Trekkbatteri

Kjør batteri til Nissan Leaf elbil bestående av celleblokker, hver med flere individuelle celler

En trekkraft batteri (også kjent som høy-volt batteri , traksjonsbatteri eller sykluser batteri i det følgende) er en mobil elektrisk energilagringsanordning , fortrinnsvis for kjøring av elektriske biler blir brukt, og leverer de elektriske motorene til det elektriske kjøretøyet med energi. Begrepet brukes synonymt for bufferbatteriet i hydrogenbrenselcellekjøretøyer. Den består av flere sammenkoblede elementer (derav " batteri ") og fra noen få til tusenvis av akkumulatorceller eller celleblokker som er sammenkoblet parallelt og i serie . Også super-kondensatorer eller mekaniske svinghjulet lagringsanordning kan bli referert til som traksjonsbatteri, hvis en flerhet av disse kombineres til et kjøretøy å kjøre.

Generell

I elektriske biler er nominelle spenninger på flere hundre volt likspenning (derav navnet høyspentlagring ), som kan ha et visst forhold til de vanlige elektriske spenningene i trefaset vekselstrømnett, ganske vanlig. Høyere nominelle batterispenninger (over 400 volt, som går inn i området 1000 volt likestrøm) er ikke uvanlig i batteridrevne biler med høy ytelse, så vel som i batteribusser . Spenninger på 24, 36 og 48 volt er vanlige for pedelecs og elektriske scootere . I gaffeltrucker og andre industritrucker med elektrisk drev brukes ofte blybatterier med en nominell spenning på 80 volt, som også tjener til å balansere vekten og blir ofte referert til som trekkbatterier (batterier for trekkapplikasjoner).

Forbrukere som for eksempel lys, vindusviskere, radio, fjernkontroll og lignende i elektriske kjøretøyer er vanligvis ikke leveres fra høy spenning for drift av batteriet , men fra en standard 12- eller 48-volts elektrisk system med en liten elektrisk energi lagringsenhet lik til startbatteriet i vanlige motorvogner. Mens startbatterier er koblet til karosseriet (“minus pol til jord ”), er det installert drivbatterier med høyere spenning i kjøretøyer som er isolert fra karosseriet.

historie

Kjør batteri i Egger-Lohner-elbilen , bygget i 1899

Etter at elektrisitet ble brukt til kommunikasjon på begynnelsen av 1800-tallet, var det grunnleggende for en elektrisk motordrift kjent rundt 1837/1838, og den elektriske motoren ble utviklet klar til bruk. Den bly-syre-batteri ble utviklet ved Wilhelm Josef Sinsteden i 1854 , og basert på dette, ved Gaston plante i 1859 .

En samling av seks av disse cellene med en nominell spenning på 2 volt og spiralviklede blyplater dannet 1881 i Trouvé trehjulssykkel av Gustave Trouvé det første drivbatteriet (nominell spenning 12 volt) for å kjøre det autonome elektriske kjøretøyet uten skinner eller kabelbinder. Det ble bare regulert ved å lukke eller åpne kretsen. Imidlertid hadde Trouvé trehjulssykkel fremdeles sveivene på trehjulssykelen som tjente som base.

Noen måneder senere, i 1882, var den elektriske trehjulssykkelen Ayrton & Perry ikke bare på veien uten sveiv og med elektrisk belysning, men også med et forbedret drivbatteri. De ti blycellene lagret 1,5 kWh ved en nominell spenning på 20 volt og kunne slås på og av hver for seg, noe som muliggjorde regulering av kraft og hastighet. Selv i de første kjøretøyene ble tungdrivbatteriet plassert så dypt som mulig for å forbedre stabilitet og kjøreegenskaper.

Mens battericellene fremdeles var åpne i de første kjøretøyene, ble drivbatteriet til de første elbilene (fra 1888) bygget inn i spesielle hus eller dekket. Akkumulatorfabrikken Tudorschen Systems Büsche & Müller OHG (kjent i dag som Varta AG ) var det første selskapet i Tyskland som produserte blybatterier i industriell skala i 1888. I jernbanesektoren ble Wittfeld-akkumulatorbanen betjent med disse batteriene. Rundt 1900 ble det gjort vellykkede forsøk på å kjøre lekter elektrisk ved hjelp av akkumulatorer. Som et resultat grunnla Watt-Akkumulatoren-Werke AG Ziegel-Transport-Aktiengesellschaft (ZTG) i Zehdenick som etterfølgeren til et studieselskap. Elektromotorene på over 100 lektere ble matet av akkumulatorer og forsynt Berlin med murstein.

