Тяговые аккумуляторные батареи для автомобилей
Обзор тяговых аккумуляторов, их виды и характеристики
Тяговые аккумуляторы нельзя отнести к какому-то определённому типу. Наоборот, к этой группе относятся некоторые свинцово-кислотные, щелочные и литиевые АКБ. Все они объединены в группу тяговых по своему назначению. Их работа заключается в обеспечении электроэнергией электромотора различных транспортных средств, механизмов и приспособлений. В этой статье мы рассмотрим особенности тяговых аккумуляторных батарей, разновидности и некоторые примеры таких моделей.
Особенности тяговых АКБ
Основным отличием тяговых аккумуляторов от привычных нам автомобильных стартерных батарей является их режим работы. Если стартерный аккумулятор отдаёт высокий пусковой ток только при запуске двигателя, то тяговая АКБ обеспечивает электромотор током в течение всего времени его работы. Проще говоря, тяговые аккумуляторные батареи работают в постоянном режиме заряд-разряд. Стартерные же, отдав ток при запуске, затем заряжаются от генератора работающего двигателя.
Из сказанного можно сделать вывод, что стартерные автомобильные аккумуляторы не могут использоваться в роли тяговых. Для них чувствителен глубокий разряд, поскольку после него они теряют часть своей ёмкости. А вот некоторые разновидности тяговых АКБ вполне могут использоваться в роли стартерных. Мы рассмотрим их ниже.
Вернуться к содержанию
Виды тяговых аккумуляторных батарей
Для лучшего понимания тяговые аккумуляторы можно классифицировать по их типам. Существуют:
Свинцово-кислотные
Можно выделить три разновидности свинцовых батарей.
Аккумуляторные батареи свинцово-кислотного типа WET наименее приспособлены для использования в качестве тяговых. Однако есть ряд производителей, которые выпускают такие модели для использования на погрузчиках и другой складской технике на электротяге. Они также применяются в роли АКБ в системах резервного и аварийного питания, промышленном оборудовании и т. п. Хотя эти уже относятся к группе стационарных по своему назначению. Основное же назначение батарей WET – это стартерные аккумуляторы для автомобиля.
Технология производства тяговых свинцово-кислотных АКБ отличается от стартерных. Они выпускаются по панцирной технологии. Название пошло от панцирной сетки, которой окружён положительный электрод. Её назначение в следующем:
Первые два похожи по своим характеристикам. Разница в том, что PzS выполнен в соответствии с требованиями стандарта DIN (Германия), PzB удовлетворяет положениям британского стандарта BS. Модели PzV в роли электролита имеют гелевый наполнитель.
Плюсы использования Pb батарей в роли тяговых.
Для погрузчиков свинцово-кислотные тяговые аккумуляторы поставляются в виде сборок. Конструктивно они состоят из аккумуляторных элементов с номинальным напряжением 2 вольта (в процесс работы меняется в интервале 1,86─2,65 вольта). Элементы объединены в сборки с номиналом 24 и 48 вольт. Срок службы примерно 1,2─1,5 тысячи циклов.
Вернуться к содержанию
AGM и GEL
Аккумуляторные батареи AGM и GEL имеет смысл рассмотреть вместе, поскольку они имеют близкие эксплуатационные характеристики. Различия в устройстве связаны с тем, в каком состоянии находится электролит: в стекловолокне (AGM) и в виде геля (GEL).
Это как раз те АКБ, которые успешно работают в роли тяговых и стартерных. Они используются на автомобилях с системой «Старт-Стоп» и с большим числом потребителей тока на борту. Широко используются гелевые аккумуляторы в различных источниках бесперебойного питания, серверном и коммуникационном оборудовании. Легко и без последствий переносят глубокий разряд.
Ещё одной сферой применения этих батарей являются гелиосистемы. Благодаря устойчивости к циклированию, гелевые аккумуляторы накапливают энергию от солнечных панелей днём и отдают её ночью или в пасмурный день.
