Co jsou trakční baterie a jak se liší od běžných?

O existenci tzv O trakčních bateriích slyšel snad každý motorista. Ale kupodivu ne každý řidič ví, proč byly vynalezeny a jak se vlastně liší od běžných baterií. Mezitím by takové znalosti mohly mnohým pomoci v praxi.

Hlavním cílem tohoto materiálu je proto poskytnout širokému okruhu našich respektovaných čtenářů bez ohledu na jejich řidičské zkušenosti důležité informace o moderních trakčních bateriích. Zvažována bude zejména jejich struktura, hlavní typy, rozsah použití, kritéria výběru při nákupu těchto baterií a základní pravidla pro jejich provoz.

Vlastnosti trakčních baterií

Princip fungování běžných autobaterií je jasný: slouží ke startování motoru. K tomu je na startér aplikován energetický tlak, v důsledku čehož setrvačník začne pracovat a motor se spustí. S ohledem na tuto funkční vlastnost se takové baterie nazývají startovací baterie. Při startování automobilu umožňují vytvořit „startovací“ proud velmi vysoké velikosti: od 250 do 1000 ampér.

Jak je známo, takové baterie mají jednu problematickou vlastnost. Jsou tedy velmi citlivé na hluboké vybití. Odborníci důrazně nedoporučují jejich vybíjení pod 10 voltů, protože několik takových vybití stačí k tomu, aby startovací baterie přestala pracovat na plnou kapacitu a stala se v podstatě nepoužitelnou.

Paralelně s takovými bateriemi jsou v dopravě (a nejen!) hojně využívány baterie pro jiné účely – trakční baterie. Takové baterie jsou zcela jiného formátu a nemají vysoké startovací proudy. To znamená, že mohou vydávat určitou energii po dlouhou dobu, někdy se vybijí téměř na nulu.

Servis trakčních baterií je nezbytný tam, kde je vyžadováno dlouhodobé nepřetržité napájení. Díky své specifické povaze jsou schopni pracovat celý den! Kromě toho jsou také cenné, protože jsou velmi odolné vůči vysokým a nízkým teplotám a pokračují v práci i při 30stupňových mrazech a horku plus 50-60 stupňů. Dlouhodobé bezúdržbové baterie (například ty, které byly několik týdnů nečinné) na rozdíl od startovacích baterií prakticky neztrácejí své schopnosti.

Zařízení: jaké jsou podobnosti a rozdíly

Klíčový rozdíl mezi trakční baterií a startovací baterií spočívá v jejích funkčních parametrech. Pokud jde o napětí, mají rozsah od 2 do 24 voltů a pokud jde o proud, od 30 do 300 ampér, i když horní hranice může být vyšší. Svou strukturou se téměř neliší od standardních baterií: mají také záporné a kladné desky, jsou také naplněny elektrolytem a uloženy v plastovém pouzdře. Ale existují také rozdíly:

1. Desky jsou velmi silné, masivní a obsahují hodně olova a dalších těžkých kovů.
2. Tělo je také tlustší, aby zvládlo obrovskou váhu těžkých plátů.

Čtěte také: Bezpečnost auta – jak funguje varování před uklouznutím

Typy trakčních baterií

Moderní domácí i zahraniční průmysl vyrábí různé typy trakčních baterií pro spotřebitele. Podle technologie se jedná o alkalické a kyselé baterie. Posledně jmenované jsou v podstatě olovo-kyselinové formáty, protože používají olovo a elektrolyt kyseliny sírové.

V alkalických se používají nikl-železné desky, které jsou naplněny speciálním alkalickým roztokem. Jsou považovány za velmi spolehlivé i v nejchladnějším počasí, ale cena těchto baterií je několikanásobně vyšší než cena olověných baterií a jejich nabíjení je doprovázeno žíravou párou. Vzhledem k tomuto ekologickému aspektu je nyní jejich rozsah použití poněkud užší než u jiných baterií.

V poslední době jsou do módy trakční baterie založené na nových technologiích AGM a GEL. Vyznačují se kompaktností, vysokou energií a bohužel enormní cenou.

Moderní průmysl pokračuje ve zdokonalování takových baterií všemi možnými způsoby. Podle odborníků se v nadcházejících desetiletích lithiové baterie s jistotou dostanou do popředí z hlediska spolehlivosti, účinnosti a dostupné ceny.