Med nikkeljernakkumulatoren utviklet rundt 1900 ( Thomas Edison ) og nikkel-kadmiumakkumulatoren utviklet av svensken Waldemar Jungner , var alternative cellekjemikalier tilgjengelig for drivbatterier . NiFe-batteriet har vist seg å bli brukt i forskjellige biler og har en veldig lang levetid. Jay Leno i USA eier en Baker Electric , der nikkel-jernbatteriene fremdeles fungerer etter nesten 100 år. Henry Ford utviklet også Ford Model T som et elektrisk kjøretøy. Han hadde allerede bestilt 150 000 nikkel-jernbatterier fra Edison da hans elektriske kjøretøyavdeling gikk i flammer.

Oppfinnelsen av elektrisk starter , gjennom hvilken den forbrenningsmotoren kan startes ved hjelp av et startbatteri uten fysisk anstrengelse, førte til nedgangen av den første glans av elektriske biler, som et resultat av hvilken akkumulatoren og batteri utvikling stagn . Dypsyklus blybatterier var praktisk talt standarden for trekkraftapplikasjoner frem til slutten av det 20. århundre. Disse inkluderte ubåter , batteridrevne skinnebiler, industrielle kjøretøyer som gaffeltrucker og lastebiler , men også elektriske rullestoler. Franske produsenter produserte flere tusen street-legal biler med nikkel-kadmiumbatterier på 1990-tallet. Når i 1990 CARB lovgivningen i California skulle kraft motor bilprodusenter å gradvis gi null -utslipp biler (US = Zero Emission Vehicle ), batteri forskning fikk en sterk drivkraft igjen.

For eksempel , mens de tilgjengelige, billige blybatteriene fortsatt ble brukt i de første drivbatteriene til General Motors EV1 (26 blokker med en total kapasitet på 16,3 kWh og en nominell spenning på 312 volt), ble den andre versjonen utviklet av Stanford Ovshinsky var klar for serieproduksjon Nikkel-metallhydridbatterier brukes. Drivbatteriet ble permanent installert i en sentertunnel i kjøretøyets gulv, noe som bidro til et høyt nivå av krasjsikkerhet og meget gode kjøreegenskaper.

Mens natrium-svovelbatteriet til BMW E1 eller sink- brombatteriet som ble kunngjort for Hotzenblitz, aldri nådde serieproduksjon, ble natrium-nikkelkloridcellen ( sebrabatteri ) som ble videreutviklet for "Mercedes-Benz A-klasse elektrisk" hjalp kjøretøyet ikke bare for en praktisk rekkevidde på over 200 km, men også for militære og luftfartsapplikasjoner. Et annet interessant trekk ved dette kjøretøyet er det kompakte blokkarrangementet, som gjorde det mulig å montere hele drivbatteriet i ett nedenfra og bidro til det høye sikkerhetsnivået for bilindustrien.

Grunnleggende om cellekjemi for litiumionbatterier ble også lagt i løpet av denne tiden. Imidlertid stoppet bilindustrien disse aktivitetene etter avslapping av CARB- lovene, slik at litiumionakkumulatorer bare ble viktige som trekkbatterier i det 21. århundre. I dag anses de forskjellige variantene å være høydepunktene for betydelige forbedringer i ytelsesvekt og motstandskraft.

Fysisk-tekniske egenskaper

Sylindrisk celle (18650) før montering. Noen få tusen av dem utgjør batteriet til Tesla Model S (se Gigafactory ).
Batterimoduler på baksiden av en batteribuss
Battericeller på taket av en batteribuss
Elektrisk lastebil e-Force One

Sammenlignet med enhetsbatterier eller forbrukerceller har cellene til et stasjonsbatteri mye høyere kapasitet. I tillegg er de utviklet og produsert av forskjellige produsenter i forskjellige design, noen på forespørsel fra kunden. Det er ingen standardiserte størrelser. Både runde celler, der elektrodene er stangformede og koppformede, for eksempel produkter fra A123 Systems , og prismatiske celler med et plateformet elektrodearrangement, for eksempel celler fra Winston Battery, er vanlige .

Det brukes høystrømsbestandige, syklusbestandige akkumulatorsystemer som er i stand til å levere eller motta elektrisk energi avhengig av kjøreforhold og tåler mange ladeutladningssykluser. I motsetning til startbatterier , kan blybatterier for eksempel tømmes til en dybde på 80% uten å bli skadet takket være den spesielle utformingen av blynettene og separatorene .

Mens blokker for startbilbatterier på 12 V eller 24 V har kapasiteter på 36 til 80 ampere timer (Ah), er celler med gaffeltrucker 100 til over 1000 Ah sammenkoblet for å generere driftsspenninger på for eksempel 24 til 96 volt for elbiler kan nå opp til flere hundre volt. Størrelsene er derfor noen ganger betydelig større. Høyere spenninger reduserer strømmen og skal blant annet redusere de ohmske tapene i ledningene og de termiske tapene under lade- og utladningsprosesser, samt redusere vekten (kabler).

