電気自動車で一般的に使用されているバッテリーの種類

鉛蓄電池とリチウム電池。

中でも鉛蓄電池が最も安価ですが、サイズが大きく、重量が重く、寿命が短いです。

リチウム電池も2種類に分けられます。モノマー電圧はそれぞれ3.7Vと3.2Vで、そのうち3.2Vのポリマー電池は他の電池より安全であると言われています。

リチウム電池の欠点は、高価ですが、軽量で小型で長寿命であるということです（私の理解によれば、鉛蓄電池の寿命はリチウム以上でなければなりません）。

研究用コンデンサもあります。その寿命は比較的無制限ですが、スーパーキャパシターの容量が大きい場合でも、その体積と重量は鉛蓄電池の数倍であり、個人はそれが基本的に不可能であると感じています。

電気自動車のバッテリーは、バッテリーと燃料電池の2つのカテゴリーに分けられます。このバッテリーは、鉛蓄電池、ニッケル水素電池、ナトリウム硫黄電池、二次リチウム電池、空気電池などの純粋な電気自動車に適しています。

燃料電池は、アルカリ燃料電池（AFC）、リン酸塩燃料電池（PAFC）、溶融炭酸燃料電池（MCFC）、固体酸化物燃料電池（SOFC）、プロトン交換膜燃料電池（PEMFC）などの燃料電池電気自動車専用です。直接メタノール燃料電池（DMFC）。

電気自動車の種類によって異なります。バッテリーのみを搭載した純粋な電気自動車では、バッテリーの役割が自動車駆動システムの唯一の電源です。従来のエンジン（または燃料電池）とバッテリーを搭載したハイブリッド車では、バッテリーは自動車の駆動システムの主電源と補助電源の両方の役割を果たすことができます。低速および始動時には、バッテリーがカードライブシステムの主電源の役割を果たしていることがわかります。全負荷が加速されると、補助電源として機能します。普通に運転したり、減速したり、ブレーキをかけたりするときにエネルギーを蓄える役割です。

燃料電池はアノードで燃料によって酸化され、酸化剤はカソードで還元されます。ガス状燃料（水素）がアノード（すなわち、外部回路の負極、燃料電極としても知られている）に継続的に供給され、酸素（または空気）がカソード（すなわち、外部回路（エアポールとも呼ばれます）では、電気化学反応が電極上で連続的に発生し、電流を生成する可能性があります。従来のバッテリーとは異なり、燃料と酸化剤はバッテリーに貯蔵されておらず、バッテリーの外側の貯蔵タンクに貯蔵されていることがわかります。それが機能するとき（出力電流と機能）、それは継続的に人間の燃料と酸化剤をバッテリーに輸送し、同時に反応生成物を排出する必要があります。そのため、作業方法は従来のガソリンやディーゼル発電機と同様です。燃料電池には運転中に燃料と酸化剤が継続的に供給されるため、燃料電池で使用される燃料と酸化剤は流体（気体または液体）です。最も一般的に使用される燃料は、純粋な水素、さまざまな水素に富むガス（改質ガスなど）、および特定の液体（メタノール水溶液など）です。一般的に使用される酸化剤は、純粋な酸素、精製された空気、その他のガス、および特定の液体（過酸化水素、硝酸、水溶液など）です。

燃料電池アノードの役割は、燃料と電解質に共通のインターフェースを提供し、燃料の酸化を触媒することです。同時に、反応で生成された電子は、外部回路に送信されるか、アセンブリプレートに転送されてから外部回路に送信されます。カソード（酸素電極）の役割は、酸素と電解質に共通のインターフェースを提供し、酸素の還元を触媒し、外部回路から酸素電極の反応サイトに電子を伝達することです。電極上での反応は主に多相界面反応であるため、反応速度を上げるために、電極は一般に多孔質材料を使用し、電気触媒でコーティングされています。

電解質の役割は、電極内の燃料電極と酸素電極の反応によって生成されたイオンを輸送し、電極間の電子の直接移動を防ぐことです。

ダイヤフラムの役割は、イオンを伝導し、電子が電極間を直接伝達するのを防ぎ、酸化剤と還元剤を分離することです。したがって、ダイヤフラムは電解質の腐食と絶縁に耐性があり、優れた耐湿性を備えている必要があります。

