를 둔 대형 자동차 제조업체는 배터리 및 전기 구동 부품을 제조하기 위해 총 4 억 달러 이상을 제공 할 예정이다. 미시간 대학, 디트로이트 웨인 주립 대학, 어퍼 반도의 휴튼 (Houghton) 소재 Michigan Technological University의 3 개 교육 기관은 연구원, 기술자를 양성하기위한 교육 및 인력 교육 프로그램에 총 1 천만 달러를 지원할 것입니다. , 그리고 서비스 제공 업체를 대상으로하고 고급 차량 및 배터리로의 전환을 가속화하기위한 소비자 조사를 실시합니다.
Steven Chu 에너지 장관은 노스 캐롤라이나 주 샬롯에 소재한 셀 가드 (Celgard)를 방문하여 미국의 제조 시설에서 리튬 이온 배터리 수요가 증가 할 것으로 기대되는 분리막 생산 능력을 확장하기위한 4,900 만 달러의 보조금을 발표했다. 셀 가드 (Celgard)는 노스 캐롤라이나 주 샬롯 (Charlotte) 및 인근 노스 캐롤라이나 콩코드 (Concord)에 생산 능력을 확대 할 예정이며 2010 년 새로운 분리기 생산이 온라인으로 시작될 것으로 기대하고있다. 셀 가드 (Celgard)는 약 수백 개의 일자리가 창출 될 것으로 기대하고있다. 2009 년 가을부터 일자리가 창출됩니다.
EPA 행정관 Lisa Jackson은 플로리다 주 세인트 피터스 버그에 Saft America, Inc.에게 이전의 Cecil Field 군 기지에 잭슨빌에 새로운 공장을 건설하고 리튬 이온 셀, 모듈을 제조하기 위해 9,500 만 달러의 교부금을 발표했다. 군용, 산업용 및 농기계 용 배터리 팩이 포함됩니다.
John Porcari 교통부 차관은 펜실베이니아 주 Lyon Station의 East Penn Manufacturing Co를 방문하여 밸브 조절 식 납산 배터리 및 납 축전지 인 UltraBattery의 생산 능력을 증액하기 위해 3,250 만 달러의 교부금을 수여했습니다. 마이크로 및 온화한 하이브리드 응용 분야를위한 탄소 수퍼 커패시터와 결합.