Ved seriell sammenkobling av individuelle celler resulterer forsyningsspenningen. Lagringskapasiteten og nåværende bæreevne kan økes ved å øke størrelsen på cellene eller ved å koble celler parallelt . Produktet av spenning (V) og elektrisk ladning / galvanisk kapasitet for de individuelle cellene / cellene som er koblet parallelt (Ah) gir energiinnholdet i drivbatteriet.

Krav til bruk i kjøretøy

Mobil bruk av drivbatteriene krever høyere sikkerhetskrav sammenlignet med stasjonær bruk. Fremfor alt må sikkerheten ved mekaniske påvirkninger bevises. Dette oppnås ved bruk av sikre cellekjemikalier (f.eks. Litiumjernfosfatbatterier ) med ofte dårligere elektriske egenskaper, den sikre strukturelle utformingen av innkvarteringen i kjøretøyet (f.eks. Kollisjonstestede batteriskuffer i understellet) og en kombinasjon av begge metodene . Hvor sterk innflytelsen sikkerhetskravene har på trekkbatterier kan sees ved å bruke eksemplet på forsinket produksjonsstart for Opel Ampera . Årsaken var drivbatteriet til den identiske modellen Chevrolet Volt som tok fyr (bare flere uker) etter en kollisjonstest .

Ulike krav til helelektriske og hybridbiler

Siden helt elektriske kjøretøy lagrer all den elektriske energien som trengs for bevegelse, brukes battericeller med høy kapasitet for å minimere plassbehov og vekt for den nødvendige energimengden. På grunn av den nødvendige kapasiteten til batteriet (celle- eller modulstørrelse), blir vanligvis den nåværende bæreevnen til cellene for utladnings- og ladeprosesser gitt. Belastningen er også jevnere og med lavere strømmer i forhold til batterikapasiteten enn i hybridbiler.

I hybridelektriske kjøretøyer bæres hoveddelen av drivenergien i form av kjemisk energi (drivstoff). Drivbatteriet har betydelig mindre kapasitet. Den lagrer elektrisk energi for bevegelse og absorberer gjenopprettingsenergi fra den regenererende bremsen . For dette formål brukes celler med høy strøm som til tross for lavere kapasitet kan oppnå den nødvendige (ofte kortsiktige) høye strømbelastningen med god effektivitet og nødvendig levetid.

Nominell kapasitet, lastekapasitet, produsentinformasjon

Den nominelle kapasiteten er mengden energi som produsenten garanterer under definerte kriterier. Det er viktig å vurdere disse kriteriene når man sammenligner kapasitet. Et batteri med spesifikasjonene 12 V / 60 Ah C3 har høyere kapasitet enn et batteri av samme størrelse med betegnelsen C5 eller C20. Spesifikasjonen C x karakteriserer utladningstiden for spesifisert kapasitet i timer. Med C3 kan 60 Ah trekkes jevnt på tre timer, så høyere strøm er mulig enn med C5 eller C20, noe som er viktig for bruk som drivbatteri, siden i praksis er strømmen ofte over disse målestrømmene (se også C- Rate og Peukert ligning ).

Når det gjelder tunge litiumionbatterier , har spesifikasjonen av strømkapasiteten i forhold til kapasiteten blitt etablert. For eksempel, for en celle 3,2 V 100 Ah med en standard utladning ved 0,5 C (eller 0,5 CA), betyr dette at kapasiteten ble bestemt med en utladningsstrøm på 50 A. Kapasiteter spesifiseres vanligvis ved 0,5 C eller 1 C, hvorved den tillatte kontinuerlige belastningen kan være 3 C eller mer (i eksemplet ved 3 C, dvs. 300 A), kan den kortsiktige belastningen være betydelig mer (her 20 CA, dvs. 2000 A).

Oftere og oftere er kapasiteten til et drivbatteri ikke lenger spesifisert i ampere-timer for de enkelte cellene, men i wattimer . Ulike design kan også sammenlignes med hverandre, siden spenningen også er innlemmet. Startbatterier har et energiinnhold på 496,8–960 Wh, trekkbatterier for gaffeltrucker til 4.800–28.800 Wh og for Toyota Prius II til 1.310 Wh.

Innflytelse på brukbar kapasitet

Hele den nominelle kapasiteten kan ikke brukes under drift. På den ene siden synker den brukbare kapasiteten til den faller til den spesifiserte sluttspenningen med høye strømmer trukket (se Peukert-effekten ), på den annen side, med serielle tilkoblinger, bestemmer celle / celleblokken med lavest kapasitet den brukbare kapasiteten uten skadelig dyp utslipp.