Rozsah aplikace

V dnešní době je široké využití trakčních baterií v různých oblastech života. Se stejnou účinností se používají nejen v automobilech, ale také v mnoha souvisejících oblastech techniky. Například v rybářských lodích, při lovu, pro stěhování elektromobilů a jiných malých nakladačů. Velmi se osvědčily i jako nepostradatelný pomocník pro alternativní zdroje energie – solární panely, elektrické generátory atd.

Kritéria pro výběr trakčních baterií

Mnoho řidičů se zajímá o to, jak vybrat trakční baterii. V první řadě je potřeba jasně definovat, k čemu bude sloužit. Pokud se tak rozhodne, je lepší vzít v úvahu doporučení specialistů nebo těch odborníků, kteří sami takové baterie používají v praxi a dobře znají všechny jejich vlastnosti.

Hodnocení trakčních baterií je také lepší si předem prohlédnout na internetu nebo ve specializovaných publikacích. V samotném obchodě byste si měli pečlivě přečíst pokyny přiložené ke každé trakční baterii a věnovat zvláštní pozornost jejímu:

• Kapacita. Čím vyšší hodnota, tím déle lze zařízení používat na jedno nabití. Kapacita baterie se mění. Při zahájení provozu se tedy zvyšuje, čehož je dosaženo díky rozvoji aktivní hmoty desek. Poté je pozorován postupný pokles kapacity.
• Počet cyklů. Závisí na technologii baterie. Pro WET dosahuje zdroj 1000 cyklů, AGM – až 400 a GEL – má schopnost odolat více než 700.
• Samovybíjení. K tomuto procesu dochází v důsledku oxidačně-redukčních reakcí. Přednost by měly mít baterie s nízkou hodnotou samovybíjení.
• Náklady na provoz. Pro tento účel se počítají náklady na jeden cyklus hlubokého vybití. Například cena produktu AGM je 15 tisíc rublů a jeho gelový „kolega“, který má stejnou kapacitu, stojí 23 tisíc rublů. Zdroj první baterie je 350 cyklů a druhý – 700. Z toho vyplývá, že jejich provozní náklady jsou 42,85 a 32,85 rublů. respektive. (Celkový počet se vypočítá vydělením ceny zařízení jeho cyklem).
• Pověst výrobce. Vzhledem k tomu, že není možné zkontrolovat kvalitu baterie při nákupu, jedinou zárukou může být spolehlivost výrobce.

Čtěte také: Rozdíly mezi omezeným a neomezeným pojištěním automobilů a jiných vozidel

Pravidla pro provoz trakčních baterií

Základní pravidla pro skladování a provoz trakčních baterií jsou prakticky stejná jako u klasických baterií. Pokud se budete chovat podle osvědčené zásady „Lepší bezpečí než líto“, poskytnete jim běžnou péči a neustálou preventivní údržbu, mohou takové trakční baterie úspěšně fungovat po mnoho let.

Lze místo startovací baterie použít trakční baterii?

Tato otázka je sotva častější než kterákoli jiná, kterou člověk slyší od motoristů. A je to pochopitelné, protože trakční baterie má oproti startovací baterii řadu důležitých výhod a výhod. Mohou být například skladovány po dlouhou dobu bez použití, bez obav, že se vybijí nebo selžou (což je zvláště atraktivní pro řidiče).

Odborníci tvrdí, že je teoreticky možné místo startovací baterie použít trakční baterii. S jeho pomocí není vždy možné nastartovat motor kvůli mnohem nižší energii: s největší pravděpodobností nemají dostatek proudu k nastartování motoru. A pokud se použije výkonná trakční baterie s potřebným proudem 300 Ampérů, tak se kvůli svým rozměrům pod kapotu auta prostě nevejde.

startování motorů automobilů, v domácích spotřebičích a jako záložní zdroje energie.

Různé trakční baterie a nabíječky

Mimo jiné baterie stojí zdroje energie, jejichž hlavním účelem je dodávat energii elektricky poháněným zařízením: vysokozdvižným vozíkům, elektromobilům, lodním motorům. Takové zdroje energie se nazývají trakční baterie.