バッテリー

電気自動車のバッテリーは、直列の複数のセルで構成されています。一般的なバッテリーパックには約96個のセルがあり、4.2 Vに充電されたリチウムイオンセルの場合、このようなバッテリーは400 Vを超える合計電圧を生成できます。自動車用電源システムはバッテリーを単一の高圧セルとして扱い、充電します。毎回バッテリー全体を放電するため、セル制御システムは各セルの状況を個別に考慮する必要があります。バッテリーの1つのセルの容量が他のセルよりもわずかに低い場合、複数の充電/放電サイクルの後、充電状態は他のセルから徐々に逸脱します。バッテリーの充電状態が他のセルと定期的にバランスが取れていない場合、バッテリーは最終的に深放電状態になり、損傷を引き起こし、最終的にはバッテリーの故障につながります。これを防ぐために、各バッテリーの電圧を監視して充電状態を判断する必要があります。さらに、これらのバッテリーの充電状態のバランスをとるために、バッテリーを個別に充電または放電できるデバイスが必要です。

バッテリー監視システムの重要な考慮事項は、通信インターフェースです。 PCボード内の通信で一般的に使用されるオプションには、シリアルペリフェラルインターフェイス（SPI）バスとI2Cバスがあります。各バスは通信オーバーヘッドが低く、干渉の少ない環境に適しています。もう1つのオプションは、自動車アプリケーションで広く使用されているコントローラーLAN（CAN）バスです。 CANバスは、エラー検出とフォールトトレランス特性を備えた非常に優れていますが、通信コストが非常に高く、材料費も高くなります。バッテリーシステムから車の所有者のCANバスへの接続が望ましいですが、バッテリーパックでSPIまたはI2C通信を使用することには利点があります。

電気自動車のバッテリーは次のように分類されます。

A.アルカリ電池。つまり、電解質はバッテリーのアルカリ性水溶液です。

B.酸性電池。つまり、電解質はバッテリーの酸性水溶液です。

C.ニュートラルバッテリー。つまり、電解質はバッテリーの中性水溶液です。

D.有機電解質溶液電池。つまり、電解質は有機電解質溶液の電池です。

活性物質の存在様式に応じて、次のように分類されます。

A.活性物質は電極に保存されます。一次電池（再生不可能な一次電池）と二次電池（再生可能電池）に分けることができます。

B.電極への活性物質の継続的な供給。再生不可能な燃料電池と再生可能な燃料電池に分けることができます。

バッテリーの特定の特性に応じて、次のように分類されます。

A.大容量バッテリー。

B.メンテナンスフリーのバッテリー。

C.密閉型バッテリー;

D.火炎電池;

E.防爆バッテリー;

F.ボタン電池、長方形電池、円筒形電池など。

化学電源の種類が豊富で、用途が広く、外観の違いも大きいため、上記の分類方法を統一することは困難です。ただし、作業の性質と保管方法に応じて、一般的に4つのカテゴリに分類されます。

「一次電池」とも呼ばれる一次電池は、放電後に充電しても復元できない電池です。つまり、バッテリーは1回しか使用できず、バッテリーは放電後にのみ廃棄できます。このようなバッテリーを充電できない理由は、バッテリーの反応自体が不可逆的であるか、条件が制限されて可逆反応が困難になるためです。といった：

Zn-Mn乾電池Zn│NH4Cl・ZnCl2│MnO2（C）

亜鉛水銀電池Zn│KOH│HgO

銀亜鉛電池Zn│KOH│Ag2O

「バッテリー」とも呼ばれる二次電池は、放電後に再充電でき、再充電して活物質を復元でき、何度も放電でき、繰り返し再利用できるタイプの電池です。このタイプのバッテリーは、実際には化学エネルギー貯蔵装置です。バッテリーは直流で完全に充電されています。このとき、電気エネルギーは化学エネルギーの形でバッテリーに蓄えられます。放出されると、化学エネルギーは電気エネルギーに変換されます。といった：

鉛蓄電池Pb│H2SO4│PbO2

ニッケルカドミウム電池Cd│KOH│NiOOH

ニッケル水素電池H2│KOH│NiOOH

リチウムイオン電池LiCoO2│有機溶媒│6C

空気亜鉛電池Zn│KOH│O2（空気）

「活性化電池」とも呼ばれる蓄電池は、正および負の活性物質および電解質と直接接触しない、使用前に一時的に電解質を注入する、または他の方法で活性化する電池です。このような電池の正および負の活性物質の化学的劣化または自己放電は、電解質からの隔離により基本的に排除され、電池を長期間保管することができます。といった：

マグネシウム銀電池Mg│MgCl2│AgCl

カルシウム熱電池Ca│LiCl-KCl│CaCrO4（Ni）

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