Cellene i et drivbatteri viser alltid forskjeller i kapasitet og strømutgang (intern motstand) på grunn av produksjons- og brukspåvirkning. Siden cellene lastes forskjellig under drift, fører dette til en drift fra hverandre, noe som reduserer den brukbare kapasiteten til hele batteriet. Mens kapasiteten til de beste cellene aldri kan brukes fullt ut, blir de svake cellene regelmessig overbelastet, dypt utladet eller overladet. For å redusere eller unngå disse effektene brukes balansere og batteristyringssystemer i moderne stasjonsakkumulatorer . Lavere temperaturer reduserer også drivbatteriets evne til å levere høye strømmer og forsterke Peukert-effekten, ettersom elektronenes mobilitet generelt blir redusert. For å motvirke denne effekten, og siden ulike batteriteknologier blir ubrukelige ved lavere temperaturer , er drivbatterier ofte også utstyrt med en ekstra varmeapparat. Enten tar over temperaturkontrollen under tilkoblingen til strømnettet eller varmer seg fra energiinnholdet. Dette og ekstra forbrukere som elektrisk innvendig oppvarming eller klimaanlegg reduserer vinterområdet, selv om drivbatteriets brukbare energiinnhold også er tilgjengelig om vinteren.

Dybden på utladning av battericellene er ofte begrenset av batteristyringssystemet (BMS) til fordel for levetiden , vanligvis til 60–80% av den nominelle kapasiteten. Disse forholdene må tas i betraktning, spesielt når du beregner forbruk og sammenligner forskjellige drivbatterier. Denne "brukbare kapasiteten" rapporteres sjelden av bilprodusenten, men snarere beskrevet som et brukbart område av den nominelle kapasiteten. For eksempel Chevrolet Volt eller Opel Ampera er et brukbart batterivindu på 30-80% spesifisert, som (til fordel for holdbarhet) bare er 50% av den nominelle kapasiteten på 16 kWh.

Levetid og syklusstabilitet

Plug in America gjennomførte en undersøkelse blant førere av Tesla Roadster om levetiden til de installerte batteriene. Det ble funnet at batteriene fortsatt hadde en gjenværende kapasitet på 80 til 85 prosent etter 160.000 km. Dette var uavhengig av klimasonen der kjøretøyet ble kjørt. Tesla Roadster ble bygget og solgt mellom 2008 og 2012.

Litiumjernfosfatbatterier , som brukes som drivbatterier , oppnår mer enn 5000 sykluser med en utladningsdybde på 70% , ifølge produsenten .

Den mest solgte (før 2019) elektriske bilen er Nissan Leaf , som har vært i produksjon siden 2010. I 2015 uttalte Nissan at inntil da bare 0,01% av batteriene måtte byttes på grunn av mangler eller problemer, og bare på grunn av eksternt påført skade. Det er noen få kjøretøy som allerede har kjørt mer enn 200.000 km. Disse ville heller ikke ha noen problemer med batteriet.

lastetid

BYD e6- taxi, lad opp til 80 prosent på 15 minutter

Elektriske biler som Tesla Model S , Renault Zoé , BMW i3 etc. kan lade batteriene til 80 prosent innen 30 minutter på hurtigladestasjoner. I juli 2013 kunngjorde Tesla at neste generasjon kompressorer bare ville trenge 5 til 10 minutter, noe den ønsker å gjøre en realitet i løpet av de neste årene. Superchargers fra 1. november 2016 har en maksimal ladekraft på 120 kW i Europa og spesifiserer vanligvis 40 minutter for 80% lading og 75 minutter for full lading.

Ifølge produsenten BYD , den litiumjernfosfat batteri av den er e6 elektrisk bil ladet til 80% i løpet av 15 minutter og 100% etter 40 minutter.

Søknadseksempler

Kjør batteri for en pedelec som en flyttbar batteripakke

Drivbatterier fra lukkede blyakkumulatorer brukes i elektriske gaffeltrucker og fungerer som motvekt for stablet gods for å kunne transportere en viss (større) fysisk masse ved hjelp av motvektene . De brukes også fremdeles i førerløse transportsystemer for nivåapplikasjoner. Den høye vekten og den sterke temperaturavhengigheten har en uheldig effekt på forskjeller i høyde eller stigning og i vinterdrift. Derfor er de mindre egnet til bruk på elsykler, elektriske scootere og elbiler .

I moderne elsykler / pedelecer brukes litiumbaserte batterier nesten utelukkende av hensyn til plass og vekt. Blybatterier som opprinnelig ble brukt, har ikke bevist verdien.

Et bredt utvalg av batterisystemer brukes som drivbatterier i elektriske scootere . Også her betraktes blybatteriet som utdatert, NiCd er bevist og litiumbaserte batterier er kraftige.

Når det brukes i hybridbiler som Toyota Prius eller Honda Civic IMA , brukes for øyeblikket (2012) kjørebatterier av nikkelmetallhydrid- typen med spenninger på rundt 200 til 400 volt og mindre enn 10 ampere timer. Kapasitetsbegrensningen skyldes patentrettslige bestemmelser som sterkt begrenset produksjonen og videre utvikling. Ny utvikling er i økende grad utstyrt med litiumbaserte drivbatterier.