В складской технике также можно встретить AGM и GEL аккумуляторы, но там они не получили широкого распространения. Это объясняется высокой стоимостью. Для обеспечения питания электромобилей они также не подходят.
Вернуться к содержанию
Щелочные
Это наиболее распространённый вид тяговых аккумуляторов. По своей конструкции они похожи на свинцово-кислотные тяговые батареи. Они поставляются в сборках из отдельных Ni-Cd или Ni-MH аккумуляторных элементов. Используются элементы ламельного типа. Номинальное напряжение полностью заряженного элемента около 1,45 вольта при разомкнутой цепи. Рабочее напряжение составляет 1,25 вольта. Соединяя их, получают необходимое напряжение на выходе.
К минусам следует отнести следующее.
Литиевые
Литиевые аккумуляторные батареи можно разделить на литий─ионные и литий─полимерные. В роли тяговых нашли применение некоторые разновидности литий─ионных АКБ. В частности, используются модели LiFePO4 и ряд других. Литиевые тяговые батареи постоянно совершенствуются для использования в электромобилях. Именно они стали использоваться для питания силовых агрегатов в электромобилях и автомобилях с гибридными двигателями.
Среди плюсов Li─Ion в роли тяговых батарей можно назвать следующие.
К минусам можно отнести.
Ещё не так давно литий─ионные АКБ имели ряд ограничений для использования на электромобилях. Однако сейчас большинство этих проблем решено благодаря разработке новых модификаций этих батарей. И производители постепенно переходят на массовое производство.
Можно также отметить использование литиевых АКБ для питания электромоторов различных летающих гаджетов типа квадрокоптеров, дронов и т. п.
Вернуться к содержанию
Прочие
В роли тяговых на сегодняшний день используются только вышеперечисленные типы аккумуляторных батарей.
К прочим в основном относятся те, что сейчас находятся в стадии разработки. В основном это различные модификации литий─ионных АКБ. Специалисты разрабатывают новые химические соединения для увеличения ёмкости, уменьшения размеров и веса, а также увеличения скорости зарядки.
В Японии, например, работают над заменой лития натрием в Li─Ion аккумуляторах, поскольку последний более распространён в природе. Некоторое время назад было много шума по поводу графеновых аккумуляторов. Однако пока нет коммерческих образцов и не налажено массовое производство.
Примеры моделей тяговых АКБ
Рассматривать модели тяговых АКБ для автомобилей, скутеров или моторных лодок в рамках этой статьи не имеет смысла. На сайте не раз были обзоры производителей аккумуляторов, где были представлены такие модели. Поэтому рассмотрим, какие тяговые аккумуляторные батареи предлагают некоторые отечественные предприятия для складской техники.
Ниже приведены примеры тяговых аккумуляторов, выпускаемых тремя отечественными предприятиями.
Тюменский аккумуляторный завод
В группе тяговых аккумуляторных батарей предлагаются следующие модели.
Курские аккумуляторы
Курское предприятие предлагает следующие тяговые АКБ.
Великолукский аккумуляторный завод
Здесь тяговые батареи представлены в серии FL/FH.
Особенности тяговых аккумуляторов: в чём их отличие от обычных
О существовании т. н. тяговых аккумуляторов наверняка слышал каждый автомобилист. А вот для чего они придуманы, а также чем, собственно, отличаются от аккумуляторов обычных, знает, как ни странно, далеко не каждый водитель. Между тем, такие знания могли бы многим помочь на практике.
Поэтому главная цель данного материала – дать широкому кругу наших уважаемых читателей, независимо от их водительского стажа, важную информацию о современных тяговых аккумуляторах. В частности, будут рассмотрены их устройство, главные виды, сфера применения, критерии подбора при покупке таких АКБ и основные правила их эксплуатации.
Особенности тяговых АКБ
Принцип работы обычных автомобильных аккумуляторов понятен: с их помощью запускают мотор. Для этого на стартер подаётся энергетический толчок, в результате чего начинает работать маховик и запускается двигатель. С учётом этой функциональной особенности такие аккумуляторы названы стартерными. При запуске авто они дают возможность создать «пусковой» ток очень большой величины: от 250 до 1000 Ампер.
