Βασικά στοιχεία µπαταριών

Χωρητικότητα µπαταρίας-Αµπερώρια (Ampere-Hour) :Ένα από τα βασικά χαρακτηριστικά µιας µπαταρίας είναι η χωρητικότητα της, η οποία µετράται σε αµπερώρια. 

Αµπέρ κατά την κρύα εκκίνηση (cold-cranking amperes) Αυτό το χαρακτηριστικό χρησιµοποιείται από τους κατασκευαστές για τις µπαταρίες εκκίνησης. 

Ηλεκτρική τάση (battery voltage) :Υπάρχουν διάφοροι τύποι µπαταριών ως προς την ονοµαστική τάση τους. 

Ηλεκτρική αντίσταση (resistance) :Η τάση της µπαταρίας είναι άµεσα συνδεδεµένη µε την ροή του ρεύµατος και µε την αντίσταση που αυτή συναντάει.

Είδη µπαταριών : 

Μπαταρία Lead-acid (µολύβδου) :Τα κελιά αυτών των µπαταριών έχουν ηλεκτρόδια φτιαγµένα από µόλυβδο και από οξείδιο του µολύβδου. Οι µπαταρίες µολύβδου είναι από τις παλιότερες σχεδιαστικά µπαταρίες στο εµπόριο. 

Μπαταρία Nickel-cadmium (νικελίου-καδµίου):. Τα ηλεκτρόδια στα κελιά σε µία τέτοια µπαταρία είναι από υδροξείδιο του νικελίου και από κάδµιο. Ο ηλεκτρολύτης είναι υδροξείδιο του καλίου. Αυτές οι µπαταρίες είναι οικονοµικές και χαρακτηρίζονται από την µακροζωία.

Μπαταρία Sodium-Sulfur (θειικού νατρίου) :Τα ηλεκτρόδια στα κελιά σε µία τέτοια µπαταρία είναι κατασκευασµένα από νάτριο (αρνητικό ηλεκτρόδιο) και από θειάφι (θετικό ηλεκτρόδιο). Αυτός ο τύπος µπαταρίας είναι πολύ αποδοτικός και χρησιµοποιείται στα ηλεκτρικά οχήµατα.

Μπαταρία Sodium-Nickel-Chloride(χλωριούχο νικέλιο του νατρίου) :Τα ηλεκτρόδια σε µία τέτοια µπαταρία είναι κατασκευασµένα από νικέλιο και από χλωριούχο νάτριο. Αυτές οι µπαταρίες έχουν περίπου 5 φορές µεγαλύτερη ενέργεια από αυτές του µολύβδου και είναι πλήρως ανακυκλώσιµες.

Μπαταρία Lithium-Polymer (πολυµερής λιθίου) :Τα ηλεκτρόδια είναι φτιαγµένα από άνθρακα και από οξείδιο του µετάλλου.

Μπαταρία Zinc-Air (αερίου-ψευδαργύρου) :Το ξεχωριστό χαρακτηριστικό σε αυτές τις µπαταρίες είναι ότι το οξυγόνο του ατµοσφαιρικού αέρα χρησιµοποιείται στην κάθοδο. Η άνοδος είναι µία αντικαταστάσιµη πλάκα φτιαγµένη από µόρια ψευδαργύρου. Για την επαναφορτίσει θα πρέπει να αντικατασταθεί η πλάκα της ανόδου.

Μπαταρία Nickel-Zinc (ψευδαργύρου-νικελίου): Αυτές οι µπαταρίες έχουν υψηλή ειδική ενέργεια ,µπορούν να λειτουργήσουν σε ευρύ φάσµα θερµοκρασιών και είναι φιλικές προς το περιβάλλον. Οι µπαταρίες αυτές θεωρούνται αλκαλικές επαναφορτιζόµενες. 

Μπαταρία NiMH: Στα σύγχρονα ηλεκτρικά οχήµατα, η µπαταρία που χρησιµοποιείται κατά βάση είναι η µπαταρία Νικελίου – Μετάλλου Υδριδίου (NiMH). Πρόκειται για µια επαναφορτιζόµενη µπαταρία, παρόµοια µε την µπαταρία Νικελίου – Καδµίου (NiCd), µε τη διαφορά ότι αντί για κάδµιο στην άνοδο της έχει ένα κράµα απορροφητικό σε υδρογόνο. Στην κάθοδο, όπως και στις NiCd µπαταρίες, χρησιµοποιεί νικέλιο. Μια NiMH µπαταρία έχει δυο µε τρεις φορές τη χωρητικότητα µιας ισοδύναµου µεγέθους µπαταρίας NiCd . Ωστόσο, συγκρινόµενη µε την µπαταρία ιόντων λιθίου (lithium-ion battery), η ογκοµετρική ενεργειακή πυκνότητα είναι χαµηλότερη και η αυτοεκφόρτιση µεγαλύτερη. 

