Wie wird die Energiespeicherung mobiler Elektrofahrzeuge umgesetzt?

Die Energiespeicherung von mobile Kraftfahrzeuge wird hauptsächlich durch Batterien realisiert. Eine Batterie ist ein Gerät, das chemische Energie in elektrische Energie umwandelt. Die gebräuchlichste davon ist die Lithium-Ionen-Batterie.

Lithium-Ionen-Batterien, die in mobilen Elektrofahrzeugen eingesetzt werden, bestehen im Allgemeinen aus mehreren Zellen. Jede Zelle ist durch einen mit positiven und negativen Materialien umwickelten Separator verbunden. Als Kathodenmaterial werden im Allgemeinen Oxide wie Lithiumkobaltoxid, Lithiummanganat usw. verwendet, und als negatives Elektrodenmaterial wird üblicherweise Graphit verwendet.

Der Energiespeicherprozess von Lithium-Ionen-Batterien lässt sich einfach in zwei Phasen unterteilen: Laden und Entladen. Beim Laden leitet die Stromquelle Strom durch die positive Elektrode der Batterie, wodurch Lithiumionen zwischen der positiven und der negativen Elektrode hin- und herpendeln. Zu diesem Zeitpunkt lösen sich Lithiumionen von der positiven Elektrode, werden durch die Ionen im Elektrolyten zur negativen Elektrode transportiert und im Graphit des negativen Elektrodenmaterials eingebettet. Gleichzeitig bewegen sich auch die positiven Ionen im Elektrolyten der Batterie, um die elektrische Neutralität zwischen den Elektroden aufrechtzuerhalten.

Wenn die gespeicherte elektrische Energie benötigt wird, gelangt Strom von der negativen Elektrode in das Gerät, und Lithiumionen bewegen sich umgekehrt von der negativen Elektrode in den Elektrolyten zwischen den positiven Elektroden und dann zurück zum Material der positiven Elektrode. Bei diesem Vorgang wird durch die Bewegung von Lithium-Ionen elektrischer Strom fließen und die gespeicherte elektrische Energie freigesetzt.

Bei der Batteriespeicherung mobiler Elektrofahrzeuge müssen auch einige Schlüsselindikatoren berücksichtigt werden, wie z. B. Batteriekapazität und -spannung. Unter Kapazität versteht man die elektrische Energie, die ein Lithium-Ionen-Akku speichern und abgeben kann, im Allgemeinen gemessen in Amperestunden (Ah). Die Spannung ist die Potentialdifferenz der elektrischen Energie der Lithium-Ionen-Batterie. Im Allgemeinen wird Gleichspannung verwendet, z. B. 3,7 V, 7,4 V usw.

Um in mobilen Elektrofahrzeugen eine effiziente Energiespeicherung und -entladung zu erreichen, ist außerdem die Unterstützung eines Batteriemanagementsystems (BMS) erforderlich. BMS ist ein Gerät, das für die Überwachung und Verwaltung des Akkupacks verantwortlich ist und die Sicherheit des Akkus gewährleisten, seine Lebensdauer verlängern und die Energieeffizienz verbessern kann.

BMS umfasst hauptsächlich Temperatursensoren, Stromsensoren, Spannungssensoren und Steuerchips. Der Temperatursensor dient zur Überwachung der Temperatur des Akkupacks, um Überhitzung oder Unterkühlung zu vermeiden; Der Stromsensor dient zur Erkennung des Lade- und Entladestroms des Akkus, um sicherzustellen, dass der Strom innerhalb eines sicheren Bereichs liegt. Der Spannungssensor dient zur Überwachung der Spannung des Akkus, um sicherzustellen, dass er nicht überladen oder überlastet ist. Der Steuerchip ist dafür verantwortlich, Sensordaten zu sammeln und die Batterie durch Algorithmen zu verwalten und zu steuern.

Um die Energiespeichereffizienz von Lithium-Ionen-Batterien zu verbessern, ist außerdem eine optimale Steuerung des Ladens und Entladens der Batterie erforderlich. Während des Ladens können beispielsweise Konstantstromladen und Konstantspannungsladen verwendet werden, und der Entladestrom und die Entladespannung können während des Entladens je nach Bedarf angepasst werden. Durch eine angemessene Steuerung des Lade- und Entladevorgangs kann die Energieumwandlungseffizienz der Batterie maximiert und die Lebensdauer der Batterie verlängert werden.

Im Allgemeinen erfolgt die Energiespeicherung mobiler Elektrofahrzeuge durch Lithium-Ionen-Batterien. Diese Batterien speichern elektrische Energie und geben sie bei Bedarf ab. Durch die Unterstützung des Batteriemanagementsystems kann die Sicherheit und Leistungsfähigkeit der Batterie gewährleistet werden. Gleichzeitig kann durch die Optimierung der Lade- und Entladesteuerung die Energiespeichereffizienz verbessert und die Batterielebensdauer verlängert werden. Die kontinuierliche Weiterentwicklung und Innovation der Energiespeichertechnologie wird die Entwicklung und Anwendung mobiler Technologien weiter vorantreiben