У таких АКБ, как известно, есть одна проблемная особенность. Так, они весьма чувствительны к глубокому разряду. Разряжать их ниже показателя напряжения в 10 Вольт специалисты настойчиво не советуют, поскольку нескольких таких разрядок вполне достаточно, чтобы стартовый аккумулятор перестал работать в полную мощность и стал, по сути, бесполезным.
Параллельно с такими АКБ на транспорте (и не только!) широко используют батареи иного назначения – тяговые. Такие батареи – совершенно иного формата, не обладающие высокими пусковыми токами. Это значит, что они могут отдавать какую-то энергию в течение длительного времени, разряжаясь порой почти к нулю.
Обслуживание тяговых аккумуляторов незаменимо там, где нужно обеспечить долгое, постоянное питание. В силу своей специфики они способны работать целыми днями! Помимо того, они ценны также тем, что очень устойчивы к высоким и низким температурам, не переставая действовать даже при 30 градусных морозах и жаре в плюс 50-60 градусов. Долгое время необслуживаемые АКБ (к примеру, несколько недель простоявшие без дела), в отличие от стартовых, практически не теряют своих способностей.
Устройство: в чем сходство и различие
Ключевое отличие тягового аккумулятора от стартерного заключается в его функциональных параметрах. По напряжению они имеют диапазон от 2 до 24 Вольт, а по силе тока – от 30 до 300 Ампер, хотя верхний показатель может быть и выше. По своему строению они почти не отличаются от стандартных АКБ: у них тоже есть минусовые и плюсовые пластины, их тоже заливают электролитом, хранят в пластиковом корпусе. Но есть и отличия:
Виды тяговых аккумуляторных батарей
Современная отечественная и зарубежная промышленность выпускает для потребителей разные типы тяговых аккумуляторов. По технологии, это щелочные батареи и кислотные. Последние представляют собой, по сути, свинцово-кислотные форматы, так как в них используют свинец и электролит на серной кислоте.
В щелочных применяют никель-железные пластины, на заливку которых идёт специальный раствор щелочи. Их считают очень надёжными даже в самые большие морозы, однако цена таких аккумуляторов в несколько раз превышает стоимость свинцовых, а их зарядка сопровождается едким паром. В силу этого экологического аспекта сфера их применения сейчас немного уже, чем её демонстрируют прочие батареи.
В последнее время входят в моду тяговые аккумуляторы, которые основаны на новых технологиях AGM и GEL. Они отличаются компактность, высокой энергичностью, а также, увы, огромной ценой.
Современная промышленность продолжает всячески совершенствовать такие АКБ. По мнению экспертов, уже в ближайшие десятилетия на первый план по своей надежности, эффективности и доступной цене уверенно выдвинутся литиевые аккумуляторы.
Сфера применения
В наши дни наблюдается широкое применение тяговых аккумуляторов в разных сферах жизни. Их с одинаковой эффективностью используют не только в автомобилях, но и многих касательных к ним областях техники. Например, в рыбачьих лодках, во время охоты, для передвижения электрокаров и прочих малогабаритных погрузчиков. Весьма эффективно также они зарекомендовали себя как незаменимое подспорье для альтернативных источников энергии – солнечных панелей, электрогенераторов и проч.
Критерии выбора тяговых аккумуляторов
Многие водители интересуются, как выбрать тяговый аккумулятор. Прежде всего, надо чётко определить, для чего он будет использоваться. Если это решено, лучше непременно принять во внимание рекомендации специалистов или тех профессионалов, которые сами применяют такие АКБ на практике и хорошо знают все их особенности.