Μπαταρία Li-ion: Οι Li-ion µπαταρίες είναι επαναφορτιζόµενες και χρησιµοποιούνται ευρέως στα κάθε είδους ηλεκτρονικά.Είναι από τις πιο διαδεδοµένες µπαταρίες στα φορητά ηλεκτρονικά µε µια από τις καλύτερες αναλογίες ενέργειας προς βάρος, και µε αργό ρυθµό αποφόρτισης όταν δεν χρησιµοποιούνται.

Σύστημα φόρτισης μπαταριών 

Φόρτιση σταθερής τάσης :Ο κύκλος φόρτισης ξεκινά με μεταβλητής τιμής ρεύμα έως ότου η τάση να φτάσει ένα προκαθορισμένο επίπεδο. Τότε, μεταβαίνει σε φόρτιση σταθερής τάσης. 

Φόρτιση σταθερού ρεύματος:Ο κύκλος φόρτισης γίνεται με σταθερό ρεύμα ανεξαρτήτως της τιμής της τάσης. 

Παλμική φόρτιση :Η φόρτιση πραγματοποιείται με τροφοδότηση της μπαταρίας με σταθερού πλάτους και μεταβλητού εύρους παλμούς ρεύματος. 

Τυχαία φόρτιση (Random Charging):Η τυχαία φόρτιση προκύπτει από τις ιδιαίτερες συνθήκες διαθεσιμότητας της τροφοδοτούμενης ενέργειας που συναντώνται συνήθως στα υβριδικά και ηλεκτρικά οχήματα.

Σύστημα φόρτισης μπαταριών 

∆ιατάξεις και σενάρια φόρτισης: Οι συσσωρευτές έχουν την ικανότητα να αποθηκεύουν την ηλεκτρική ενέργεια και να την αποδίδουν στο ηλεκτροκινητήριο σύστηµα. Για την φόρτισή τους απαιτείταιειδική διάταξη η οποία να µετατρέπει µια οποιαδήποτε µορφή ενέργειας σε ηλεκτρική υπό µορφή συνεχούς τάσεως. Από τις διάφορες στρατηγικές φόρτισης που έχουν προταθεί ξεχωρίζουµε τις ακόλουθες:

Οικιακή φόρτιση: Πρόκειται για τον πιο διαδεδοµένο τρόπο φόρτισης µιας και ένα όχηµα βρίσκεται πολλές ώρες της ηµέρας κοντά στο σπίτι του χρήστη. 

Φόρτιση σε σταθµούς παρκαρίσµατος (Park and Charge-PAC): Μια εναλλακτική µέθοδος φόρτισης είναι σε σταθµούς παρκαρίσµατος όπου το όχηµα θα φορτίζεται όταν είναι παρκαρισμένο. 

Ανάκτηση ενέργειας: Ένα αρκετά σηµαντικό σενάριο φόρτισης των συσσωρευτών είναι η φόρτιση κατά την ανάκτηση ενέργειας, που συµβαίνει όταν το όχηµα επιβραδύνει ή κινείται σε κατηφόρα.

Φόρτιση από ηλιακή ακτινοβολία: Σύµφωνα µε το σενάριο αυτό η φόρτιση γίνεται µέσω φωτοβολταϊκών κυττάρων τα οποία είναι τοποθετηµένα επί της οροφής του οχήµατος ή και σε στέγαστρα σε πάρκινγκ. 

Φόρτιση µε Ηλεκτροπαραγωγό Ζεύγος: Πρόκειται για ένα αρκετά διαδεδοµένο σενάριο το οποίο εφαρµόζεται στην περίπτωση των Σειριακών Υβριδικών Οχηµάτων. Στην περίπτωση αυτή, ένας βενζινοκινητήρας περιστρέφει µια γεννήτρια η οποία φορτίζει τους συσσωρευτές. 

Φόρτιση κατά την κίνηση (Move and Charge-MAC): Πρόκειται για ένα σενάριο σύµφωνα µε το οποίο τα οχήµατα θα κινούνται σε δρόµους που θα έχουν ειδικές ηλεκτροφόρες ράγες επί του εδάφους. Το όχηµα µέσω δύο ειδικών ακροδεκτών θα παίρνει ηλεκτρική ενέργεια τόσο για κίνηση όσο και για φόρτιση.