01598 напряжение тяговой аккумуляторной батареи

Особенности тяговых аккумуляторов глубокого разряда

Электрический аккумулятор (далее «аккумулятор», лат. accumulator, что означает собиратель, стяжатель, накопитель) – устройство для периодического накопления электрической энергии от химической реакции, и передачи её устройству-потребителю. Работоспособность аккумулятора восстанавливается электрическим током, противоположным току разряда. Аккумуляторы, соединённые последовательно, образуют аккумуляторную батарею (АКБ).

Первый аккумулятор создан немецким химиком И.В. Риттером (1776 – 1810). 21 век впечатляет разнообразием этих устройств, от миниатюрных батарей к бытовым устройствам до гигантских хранилищ энергии. Так, компания Tesla построила в Калифорнии хранилище на 80 МВт*часов, которое обеспечивает 4-часовой запас электроэнергии для 15 тысяч домов и готова построить в Австралии хранилище на 100 МВт*часов.

Зарядка тягового аккумулятора

Как заряжать тяговые аккумуляторы
Зарядные устройства используют разные технологии и алгоритмы, отличаются мощностью и размерами, но имеют общий принцип работы — аккумуляторы заряжаются потому, что напряжение на выходе с зарядного устройства выше, чем напряжение на клеммах аккумулятора. Разница напряжений заставляет ток течь от источника (зарядного устройства) к нагрузке (аккумуляторной батарее).

Зарядка тяговых аккумуляторов отличается от зарядки стартовых или автомобильных батарей. Чтобы зарядить 12-вольтовую аккумуляторную батарею зарядное устройство должно обеспечить напряжение не менее 14 вольт. Однако если напряжение превысит 15 вольт, то аккумулятор перегреется, в нем начнется газообразование, испарение электролита и деформация пластин.

Читайте также: Лодочные аккумуляторы морской серии для лодочных моторов

Зарядка тягового аккумулятора

Аккумуляторы заряжаются и разряжаются благодаря диффузии – процессу проникновения ионов в активный материал пластин. Диффузия протекает медленно, начинается на поверхности пластины, а затем распространяется вглубь ее активного материала.

На левом графике — зависимость тока, поглощаемого аккумулятором в зависимости от состояния его разряда. На правом графике — ток, получаемый аккумулятором в зависимости от напряжения зарядки

Во время разряда пластины тягового аккумулятора поглощают кислоту из электролита и на них образуется сульфат свинца. Количество электролита в ячейке остается прежним, однако содержание кислоты в нем уменьшается.

При зарядке процесс идет в обратном направлении. Кислота выделяется на обеих пластинах — положительная превращается в оксид свинца, а отрицательная в пористый, похожий на губку свинец. После того, как аккумулятор зарядится, получаемая им электрическая энергия перестает трансформироваться в химическую, а тратится на разложение воды на водород и кислород.

Чтобы диффузии произошла не только на поверхности, но и распространилась вглубь толстых пластин тяговых аккумуляторов, их заряжают в несколько стадий. Эта общепринятая в настоящее время технология заряда основана на способности батарей абсорбировать разный по силе ток в зависимости от состояния заряда.

Стадия насыщения

Кривые изменения тока и напряжения при зарядке тяговых аккумуляторов в три стадии

Первый этап трехступенчатой зарядки –фаза насыщения. Аккумулятор заряжается быстро, выходной ток зарядного устройства максимальный, а напряжение на аккумуляторе зависит от степени разряда батареи. Продолжительность этапа насыщения определяется отношением емкости, которую требуется восстановить, к току зарядки.

Ток заряда во время первого этапа составляет 10 – 100 % от емкости аккумулятора и зависит от типа аккумуляторной батареи. Тяговый аккумулятор воспринимает такой ток до тех пор, пока не достигнет первого контрольного напряжения зарядки и не зарядится до 80% емкости. После этого, его способность усваивать ток резко уменьшается. Это первое контрольное напряжение называется напряжением абсорбции, а следующий этап зарядки – фазой абсорбции.

Во время первой стадии аккумулятору за короткое время передается большое количество энергии, этот этап зарядки очень эффективен и приносит тяговому аккумулятору 75-80% его емкости.

Стадия поглощения

Стадия абсорбции протекает при напряжении, достигнутом в конце первого этапа зарядки, а аккумулятор потребляет только то количество тока, которое может усвоить при этом напряжении. Ток непрерывно уменьшается, до тех пор, пока аккумулятор не достигнет состояния полной зарядки.

Зарядка и разряд аккумулятора — это процесс диффузии внутри батареи. Когда аккумулятор быстро, но не глубоко разряжается, диффузия не распространяется вглубь активного материала аккумуляторных пластин и химические реакции протекают только на их поверхности. После неглубокого разряда вторая фаза зарядки может быть короткой или совсем отсутствовать. Однако при длительном и глубоком разряде требуется продолжительный этап абсорбции.

Читайте также: Как сделать гидрокрыло на лодочный мотор своими руками

Стадия абсорбции – это компромисс между высоким напряжением и временем зарядки. Во время нее аккумулятор получает оставшиеся 20-25 процентов энергии и считается заряженным, когда при постоянном напряжении потребляемый ток опускается до 2 процентов емкости.