Av hensyn til vekt og volum brukes bare moderne høyytelses litiumbaserte batterier i solbiler . Verdens største solbil , Tûranor PlanetSolar- katamaranen , har for tiden verdens største litiumdrevne batteri med 1,13 MWh. Cellene deres kommer fra den Thüringer celleprodusenten Gaia Akkumulatorenwerk GmbH .

I dag (1/2016) brukes nesten bare litiumionbatterier i elektriske biler (se Tesla Model S , BMW i3 , Renault Zoé , Nissan Leaf , VW e-up! Etc.). En annen teknologi som brukes i Bluecar- og Bluebus- kjøretøyene fra den franske Bolloré-gruppen, er litiumpolymerbatteriet . Selskapet Batscap, som produserer disse batteriene i Frankrike og Québec, er også en del av Bolloré-gruppen.

I ubåter var og ble drivbatterier brukt under vannreiser, for her er det forbudt å bruke forbrenningsmotorer som produserer avgasser og forbruker luft og oksygen.

I september 2019 søkte Tesla, Inc. patent på VC litiumbatterier med modifiserte elektroder, som skal installeres i 2020 og har en levetid på 20 år og 1,8 millioner km (mer enn 1 million miles ) (ikke rekkevidde) burde holde seg, sammenlignet med den forrige teknologien med NMC- elektroder, som varte opptil 500.000 miles.

Miljøaspekter

Drivbatterier består av individuelle celler som er betydelig høyere enn enhetsbatterier når det gjelder både størrelse (kapasitet) og antall individuelle celler (spenning) . Derfor inneholder de større mengder individuelle råvarer, slik at en retur til materialsyklusen ( gjenvinning ) etter bruk er økonomisk og økologisk fornuftig og nødvendig. For startbatterier og drivbatterier som blyakkumulatorer ble det innført et batteriinnskudd på 7,50 euro per enhet i Tyskland med batteriforordningen . Returrenten er over 90%.

En slik innskuddsløsning eksisterer foreløpig ikke for moderne litiumionbatterier .

sikkerhet

Med litium-trekkbatterier er det kjent at kjøretøybranner som involverer batteriene kan oppstå og er vanskelige å bekjempe. På begynnelsen av 2010-tallet ble disse farene påpekt i flere tekniske rapporter. I tillegg til faren for passasjerene i kjøretøyet, har problemet med brannvesenet vært kjent siden da.

Prisutvikling og produsent

På grunn av de tilgjengelige og rimelige råvarene blir prisene på trekkbatterier bare i liten grad bestemt av råvarene. Mens prisene for produksjon av litium-ion-batterier i små og små serier fra 2008-2010 noen ganger var over € 500 / kWh nominell kapasitet, falt de i 2012 til € 280-350 / kWh for de første serieproduserte batteriene. I 2013 satte Li-Tec prisen til € 200 / kWh og var på utkikk etter partnere på det tidspunktet for å implementere kostnadseffektiv masseproduksjon. Ifølge General Motors vil prisen på en enkelt celle i 2016 være rundt $ 145 / kWh (ca. € 127 / kWh), og prisen på batteriet $ 300 / kWh (ca. € 263 / kWh). Eric Feunteun, leder for divisjonen for elektriske kjøretøyer i Renault, kunngjorde i juli 2017 at Renault ville koste 80 dollar for et kWh-batteri. Årsaken til prisfallet er starten på masseproduksjon, noe som reduserer enhetskostnadene betydelig gjennom bedre teknologier og stordriftsfordeler . De fallende produksjonskostnadene overføres imidlertid bare til kunder med forsinkelse, ettersom det er lite prispress på dette markedet, spesielt i Tyskland, på grunn av det lille antallet tilbud .

Cellene til drivbatteriet til Mitsubishi i-MiEV med 16 kWh for en rekkevidde på rundt 150 km koster rundt 3200 euro å produsere i 2013.

De viktigste produsentene av trekkbatterier per 2015/2016, Panasonic , Samsung SDI og LG Chem , er alle samtidig de viktigste produsentene av litiumionbatterier til elektroniske enheter. Den japanske produsenten Panasonic, som leverer Tesla Motors og bygger Gigafactory sammen med Tesla , har en markedsandel i trekkbatterier som er anslått til 36% eller 39%. For det sørkoreanske selskapet LG Chem, som z. B. leverer batteriene til Chevrolet Volt og Renault Zoé, en markedsandel på 8% er oppgitt, for Samsung SDI, som produserer for BMW og Volkswagen , en markedsandel på 5%. Andre produsenter av trekkbatterier er AESC (Automotive Energy Supply Corporation), et joint venture mellom Nissan og NEC , det kinesiske selskapet BYD og A123, som har vært i kinesisk eie siden 2013 .

Materiell spesifikk klassifisering og praktisk informasjon

Drivbatteriene er vanligvis differensiert i henhold til materialene som brukes til de galvaniske cellene . På grunn av det store antallet forskjellige systemer kan bare generelle anbefalinger for handling gis. Referansepunktet bør alltid være de respektive produsentens anbefalinger, hvor muligheten for en annen, mer skånsom bruk også bør undersøkes for å motvirke en mulig planlagt foreldelse og øke økonomisk effektivitet (kostnader / kilometer over levetiden).

Blyakkumulatorer som drivbatterier

Bly-syre- batterisystemer har så langt vært de mest brukte drivbatteritypene i Tyskland. Til tross for deres ytre likhet, skiller de seg ut i strukturen og bruken av startbatterier , siden de er optimalisert for høyere energitetthet og lengre syklusstabilitet, mens startbatterier er optimalisert for høy effekttetthet (kortsiktig høy strømutgang).

For å maksimere levetiden, bør belastningen og dybden på utslippet holdes lavt, noe som ofte er vanskelig å implementere strukturelt (forholdet mellom kapasitet og nødvendig effekt). Det anbefales generelt å lade blybatterier med høy strøm så snart som mulig etter hver bruk, og ikke lade dem ut så dypt som mulig (flate sykluser). En liten utladningsdybde på bare 30% av den nominelle kapasiteten kan formere levetiden. Batteristyringssystemer er knapt tilgjengelige, praktisk bruk er bare kjent med BADICHEQ-systemet (Battery Diagnostic & Charge EQualizing) i Hotzenblitz . Ladningsbalansering kan oppnås med PowerCheq-balansere mellom celleblokker , men ikke mellom de enkelte cellene. Drift i vintertemperaturer er neppe mulig uten oppvarming. Selv lading med kaldt batteri kan bare gjøres med lavere strøm og høyere interne tap. Den skal oppbevares i fulladet tilstand ved lave pluss temperaturer; timing og lading er nødvendig på grunn av det høye nivået av selvutladning.

Nikkel-kadmiumakkumulatorer som drivbatterier

Nikkel-kadmium batterisystemer har funnet utbredt bruk fordi de er veldig robuste og har lang levetid. I Europa produseres de hovedsakelig som våte celler av selskapet Saft og har også blitt brukt i forskjellige franske elbiler. Imidlertid inneholder de det giftige kadmiumet. Selv om det europeiske forbudet mot NiCd-trekkbatterier foreløpig ikke er på plass, blir de i økende grad erstattet av nyere teknologier, spesielt de som er basert på litium. NiCd-batterier lider også av den reversible minneeffekten , som krever fullstendig utladning og målrettet utjevning / overlading med intervaller for å opprettholde kapasiteten. Generelt sykles NiCd-batterier dypere og lades ikke opp etter hver bruk. De anses som robuste og kan også brukes ved lave temperaturer.

Akkumulatorer av nikkelmetallhydrid som drivbatterier

Den nikkel-metallhydrid-batteri har blitt brukt på grunn av dets høye energitetthet som et drivbatteri (f.eks. General Motors EV1 ), men hindres patentrettslige reaksjoner for produksjon med høy kapasitet celler (mer enn 10 Ah) og en større spredning og utvikling . Av denne grunn er ingen BMS og ladere som er vanskelige å montere tilgjengelig i drivsektoren, mens NiMH-batterier er standard i forbrukersektoren. Unngå overdreven overlading når du bruker den, da oppvarmingen akselererer aldring og en eksoterm reaksjon ( termisk utløp ) er mulig, noe som kan føre til brann. Ladestopp i henhold til DeltaPeak bør i det minste kombineres med termisk nedstengning. Den beste ytelsen oppnås ved rundt 25 ° C, levetiden kan være> 10 år med riktig bruk (se Toyota Prius ).

Termiske batterier som drivbatterier

Også termiske batterier som Zebra-batterier brukes med suksess som Antriebsakkumulator. Det er spesielt egnet for regelmessig eller kontinuerlig bruk, siden de systemrelaterte energitapene da er ubetydelige. Den største fordelen ligger i den ubegrensede egnetheten for vinteren, siden de høye driftstemperaturene betyr at omgivelsestemperaturen ikke har noen innflytelse, og det høye driftssikkerhetsnivået. Sviktende celler blir lite motstandsdyktige og reduserer kapasiteten, men forhindrer ikke bruk.

Litiumionakkumulatorer som drivbatterier

Litiumionbatterisystemer har vært den foretrukne varianten av drivbatterier siden 2012. I 2014 ble nesten bare litiumionbatterier brukt i elbiler, for eksempel Tesla Model S , BMW i3 , Renault Zoé , Nissan Leaf , VW e-up! . "Litiumionakkumulator" er et generisk begrep for et stort antall forskjellige varianter av akkumulatorer med forskjellige egenskaper.