Также лучше заранее просмотреть через интернет или специальные профильные издания рейтинг аккумуляторов тягового формата. В самом магазине следует внимательно ознакомиться с прилагаемой к каждому тяговому аккумулятору инструкцией, обратив особенное внимание на его:
Правила эксплуатации тяговых аккумуляторов
Основные правила хранения и эксплуатации тяговых АКБ практически такие же, что и для обычных аккумуляторов. Если действовать по испытанному принципу «Береженого и Бог бережет», обеспечив им нормальный уход и постоянную профилактику, такие тяговые аккумуляторы способны успешно действовать многие годы.
Можно ли тяговый аккумулятор использовать вместо стартерного
Такой вопрос от автомобилистов приходится слышать едва ли чаще других. И это понятно, поскольку тяговый аккумулятор имеет, в сравнении со стартовым, ряд важных достоинств и преимуществ. Их, скажем, можно хранить длительное время без эксплуатации, совершенно не опасаясь, что они разрядятся и выйдут их строя (что особенно привлекает водителей).
Специалисты утверждают, что использовать тяговый аккумулятор вместо стартерного гипотетически можно. Запустить с его помощью двигатель удастся не всегда из-за намного меньшей энергии: силы тока для запуска мотора у них, скорее всего, не хватит. А если в ход пойдет мощный тяговый аккумулятор с необходимой силой тока в 300 Ампер, то он в силу своих габаритов просто не поместится под капотом автомобиля.
Тяговые аккумуляторы для электромобилей
Ключевые функциональные отличия тягового аккумулятора от «стартерно-осветительно-зажигательного» состоят в том, что он предназначен для питания в течение продолжительного периода времени, а также способен выдержать большое количество циклов заряда-разряда. Батареи для электромобилей характеризуются относительно высоким отношением мощности к весу и энергетической плотностью (количеством энергии на единицу объёма) ; более легкие батареи уменьшают вес автомобиля и улучшают его работу. По сравнению с жидким топливом большинство современных тяговых аккумуляторов имеют значительно более низкую удельную энергию (количество энергии на единицу массы), что сильно влияет на запас хода электромобилей. Батарея составляет значительную стоимость электрического транспортного средства, что, в отличие от автомобилей на ископаемом топливе, сильно влияет на единицу запаса хода. С 2018 года несколько электромобилей с более чем 500 км запаса хода, таких как Tesla Model S, в большинстве стран можно считать скорее роскошью, нежели средством передвижения.
Вы можете посмотреть видео, в котором автор разбирает тяговую аккумуляторную батарею Tesla Model S:
Какие аккумуляторы используются в электромобилях
Свинцово-кислотный
Свинцово-кислотные батареи в EV являются значительной (25-50%) частью конечной массы транспортного средства. Как и все батареи, они имеют значительно меньшую удельную энергию, чем нефтяные топлива. Хотя разница не настолько экстремальна, как кажется на первый взгляд, из-за более легкого привода в EV. Эффективность (70-75%) и емкость для хранения кислотной батареи с глубоким циклом снижаются при более низких температурах, а отвод энергии для работы нагревательной катушки снижает эффективность и запас хода до 40%.
Свинцово-кислотные аккумуляторы приводили в действие такие ранние современные EV, как оригинальные версии General Motors EV1 и Toyota RAV4 EV.
Никель-металлгидридный
Натрий никель-хлоридный
Еще их называют ZEBRA (Zeolite Battery Research Africa). Эти батареи используют в качестве электролита расплавленный хлоралюминат натрия (NaAlCl4). Эта химия также иногда упоминается как «горячая соль». Относительно зрелая технология, батарея Zebra имеет удельную энергию 120 Вт/кг и разумное последовательное сопротивление. Поскольку аккумулятор необходимо нагревать для использования, холодная погода не оказывает сильного влияния на его работу, за исключением увеличения расходов на отопление. Они использовались в нескольких EV. Зебры могут использоваться несколько тысяч циклов заряда и нетоксичны. Недостатки батареи Zebra включают плохое соотношение мощности к веу (
Батареи Zebra использовались в коммерческом автомобиле Modec с момента его ввода в производство в 2006 году.