Очистка

• Убедитесь, что все защитные колпачки надежно закреплены на аккумуляторе.
• Очистите верхнюю поверхность аккумулятора, клеммы и соединения при помощи ветоши или щетки и раствора пищевой соды и воды. Запрещается допускать попадание чистящего раствора внутрь аккумулятора.
• Ополосните водой и высушите чистой ветошью.
• Нанесите тонкий слой технического вазелина или средства для защиты клемм, которое можно приобрести у местного поставщика аккумуляторов.
• Содержите территорию вокруг аккумуляторов в чистоте и сухости.

Чем и как заряжать тяговые аккумуляторы для лодочных электромоторов – подробно о главном.

Тяговые аккумуляторные батареи успешно используются для питания лодочных электромоторов и другого бортового оборудования. Такие устройства способны обеспечивать непрерывное движение лодки или катера на электротяге. Они имеют герметичный корпус и высокую степень защиты от разгерметизации, устойчивы к вибрации, механическим воздействиям и температурным перепадам.

Лучшими эксплуатационными характеристиками обладают литиевые тяговые АКБ. Они:

1. примерно на 70% легче, чем AGM и гелевые аналоги;
2. имеют минимальный саморазряд;
3. надежны в использовании;
4. обладают высоким КПД;
5. имеют эксплуатационный ресурс до 2000–3000 циклов заряда-разряда;
6. быстро заряжаются;
7. работают в температурном диапазоне от -20 до +60°С.

Не зря на борту всех спортивных и профессиональных лодок, яхт и парусников сегодня стоят именно литиевые тяговые АКБ.

Но нарушение правил эксплуатации и хранения аккумуляторных батарей приводит к сокращению их эксплуатационного ресурса. В частности, негативно влияет на состояние АКБ ее глубокий разряд. Чтобы продлить срок службы батареи, желательно не разряжать ее ниже 90% от общей емкости, в крайних случаях – до 95%, не оставлять надолго в разряженном состоянии, а лучше – подзаряжать до 50% емкости после каждого применения. Это поможет продлить эксплуатационный ресурс батареи и избежать проблем при ее эксплуатации. Поэтому важно знать, как правильно заряжать тяговый аккумулятор для электромотора лодки или катера, и четко соблюдать эти правила.

Маркировка

Различают следующие типы маркировки:

• PzS, OPzS. Мало обслуживаемые тяговые АКБ, положительные решетки которых имеют специальную оплетку (панцирь). Назначение панциря предотвращать осыпание активной составляющей электрода.
• PzV, OPzV. Также панцирные плюсовые решетки, но вместо жидкого электролита используется желеобразный (GEL).
• Жидкий электролит (вода, серная кислота), поверхностный принцип токоотвода. Отличительная особенность – поверхность положительных электродов в 10 и более раз превосходит стандартные аналоги. Обладают огромной емкостью (более 2000 Ah) и максимальным, как для современных АКБ, сроком службы (больше 25-и лет).
• Аккумуляторы с сетчатыми стрежневыми плюсовыми пластинами;
• Пластины такие же, как и в предыдущем случае, а сама тяговая батарея необслуживаемая герметизированная с желеобразным электролитом.
• P Батареи с такой маркировкой оснащены пластинами из чистого свинца, токоотводящая поверхность максимальна.
• OP. В аккумуляторе применен жидкий электролит (водный раствор серной кислоты).

Методы зарядки лодочных тяговых АКБ

Можно выделить несколько вариантов эксплуатации и зарядки LiFePO 4 тяговых АКБ:

1. Неоптимальный или «Полный бак всегда лучше». Пользователи держат АКБ всегда полностью заряженным. После использования АКБ всегда заряжают его yf 100%. Держат его по долгу на зарядке стараясь идеально «отбалансировать». Ответ: такой метод использования приводит к частым перезарядам аккумуляторов и к хранении вдалеке от рекомендуемых производителями состояния хранения – SOC – 50%.
2. Смешанный режим использования с эксплуатацией АКБ в границах заряда 10-95%, хранении в SOC 50% и периодическом заряде до 100% для балансировки параллелей АКБ. В данном случае АКБ подзаряжается каждый раз перед использованием. Такой метод использования и зарядки на данный момент наиболее прогрессивный и позволяет значительно продлить ресурс батареи.
3. Ленивый. АКБ хранится разряженной после использования, потом, перед эксплуатацией заряжается большими токами. Влажные и холодные условия хранения. Зарядка при отрицательных температурах. Все это отрицательно сказывается на батарее и ее ресурсе.

Правила зарядки лодочных тяговых АКБ

При выборе, как заряжать тяговые аккумуляторы для лодочных электромоторов , нужно учесть где вы будете заряжать АКБ. С LiFePO 4 это проще, можно легко вынуть батарею из лодки и отнести в место зарядки одному. Также надо определить интенсивность зарядки. Если используется тяговая АКБ 40-100 Ампер-час, можно воспользоваться портативным ЗУ с током заряда до 10 А и зарядка будет завершена за 4-10 часов.

При отсутствии на лодке или другом судне закрытых отсеков необходимо применять полностью водонепроницаемые ЗУ с категорией защиты IP67 или IP68. Используемые зарядные устройства должны предназначаться для конкретного типа АКБ, в противном случае они могут подавать неподходящие значения тока и нанести лодочной батарее существенный вред.

Отличие от стартерных

Главное отличие тяговых аккумуляторов от стартерных моделей заключается в строении токоотводящих пластин электрода. В пусковых батареях они тонкие, но их много. