Źródło zasilania nowych pojazdów energetycznych

Z perspektywy rozwoju nowych pojazdów energetycznych na całym świecie, ich źródła zasilania obejmują głównie akumulatory litowo-jonowe, akumulatory wodorków niklowych, akumulatory ołowiowe i superkapacytory, wśród których superkapacitorzy pojawiają się głównie w postaci pomocniczych źródeł zasilania. Głównym powodem jest to, że te technologie akumulatorów nie są jeszcze w pełni dojrzałe lub mają oczywiste niedociągnięcia. Posuszane tradycyjnymi pojazdami, istnieje wiele luk pod względem kosztów, mocy i zasięgu przelotowego, co jest również ważnym powodem ograniczającym rozwój nowych pojazdów energetycznych.

Bateria ołowiowa
Spośród wszystkich technologii baterii akumulatory ołowiowe mają najdłuższą historię rozwoju. Akumulator wykorzystuje metalowy przewód jako elektrodę ujemną i tlenek ołowiu jako elektrodę dodatnią. Podczas procesu rozładowania akumulatora siarczan ołowiu będzie generowany zarówno na elektrodach dodatnich, jak i ujemnych. Kwas siarkowy jest zarówno reagentem, jak i produktem procesu reakcji w roztworze elektrolitu. W ciągu ostatnich dziesięciu lat badania i rozwój akumulatorów ołowiowych skupiły się głównie na stosowaniu hybrydowych pojazdów elektrycznych.

Nikiel-metalowy akumulator
Prace akumulatorów w wodorku niklu opiera się na uwalnianiu i absorpcji anod tlenku niklu i katod metalowych. W przeszłości akumulatory niklowo-metalu były uważane za dobry tymczasowy wybór pojazdów elektrycznych, biorąc pod uwagę poważne problemy bezpieczeństwa akumulatorów litowo-jonowych. Jednak jego gęstość energii 50 ~ 70Wh/kg nie może spełnić wymagania gęstości energii 150 ~ 200W/kg dla pojazdów elektrycznych. Jednocześnie duży odsetek niklu w akumulatorach w wodorku niklowo-metalu ogranicza jego przyszłą redukcję cen. Dlatego akumulatory wodorków niklowych nie są niezawodnym wyborem.

Akumulatory litowo-jonowe
Akumulatory litowo-jonowe są obecnie najczęściej stosowaną technologią akumulatorów mocy w pojazdach elektrycznych, dzięki ich wysokiej gęstości energii i zwiększonej energii w pojedynczych ogniwach, co pozwala takim akumulatorom rozwinąć mniejszą masę i gęstość w konkurencyjnej cenie. Obecnie te akumulatory zasilania mogą zasilać pojazdy elektryczne przez około 150 km. Lit jest wstawiany do elektrod akumulatorów litowo-jonowych, to znaczy materiał elektrody jest nośnikiem jonów litowych. Badania wykazały, że moc (800 ~ 2000 W/kg) i gęstość energii (100 ~ 250 WH/kg) akumulatorów litowo-jonowych wykorzystywanych w pojazdach elektrycznych. Akumulatory litowe muszą być naładowane tylko do „siedmiu punktów”. Akumulatory litowe nie muszą być w pełni naładowane, a nie w pełni naładowane nie wpłyną na żywotność baterii.

Superkapacitorzy
Jeśli akumulator musi zapewnić długoterminowe magazynowanie energii, jak i krótkoterminowe zasilanie impulsu do uruchamiania silnika lub uruchamiania pojazdu, konstrukcja baterii musi przyjąć kompromisowe rozwiązanie. Grubsza elektroda jest używana w każdym ogniwie baterii w celu zwiększenia całkowitej powierzchni. Zwiększony prąd jest dystrybuowany na większym obszarze elektrody, co może utrzymać spadek napięcia akumulatora, aby spełnić wymagania systemowe. Jeśli zapotrzebowanie na zasilanie może być zapewnione przez inne urządzenia, bateria może użyć grubszych elektrod, aby osiągnąć lepszą trwałość, jednocześnie spełniając wymagania dotyczące magazynowania energii z niższą prędkością. Bardziej idealną metodą jest, aby superkapacitor zapewniał zasilanie impulsu, a akumulator zapewnia jedynie magazynowanie energii. Superkapacitor można ładować z niższą prędkością, aby przygotować się na kolejną moc wyjściową lub ładować za pomocą odzyskiwania energii hamulcowej. Po ładowaniu za pomocą superkapacitor bateria może działać w szerszym zakresie baterii naładowania (SOC), ponieważ moc wymagana do uruchomienia jest już przechowywana w superkapacitorze. Łączenie akumulatorów i superkondensatorów nieuchronnie wymaga bardziej złożonego systemu ładowania, ponieważ charakterystyka ładowania i rozładowywania akumulatorów i superkondensatorów są znacząco różne, więc ich napięcia odcięcia ładowania są zupełnie inne. Dlatego do kontrolowania dwóch urządzeń w tej samej magistrali DC może być wymagany jakiś rodzaj przełącznika DC/DC.