Účel a vlastnosti

Pro akumulátory určené pro spouštění spalovacích motorů – startér nebo startování – jsou standardizovány tři hlavní indikátory:

1. Jmenovité napětí. Tradiční napětí je 6 nebo 12 V pro motocykly, 12 V pro benzínové a naftové elektrárny automobilů, sněžných skútrů, lodních motorů, 24 V pro vysoce výkonné dieselové motory. Průměrné napětí jedné baterie je obvykle 2 V. Celkové napětí baterie získáme zapojením potřebného počtu baterií do série.
2. Kapacita baterie, která se měří v Ah (Ampér*hodina). Tato hodnota se může lišit od 5 do 190 Ah nebo více v závislosti na účelu baterie. Čím vyšší je výkonová charakteristika motoru, tím větší kapacitu zdroje proudu je obvykle potřeba k jeho spuštění.
3. Startovací proud. Velmi důležitý parametr, který charakterizuje autobaterie. To je vysvětleno skutečností, že v okamžiku spuštění spalovacího motoru spotřebuje elektrický startér velmi velký proud, který se nazývá „startovací proud“. Je jasné, že pro spuštění výkonné dieselové elektrárny jsou někdy zapotřebí značné startovací proudy, které mohou dosáhnout 1000 a více Ampér.

Startovací baterie jsou velmi citlivé na hluboké vybití. 20-30násobné vybití pod 10 V tedy vede k tomu, že baterie téměř úplně ztratí své akumulační vlastnosti.

Trakční baterie nelze použít jako startovací baterie.

Trakční baterie neposkytuje schopnost vytvářet startovací proud o vysoké hustotě, jejím účelem je poskytovat energii, která je napěťově a proudově stabilní po dlouhou dobu.

Trakční baterie se používají jako zdroj energie pro elektromotory (vysokozdvižné vozíky, lodě, skútry, jízdní kola)

Takové zdroje energie lze vybíjet téměř na nulové hodnoty, aniž by ztratily své vlastnosti akumulace elektrické energie. Výrobci doporučují udržovat minimální vybíjecí napětí 5–7 % deklarovaného jmenovitého napětí.

Hlavní standardizované indikátory pro trakční baterie:

1. Jmenovité napětí. Napětí jedné baterie je až na vzácné výjimky 2 V. Zapojením více baterií do série vzniknou napájecí zdroje s požadovaným jmenovitým napětím. Zapojením dvou 24V baterií do série tedy vznikne 24V trakční baterie.
2. Kapacita trakční baterie se stejně jako startovací baterie měří v Ah. V elektricky poháněných zařízeních, stejně jako v nepřerušitelných zdrojích energie, se používají baterie s celkovou kapacitou často přesahující 500 Ah. Tento parametr do značné míry závisí na teplotě prostředí, ve kterém je baterie používána – při nižších teplotách může kapacita baterie klesnout o 10-15%. To je důvod, proč pasové údaje pro trakční baterie obvykle poskytují dvě hodnoty: při teplotě 5 °C a při 20 °C.

Kapacita trakčních baterií se snižuje s klesající teplotou, stárnutím (rostoucím počtem cyklů nabíjení-vybíjení) a nesprávným nabíjením.

Zařízení trakční baterie

Z hlediska konstrukce jsou trakční zdroje energie poněkud podobné startovacím bateriím. Mají také kladné a záporné desky a stejně jako startovací desky fungují na principu přeměny chemické energie na energii elektrickou. Tady ale podobnosti končí.

Trakční bateriové zařízení na příkladu baterie od výrobce Sunlight

Hlavním rozdílem je hmotnost desek, která se přirozeně transformuje na hmotnost a objem celé baterie. Trakční baterie 24V s kapacitou 75 Ah může být 12–40krát větší než 50V startovací baterie. To se vysvětluje jednoduše – větší a těžší desky umožňují výrazné prodloužení efektivní životnosti baterie při větším počtu nabíjecích cyklů.

Podle typu elektrolytu se baterie dělí na olověné a alkalické. Alkalické baterie, které byly dříve velmi rozšířené, se dnes kvůli jejich vysoké cenové relaci používají zřídka, ale kyselé baterie v důsledku technologického vývoje nacházejí stále větší uplatnění v elektrických pohonných zařízeních.

Existují tři hlavní typy kyselých baterií.