  • Ved både den nedre og den øvre cellespenningsgrensen begynner prosesser som reduserer batterilevetiden eller ødelegger dem. Elektroniske kontroller ( balanser / BMS ) sikrer vanligvis overholdelse av grensespenningene både under lading og utlading.
  • Med en gjennomsnittlig utladningsdybde ligger det optimale driftsområdet i det brede driftsområdet der spenningene bare svinger litt rundt nominell spenning. Hyppig omlasting, grunne sykluser anbefales. Imidlertid er konstant full lading, som dyp utladning, ugunstig for levetiden. Drivbatteriet skal brukes etter full ladning. Lengre lagring når den ikke er i bruk, bør ikke være over 95% ladningsnivå.
  • Mens litium jern fosfat batterier (LiFePO 4 ) er ganske ufølsom for minustemperaturer, Den beste ytelsen til LiFePO 4- batterier oppnås ved 25–35 ° C, men høyere temperaturer øker det gradvise tapet av kapasitet på grunn av aldring.

litteratur

  • Jörg Becker , Daniel Beverungen, Martin Winter , Sebastian Menne: Gjen dedikasjon og gjenbruk av trekkbatterier . Springer-Verlag, 2019, ISBN 978-3-658-21021-2 .
  • Gianfranco Pistoia, Boryann Liaw (red.): Oppførsel av litiumionbatterier i elektriske kjøretøyer: Batterihelse, ytelse, sikkerhet og kostnad . Springer, 2018, ISBN 978-3-319-69949-3
  • Kapittel 5.2. Energilagringsbatteri. I: Anton Karle: Elektromobilitet: Grunnleggende og praksis. 2. utgave. Hanser, 2017, ISBN 978-3-446-45099-8 , s. 78-88
  • Kapittel 29: Dennis A. Corrigan, Alvaro Masias: Batterier til elektriske og hybridbiler. I: Thomas B. Reddy (red.): Lindens håndbok for batterier. 4. utgave. McGraw-Hill, New York 2011, ISBN 978-0-07-162421-3 .
  • Kapittel 12.4. Elektriske kjøretøy. I: Dell, Rand: Understanding Batteries , Royal Society of Chemistry, 2001, ISBN 0-85404-605-4 , s. 202-214
  • Kapittel 6 Batteriteknologi. I: Robert Schoblick: Kjører for elektriske biler i praksis: motorer, batteriteknologi, kraftelektronikk. Franzis, Haar nær München 2013, ISBN 978-3-645-65166-0
  • Kapittel 3. Lagring av elektrisk energi. I: Helmut Tschöke (red.): Elektrifiseringen av drivverket. Springer / Vieweg, Wiesbaden 2015, ISBN 978-3-658-04643-9 , s. 51ff.