Литий-ионный
Литий-ионные (Li-ion и аналогичные литий-полимерные Li-pol) батареи, широко известные благодаря их использованию в ноутбуках, телефонах и другой электронике, доминируют в самой самом современном электромобилестроении. Эта технология позволяет создвать аккумуляторные ячейки с впечатляющей удельной энергией 200+ Втч/кг и хорошей удельной мощностью и эффективностью заряда/разряда от 80 до 90%. Недостатки традиционных литиево-ионных аккумуляторов включают короткие циклы (от нескольких сотен до нескольких тысяч циклов заряда) и значительную потерю емкости с возрастом. Катод также несколько токсичен. Кроме того, традиционные литиево-ионные аккумуляторы могут представлять угрозу пожарной безопасности, если они проколоты или заряжены ненадлежащим образом. Зрелость этой технологии умеренная. Tesla Roadster (2008) использует традиционные литий-ионные ячейки, используемые в ноутбуках, которые могут быть заменены по отдельности по мере необходимости.
Большинство других EV используют новые вариации на литий-ионную тему, которые приносят в жертву часть энергии и удельную мощность для обеспечения огнестойкости, экологичности, очень быстрых зарядов (всего несколько минут) и очень длинных сроков жизни. Было показано, что эти варианты (фосфаты, титанаты и т.д.) имеют гораздо более продолжительный срок службы.
Стоимость батареи
С каждым годом производство аккумуляторов для электромобилей наращивается. Вследствие этого, а также развивающихся технологий стоимость кВт/ч обходится всё меньше и меньше. Согласно исследованию, опубликованному Bloomberg New Energy Finance (BNEF) в феврале 2016 года, цены на тяговые аккумуляторы упали на 65% с 2010 года, из них на 35% только в 2015 году, достигнув 350 долларов США за кВт/ч. В исследовании делается вывод о том, что стоимость батареи стоит на пути к тому, чтобы электромобили без государственных субсидий (существующих на данный момент в Европе и США) были такими же доступными, как автомобили с двигателями внутреннего сгорания к 2022 году.
Где и почем купить аккумуляторы в России
Долговечность батареи
Как падает емкость аккумулятора
Сколько нужно заряжать аккумулятор
У исследователей из Сингапура в 2014 году был разработан аккумулятор, который можно заряжать за 2 минуты до 70 процентов. Батареи полагаются на литий-ионную технологию. Однако анод и отрицательный полюс в той батарее состоят не из графита, а их геля диоксида титана. Гель значительно ускоряет химическую реакцию, обеспечивая тем самым более быструю зарядку.
Запас хода
Поиск экономического баланса между производительностью, емкостью аккумулятора и весом, а также типом батареи и ее стоимостью зависит и от каждого производителя электрокара.
При использовании системы переменного тока или системы постоянного постоянного тока рекуперативное торможение может продлевать запас до 50% при экстремальных условиях движения без полной остановки. В противном случае, запас хода увеличивается примерно на 10-15% при городском вождении и совсем не увеличивается на шоссе.
EV (включая автобусы и грузовики) могут использовать прицепы и прицепы- толкатели с батареями, чтобы продлить запас хода, если это необходимо, без дополнительного веса при нормальной эксплуатации на коротких расстояниях. Разряженные аккумуляторные прицепы могут быть заменены заряженными на маршруте.
Такие BEV могут стать гибридными автомобилями в зависимости от типа транспорта и типа автомобилей и трансмиссии.
Вы можете понять, как используются и располагаются АКБ в электрокаре по видео:
Тяговые аккумуляторы.
Наиболее распространены свинцово-кислотные батареи, которые делятся на несколько видов:
Жидкостные (WET). Технология батарей с использованием жидкого электролита, за уровнем которого необходимо постоянно следить. Батареи огнеопасны и взрывоопасны, эксплуатировать их в жилых и невентилируемых помещениях запрещено. В качестве плюсов можно назвать невысокую цену, большое – до 1000 – количество циклов заряд/разряд и возможность работы на сильном морозе.
