Miten liikkuvien moottoriajoneuvojen energian varastointi toteutetaan?

Energian varastointi liikkuvat moottoriajoneuvottoteutetaan pääasiassa paristoilla. Akku on laite, joka muuntaa kemiallisen energian sähköenergiaksi, joista yleisin on litiumioniakku.

Mobiiliajoneuvoissa käytettävät litiumioniakut koostuvat yleensä useista kennoista. Jokainen kenno on yhdistetty erottimella, joka on kääritty positiivisilla ja negatiivisilla materiaaleilla. Katodimateriaalissa käytetään yleensä oksideja, kuten litiumkobolttioksidia, litiummanganaattia jne., ja negatiivinen elektrodimateriaali yleensä käyttää grafiittia.

Litiumioniakkujen energian varastointiprosessi voidaan yksinkertaisesti jakaa kahteen vaiheeseen: lataus ja purkaminen. Ladattaessa virtalähde ohjaa sähköä akun positiivisen elektrodin läpi, jolloin litiumioneja kulkee positiivisen ja negatiivisen elektrodin välillä. Tässä vaiheessa litiumionit irtoavat positiivisesta elektrodista, ne kuljetetaan negatiiviselle elektrodille elektrolyytissä olevien ionien kautta ja upotetaan negatiivisen elektrodimateriaalin grafiittiin. Samanaikaisesti akun elektrolyytissä olevat positiiviset ionit liikkuvat myös ylläpitäen sähköneutraaliutta elektrodien välillä.

Kun varastoitua sähköenergiaa tarvitaan, virta tulee laitteeseen negatiiviselta elektrodilta, ja litiumionit siirtyvät päinvastoin negatiiviselta elektrodilta positiivisten elektrodien väliseen elektrolyyttiin ja sitten takaisin positiivisen elektrodin materiaaliin. Tämän prosessin aikana litiumionien liike aiheuttaa sähkövirran ja vapauttaa varastoitunutta sähköenergiaa.

Mobiilikäyttöisten moottoriajoneuvojen akkuenergian varastoinnissa on myös otettava huomioon joitain avainindikaattoreita, kuten akun kapasiteetti ja jännite. Kapasiteetti viittaa sähköenergiaan, jonka litiumioniakku voi varastoida ja vapauttaa, mitattuna yleensä ampeeritunteina (Ah). Jännite on litiumioniakun sähköenergian potentiaaliero. Yleensä käytetään tasajännitettä, kuten 3,7 V, 7,4 V jne.

Liikkuvissa moottoriajoneuvoissa energian tehokkaan varastoinnin ja purkamisen saavuttamiseksi tarvitaan myös akunhallintajärjestelmän (BMS) tuki. BMS on akun valvonnasta ja hallinnasta vastaava laite, joka voi varmistaa akun turvallisuuden, pidentää sen käyttöikää ja parantaa energiatehokkuutta.

BMS sisältää pääasiassa lämpötila-antureita, virtaantureita, jänniteantureita ja ohjaussiruja. Lämpötila-anturia käytetään valvomaan akun lämpötilaa ylikuumenemisen tai ylijäähdytyksen välttämiseksi; virta-anturia käytetään akun lataus- ja purkausvirran havaitsemiseen sen varmistamiseksi, että virta on turvallisella alueella; jänniteanturia käytetään valvomaan akun jännitettä sen varmistamiseksi, ettei se ole ylilatautunut tai ylikuormitettu. Ohjaussiru vastaa anturitietojen keräämisestä sekä akun hallinnasta ja ohjaamisesta algoritmien avulla.

Lisäksi litiumioniakkujen energian varastoinnin tehokkuuden parantamiseksi tarvitaan myös akun latauksen ja purkauksen optimaalista ohjausta. Latauksen aikana voidaan käyttää esimerkiksi vakiovirtalatausta ja vakiojännitelatausta ja purkausvirtaa ja -jännitettä voidaan säätää tarpeiden mukaan purkamisen aikana. Säätämällä kohtuullisesti lataus- ja purkausprosessia voidaan maksimoida akun energian muunnostehokkuus ja pidentää akun käyttöikää.

Yleisesti ottaen liikkuvien moottoriajoneuvojen energian varastointi saavutetaan litiumioniakuilla. Nämä akut varastoivat sähköenergiaa ja vapauttavat sitä tarvittaessa. Akunhallintajärjestelmän tuella voidaan varmistaa akun turvallisuus ja suorituskyky. Samaan aikaan optimoimalla lataus- ja purkuohjaus voidaan parantaa energian varastoinnin tehokkuutta ja pidentää akun käyttöikää. Energian varastointitekniikan jatkuva kehittäminen ja innovaatiot edistävät edelleen mobiilin kehittämistä ja soveltamista