Akkumulátor - milyen célra?

Olvasási idő 5 percek

Aktualisiert – November 28, 2023

Milyen típusú akkumulátor milyen célra? Ez a kérdés az akkumulátortípusok számának növekedésével merül fel.

A jó öreg Ólomsavas akkumulátor mint hatcellás indítóakkumulátor autóhoz vagy motorkerékpárhoz. Nehéz, nagyméretű, nagy karbantartási igényű. Gyakran ellenőrizni kellett a 37 százalékos kénsav savasságát és szintjét, desztillált vízzel kellett feltölteni, és ügyelni arra, hogy a sav fröccsenése ne hagyjon foltot a ruhán.
Ellentétben azzal a feltételezéssel, hogy az ólom-sav akkumulátornak kellene a legnehezebb kalibert képviselnie, 200 Ah-val körülbelül 45 kg-ot nyom.

Aztán jött a Gél akkumulátorok Pontosan. A kovasav a kénsav gélesedését okozza. Nem kell desztillált vízzel feltölteni, nem kell savfröccsenést okozni. Ciklikus terheléshez is kiválóan alkalmas. A tökéletes akkumulátor, hosszú, 12 ... 20 év (20 °C), 6 ... 10 év (30 °C), vagy 3 ... 5 év (40 °C) vagy töltési ciklusokban: 1800 30 százalékos, 750 50 százalékos és 500 ciklus 80 százalékos kisütésnél,
A zselés akkumulátor 200 Ah-s változatban jó 60 kg-ot nyom.

A AGM akkumulátor (Absorbent Glass Mat) kénsavval telített üvegszálas szőnyeggel rendelkezik, nagyon alacsony belső ellenállással és ezért alacsony önkisüléssel. Nagyon jó hidegindítási képességgel rendelkezik, és előnyös a nagy áramigényű alkalmazásokhoz. Azonban sem a zselés, sem az AGM akkumulátorok nem szeretik a mélykisülést. Az élettartam 7 ... 10 év (20 °C), 4 év (30 °C) vagy 2 év (40 °C), illetve töltési ciklusokban kifejezve: 1500 30 százalékos kisülésnél, 600 50 százalékos kisülésnél és 400 ciklus 80 százalékos kisülésnél.
Egy 200 Ah-s AGM akkumulátor súlya mérsékeltebb, 51 kg.

Végül kerekítsük le Lítium (LiFePo4) akkumulátorok kiegészíti a termékpalettát. A korábbi típusokhoz képest ugyanolyan kapacitás mellett jó 70 % súlyt takarítanak meg, az indítási folyamat során körülbelül négyszer nagyobb áramot és körülbelül tízszer több lehetséges töltési ciklust kínálnak. A 80 százalékos töltést hosszabb élettartammal jutalmazzák, míg a 100 %-ig tartó tartós töltés megterheli az akkumulátort és lerövidíti annak hasznos élettartamát. Az akkumulátor 80 % kapacitását megbízhatóan adja le széles hőmérséklet-tartományban, 50 °C-tól -20 °C-ig terjedő hőmérséklet-tartományban. A töltéshez azonban legalább 5 °C-ra van szükség. Egyes szállítók ezért olyan akkumulátorokat kínálnak, amelyek beépített fűtőberendezéssel rendelkeznek, amely garantálja ezt a minimális hőmérsékletet. Az élettartam töltési ciklusokban kifejezve: 50 százalékos kisütésnél akár 5000, 70 százalékos kisütésnél 3000, 80 százalékos kisütésnél 2500 ciklus.
Egy 200 Ah LiFePo4 akkumulátor gyakorlatilag könnyű, körülbelül 14 kg.

Megkülönböztetünk LiFePo4 akkumulátorokat beépített vagy nem beépített BMS (akkumulátor-kezelő rendszer). A BMS védőelemként szolgál a túltöltés és a mélykisülés ellen, valamint biztosítja a benne lévő összes cella kiegyensúlyozott töltöttségi állapotát (12 V esetén négy cella). Ha a BMS nincs a csomagban, akkor azt külön kell megvásárolni és csatlakoztatni.
BMS integrált nélkül Kiegyensúlyozó (automatikus cellakiegyenlítés). Ebben az esetben ezt is külön kell megrendelni és csatlakoztatni.

Általánosságban: egyetlen akkumulátor sem szereti a magas hőmérsékletet. Leginkább 20 °C-on érzik jól magukat.

Az alábbiakban részletesebben elemezzük az egyes akkumulátortípusok töltési és kisütési jellemzőit. Az intelligens töltők teljesen automatikusan meghatározzák a megfelelő akkumulátortípust, és átkapcsolnak a megfelelő töltési és karbantartási üzemmódra. A manuálisan a megfelelő akkumulátortípusra kapcsolható töltőket ennek megfelelően kell beállítani. Azokat a töltőket, amelyek csak egy adott akkumulátortípust tudnak tölteni, az akkumulátortípus megváltoztatásakor megfelelő készülékkel kell helyettesíteni.

Terminológia

Az akkumulátortöltési technológiában a töltési folyamatnak akár négy különböző fázisa is megkülönböztethető. A töltőkészülékek alapvetően azonos eljárásokkal rendelkeznek, és esetleg még azt is képesek felismerni, hogy milyen típusú akkumulátor van csatlakoztatva. Egy adaptív vezérlés a töltési viselkedés során az aktuális energiafogyasztást is figyelembe veszi.

Tömeges

Tömeges Az állandó árammal történő töltés az akkumulátor abszorpciós feszültségének eléréséig.

Abszorpció

Abszorpció a töltési folyamat folytatása csökkenő árammal, de állandó (abszorpciós) feszültséggel, legfeljebb 4 órán keresztül.