Электролит в стекловолокне (AGM). Впервые такие батареи были созданы в 70-х годах прошлого века. Особенность состоит в том, что электролит в них абсорбирован в ткань стекловолокна и не находится в текучем состоянии. АКБ не нужно обслуживать, они не выделяют ядовитых газов и могут работать при температуре до – 30 градусов Цельсия. Устойчивы к вибрации, могут работать в любом положении (кроме «вверх ногами»). Большим минусом является маленький циклический ресурс (до 400 циклов) и выход из строя в случае глубокого разряда.
Гелевые (GEL). Наиболее прогрессивная технология изготовления аккумуляторов. В них электролит имеет гелевую консистенцию. Их можно разряжать без боязни вывести из строя АКБ, они способны выдерживать более 700 циклов при постоянном разряде батареи до 80% её ёмкости, чего от AGM батарей добиться невозможно. К небольшим минусам можно отнести только высокие требования к качеству зарядного устройства и дороговизну самих АКБ. Но если пересчитать стоимость с учетом срока эксплуатации (количества циклов использования), GEL-батарея станет одной из самых дешевых покупок.
Существуют также графеновые АКБ, изготовленные с применением нанотехнологий и новейших материалов. Они имеют улучшенные потребительские свойства, однако в продаже не распространены.
КРИТЕРИИ ВЫБОРА ТЯГОВОГО АККУМУЛЯТОРА.
При выборе батареи для питания электродвигателей важно обратить внимание на четыре параметра:
1. ЕМКОСТЬ АККУМУЛЯТОРА.
Измеряется в ампер/часах. Показывает, какое количество энергии может быть отдано устройством при эксплуатации. В течение срока службы тягового аккумулятора его емкость изменяется: в начале срока службы она возрастает, так как происходит разработка активной массы пластин. В процессе эксплуатации емкость постепенно уменьшается из-за устаревания активной массы пластин.
С повышением температуры окружающей среды емкость АКБ растет, но уменьшается срок их службы. Это происходит потому, что, при повышении температуры электролит легче проникает в поры активной массы, так как уменьшается его вязкость и увеличивается внутреннее сопротивление. При низких же температурах емкость АКБ уменьшается.
2. КОЛИЧЕСТВО ЦИКЛОВ (ЦИКЛИЧЕСКИЙ РЕСУРС).
WET (устройства с жидким электролитом внутри) выдерживают до 1000 циклов глубокого заряда/разряда, но требуют технического обслуживания и заряжания в специальном сертифицированном помещении с эффективным проветриванием.
GEL – оптимальный выбор для тяговых аккумуляторов. Выдерживают более 700 циклов зарядки с возможностью глубокого (до 80% емкости) разряда.
3. РЕПУТАЦИЯ КОМПАНИИ-ПРОИЗВОДИТЕЛЯ.
4. ЦЕНА АККУМУЛЯТОРА.
Срок службы тягового аккумулятора напрямую зависит от соблюдения правил его эксплуатации. В статье по ссылке мы перечислили 8 простых правил, соблюдение которых обеспечит долгую и эффективную работу дорогого изделия: «ПРАВИЛА ЭКСПЛУАТАЦИИ ТЯГОВЫХ АККУМУЛЯТОРОВ»
Хотите приобрести тяговые АКБ? Обращайтесь в компанию «ПрофАКБ». Наши консультанты помогут вам выбрать нужные батареи, оформят покупку и организуют их доставку по указанному вами адресу. Мы продаем только качественные аккумуляторы от надежных производителей и не торгуем «ширпотребом», который предлагают вам под видном надежных АКБ из-за раскрученности того или иного бренда у нас в стране.
Интернет-магазин
Интернет-магазин
ОСТАВИТЬ ЗАЯВКУ
Оставьте заявку и наш специалист свяжется с Вами в ближайшее время!
Спасибо!
Наш специалист свяжется с Вами в ближайшее время!