MOKRÉ baterie

Zařízení tradičního typu s elektrolytem, ​​kterým je kyselina sírová rozpuštěná v destilované vodě v kapalné formě. V závislosti na technologickém způsobu výroby se elektrody dělí do tří hlavních tříd:

1. Baterie s běžnou údržbou. Desky těchto baterií jsou vyrobeny ze slitiny olova a antimonu, vyžadují pravidelnou kontrolu hladiny elektrolytu a doplňování destilovanou vodou.
2. Baterie s omezenou údržbou. Jsou vyráběny hybridní technologií: pozitivní desky mají složení olovo-antimon se sníženým obsahem antimonu a negativní desky jsou vyrobeny ze slitiny olova a vápníku. Proces nabíjení trakčních baterií tohoto typu je doprovázen menším odpařováním vody z elektrolytu, proto je obnova hladiny nutná pouze při provozu v náročných podmínkách vysokých teplot a zatížení.
3. U baterií SM (označovaných také jako MF), které nevyžadují údržbu, jsou elektrody vyrobeny ze slitin olova, které neobsahují antimon. Pozitivní desky mohou mít složení olovo-vápník-cín nebo olovo-vápník-cín-stříbro, negativní desky jsou vyrobeny ze slitiny olova a vápníku.

Zdroje typu WET se používají především jako akumulátory pro elektrické vysokozdvižné vozíky. Nabíjení trakčních baterií je povoleno pouze pod kapotou.

VRLA baterie

Nová generace trakčních baterií, řazená v mezinárodní terminologii jako VRLA, umožňuje výrazně zmenšit nejen prostor, který zabírá zdroj energie. Olověné baterie vytvořené na bázi technologie VRLA si zachovávají všechny vlastnosti vlastní trakčnímu typu baterií a přitom mají hmotnost a rozměry srovnatelné s obdobnými parametry startovacích zdrojů.

Baterie Delta VRLA pro motocykly

Trakční baterie pro vysokozdvižné vozíky nejsou náročné na rozměry a hmotnost, spíše naopak. Ale baterie pro napájení lodních motorů a hybridních aut musí mít velkou rezervní kapacitu s minimální hmotností a geometrickými rozměry. Olověná trakční baterie 65 Ah má tedy geometrické rozměry pouze 278x175x190 mm.

Ventilem řízenou technologií se vyrábějí dva typy napájecích zdrojů:

1. Použití technologie AGM. Kladné desky takových zařízení jsou vyrobeny ze slitiny olova s ​​vápníkem a cínem a negativní desky jsou vyrobeny z olova a vápníku. Izolačním materiálem, který současně zadržuje kyselý elektrolyt ve svém objemu, je savé skleněné vlákno.
2. Použití gelové technologie – typ GEL. Rozdíl oproti AGM bateriím spočívá v agregovaném stavu elektrolytu. Jak název napovídá, kyselé elektrolytové prostředí takových baterií se převádí do gelového stavu pomocí gelujících činidel.

Princip fungování baterií VRLA je založen na metodě rekombinace kyslíku a vodíku. Mírný přetlak vytvořený v těle zařízení se vyrovnává chodem ventilu.

Nabíjení trakčních baterií

Odolnost napájecího zařízení do značné míry závisí na tom, jak správně nabíjet trakční baterii. Pro doplnění kapacity je nutné použít specializovaná nabíjecí zařízení s integrovanou metodou pro automatickou regulaci úrovně nabití.

Zdroj s jmenovitou kapacitou 65 Ah se nabíjí proudem 10x nižším, než je jmenovitá hodnota. To znamená, že pro nabíjení baterie podle pravidel musí být nabíjecí proud vypočten pomocí algoritmu, který je podílem jmenovité kapacity děleným 10.

Nabíjení se provádí proudem 10 % jmenovité hodnoty baterie.

Například maximální nabíjecí proud pro trakční baterii o kapacitě 110 Ah bude 10A a doba nabíjení bude 10-12 hodin. Proto je lepší pořídit si nabíječku s nastavitelnou hodnotou nabíjecího proudu.

Nabíječka elektrických vozidel sněžného pluhu

Konstrukce nabíjecích zařízení pro trakční baterie poskytuje schopnost řídit elektrochemické procesy probíhající v páru elektrolyt-elektroda.

Trakční baterie nevyžadují pracnou údržbu. Jednoduchá údržba, včasné nabíjení v souladu s předpisy – to je několik požadavků, jejichž splnění umožňuje efektivní používání baterií po dobu 6-8 let nebo od 600 do 1500 cyklů nabití-vybití.