Úszás

Úszás a töltés 24 órán át tart, legfeljebb 14 V-os csökkenő feszültséggel, amelyet egy egyórás abszorpciós fázis követ.

Tárolás

Tárolás az egyórás abszorpciós fázist követi, és akár egy hétig 14 V-on tartja a feszültséget.

Ólomsavas akkumulátor

Először is különbséget kell tenni aszerint, hogy az ólom-sav akkumulátor ciklikusan működik-e, mint a járművekben, vagy - mint a vészhelyzeti áramellátásban - készenléti üzemmódban működik, és állandóan töltik, hogy kompenzálja az önkisülést.

A ciklikusan használt ólom-sav akkumulátorok töltési folyamata három szakaszra oszlik:

• Töltés állandó árammal akár 16 órán át 2,45 ... 2,5 V-ig cellánként
• Töltés állandó 2,3 ... 2,35 V és folyamatosan csökkenő árammal akár 8 órán keresztül
• Gyorstöltés 2,275 V-os cellánkénti feszültséggel és szintén csökkenő árammal

A végső kisütési feszültség, amely a mélykisülés szinonimája, cellánként 1,8 V, azaz 1,8 x 6 = 10,8 V. Ha a feszültség ez alá a szint alá csökken, az akkumulátor maradandóan károsodhat, és használhatatlanná válhat.

Gélsavas akkumulátor

A töltési eljárás megegyezik az előzővel, de a töltési feszültségek eltérőek.

2,35 .. 2,4 V, 12 V-os akkumulátor esetén 14,1 ... 14,4 V a karbantartási és a töltés végi feszültség értékei.

Míg az ólom-sav akkumulátorok jól tűrik a töltés végfeszültségének túllépését, a zselés akkumulátorok ezt rendkívül rosszul viselik, és gyorsan leállnak.

AGM akkumulátor

Az AGM akkumulátorok a töltési/kisütési folyamat és a feszültségértékek, valamint a töltés végi feszültség túllépése tekintetében ugyanúgy viselkednek, mint a zselés akkumulátorok.

Lítium / LiFePo4 akkumulátor

A 12 V-os lítium / LifePo4 akkumulátorok hat helyett négy cellából állnak. Ez azt jelenti, hogy a cellafeszültség 3,2 V, a végső kisütési feszültség 2,8 V, a töltési feszültség pedig 3,5 ... 3,6 V, ideális esetben 3,55 V.

Csak azonos kialakítású és kapacitású akkumulátorok kapcsolhatók össze akkumulátorcsomagokban.

BMS

A BMS a Battery Management System felcímkézve. A mélykisülés, például túltöltés, túlfeszültség, rövidzárlat vagy 0 °C alatti hőmérsékleten történő töltési kísérletek elleni védelemre szolgál.

A BMS beépített vagy csatlakoztatható Bluetooth-egységet tartalmaz, amelyen keresztül a mobiltelefonon vagy táblagépen lévő megfelelő alkalmazással lehet kapcsolatot létesíteni, és az összes releváns mérési adatot megjeleníteni és bizonyos esetekben konfigurálni.

A kijelzőt azonban bizonyos fokú "óvatossággal" kell értelmezni, mivel a megjelenített kapacitásadatok számított, nem pedig mért értékek. Egy LiFePo4 akkumulátor feszültséggörbéje 25 és 95% között szinte lineáris, és csak ezen a 70% töltöttségi állapotkülönbségen belül mutat körülbelül 0,05V-os feszültségkülönbséget.

A BMS folyamatosan alacsony áramot vesz fel az akkumulátorból, ezért hosszú távon fennáll az akkumulátor lemerülésének veszélye. Ezért ajánlott az akkumulátort legkésőbb hat hónapos tárolás után teljesen feltölteni, ha nem használják.

A töltő nem tölt

Ha a BMS alulfeszültség miatt kikapcsolt, ez a csatlakoztatott töltőn keresztül a töltési funkciót is kikapcsolhatja, mivel egyes töltők minimális feszültséget igényelnek a töltési üzemmódba lépéshez.
A töltési lehetőség újraaktiválásának legegyszerűbb módja, ha 14 V-nál nagyobb feszültséget kapcsol be, például a generátoron keresztül. Tehát: Indítsa be a motort, a generátor 14,5 V körüli feszültséget szolgáltat, és így kikapcsolja a BMS kikapcsolását. Ezután a motor ismét leállítható, és a csatlakoztatott töltő a szokásos módon folytatja a töltést.

Kiegyensúlyozó

Az akkumulátorok több egyedi cellából állnak. Ezek sorba vannak kapcsolva, és adják össze az akkumulátor névleges feszültségét. Feltételezzük, hogy az összes cellát egyformán töltik és ürítik. Mivel ez nem így van, ezért az akkumulátor összes celláját időszakosan párhuzamosan kell kapcsolni, várni kell egy kicsit, amíg a cellák feszültsége kiegyenlítődik, majd vissza kell állítani a soros kapcsolást.

Egy aktív kiegyenlítő képes automatikusan elvégezni ezt a folyamatot, de anélkül, hogy a cellákat soros kapcsolatról párhuzamos kapcsolatra helyezné át.
A balancer az akkumulátor egyes celláinak pozitív és negatív pólusaihoz csatlakozik, méri az adott cella feszültségét, majd automatikusan úgy dönt, hogy az energiát egy teltebb cellából egy gyengébb cellába helyezi át.

A kiegyenlítő tehát kiegészíti a BMS-t ezzel a kiegyenlítő funkcióval, de nem helyettesíti azt!