Kringkastingsrapporter

weblenker

Commons : Drive battery  - samling av bilder, videoer og lydfiler

Individuelle bevis

  1. ↑ Tassilo Sagawe: Sikkerhets av høy spenning teknologi i elektriske og hybrid-biler. 4. ekspertdag, 1. og 2. mars 2010 i Berlin. Hentet 21. februar 2020.
  2. ↑ Elektriske kjøretøyers sikkerhet. Hentet 21. februar 2020.
  3. ↑ For 100 år siden - Elektrisk drevne lektere fra Zehdenick , åpnet 29. oktober 2017
  4. ↑ Elweb.info: datablad for GM EV1
  5. ^ The Economist, 6. mars 2008: På jakt etter det perfekte batteriet , åpnet 28. juni 2012
  6. ↑ Der Spiegel, 13/1994: TRIUMPH OF A TÜFTLERS , åpnet 28. juni 2012
  7. ^ Daimler pressekontor, desember 1997: A-klasse elbil, drevet av ZEBRA batterisystem , PDF, åpnet 18. juni 2012
  8. ↑ AESC: Høyenergicelle (for BEV) , cellespesifikasjon, diagrammer , satt inn 28. juni 2013
  9. ↑ AESC: Celleytelse - Høy effektcelle (for HEV) , Cellespesifikasjon , Diagrammer , satt inn 28. juni 2013
  10. ↑ Winston Battery: WB-LYP100AHA datablad , lagt til 14. februar 2012
  11. ↑ AutoStromer, 31. januar 2012: Elbilen om vinteren , lagt til 12. april 2012
  12. ↑ greenmotorsblog.de: Tesla Roadster - batteriet varer lenger enn forventet ( minnesmerke fra 7. april 2014 i Internet Archive ), åpnet 31. mars 2014
  13. ↑ Plug In America Research viser at Tesla Roadster-batteriets ytelse best Tesla Motors egne projeksjoner , åpnet 26. november 2019
  14. ↑ 3xe-electric-cars.com: ( Memento fra 3. februar 2016 i Internettarkivet ) Winston Battery, produsentinformasjon, tilgjengelig 31. mars 2014
  15. ↑ zeit.de: “Batterioppgradering? Usannsynlig! ” , Besøkt 22. februar 2016.
  16. ↑ BMU, mars 2011: golem.de Ny ladestasjon: lad elbiler på 20 minutter
  17. ↑ zeit.de Ladetiden tar mellom 30 minutter (likestrømladestasjon) og omtrent åtte timer (stikkontakt), avhengig av stasjon.
  18. ↑ bild.de Batteriene i Renault Zoe kan lades opptil 80 prosent på den raskeste av fire ladehastigheter på 30 minutter.
  19. ↑ golem.de Med en hurtiglader kan i3-batteriet lades til 80 prosent på bare 30 minutter.
  20. ↑ dailygreen.de ( Memento fra 25. februar 2015 i Internet Archive ) Supercharger: Tesla ønsker å lade elbiler på fem til ti minutter.
  21. ↑ byd-auto.net ( Memento fra 6. februar 2016 i Internettarkivet ) BYD-nettsted: 40 (min) / 15 (min 80%)
  22. ↑ https://patents.google.com/patent/US6330925B1/
  23. ↑ Tesla: Ny battericellekjemi øker batteriets ytelse og levetid. I: Elektroauto-News.net. 4. januar 2020, åpnet 19. februar 2020 (tysk).
  24. El Ariel Cohen: Teslas nye litiumionpatent bringer selskapet nærmere et lovet 1 million-mils batteri. Tilgang 19. februar 2020 .
  25. ↑ Battery Ordinance - Battery Recycling ( Memento of March 11, 2012 in the Internet Archive ), satt inn 6. februar 2012
  26. ↑ Empa: Livssyklusvurderingen av litiumionbatterier for elbiler , 27. august 2010, satt inn 6. februar 2012
  27. ↑ Marcus Keichel, Oliver Schwedes: Elbilen: Mobility in transition , Springer-Verlag, 2013, ISBN 978-3-658-00796-6 , side 139 (delvis forhåndsvisning online)
  28. Se Martin Seiwert, Reinhold Böhmer, Jürgen Rees og Franz W. Rother: E-bilbatterier: Daimler og Evonik ser etter partnere for Li-Tec. Dramatisk prisfall. I: WirtschaftsWoche Online. (Red. Av Verlagsgr. Handelsblatt), 15. juni 2013, åpnet 9. april 2016 .
  29. ↑ Jeff Cobb: GM sier Li-ion-battericeller ned til $ 145 / kWh og fortsatt faller. HybridCars.com, 2. oktober 2015, åpnet 9. april 2016 .
  30. ↑ a b Sam Abuelsamid: LG Chem kan være på randen til å dominere EV- batteriindustrien . I: Forbes Cars. Forbes, 28. oktober 2015, åpnet 9. april 2016 .
  31. ↑ Er forbrenningsmotoren over? . Sitat: "For tiden koster en kilowattime oss rundt 80 dollar," avslører Renault elektroekspert Eric Feunteun. I: blick.ch , juli 2017. Hentet 16. juli 2017.
  32. ↑ Elektrisk kjøretur før gjennombruddet? Denne bilen kan endre alt. I: focus.de , 6. juli 2017. Tilgang 16. juli 2017.
  33. ↑ Globalt marked for litiumionbatterier - Prognoser, trender og muligheter 2014-2020. (PDF) I: MarketResearch.com. Taiyou Research, s. 13 , åpnet 9. april 2016 .
  34. ↑ a b Bruce Einhorn, Heejin Kim: Samsung og LG har et batteriproblem. Kina har kuttet tilskudd til de koreanske selskapenes modeller. http://www.bloomberg.com/ , 31. mars 2016, åpnet 9. april 2016 (engelsk).
  35. ↑ Julia Pyper: Hvordan LG Chem kan trone Panasonic som verdens ledende leverandør av EV-batterier. Greentech Media, 26. august 2015, åpnet 9. april 2016 .
  36. ↑ CSB-batteri: Dataark EVH 12390 side 2 i diagrammet Seriens sykluslevetid , batterilevetiden vises avhengig av utladningsdybden ( Memento fra 1. februar 2014 i Internet Archive ) (PDF; 608 kB), tilgjengelig 7. januar 2016
  37. ↑ Battery-Kutter: BADICHEQ systembeskrivelse, PDF. (PDF) Arkivert fra originalen 1. februar 2014 ; Hentet 28. juni 2013 .
  38. ↑ Brosjyre om Daimler-Benz AG, 12/1997: A-klasse elbil, drevet av ZEBRA batterisystem PDF-brosjyre, innsatt 7. februar 2012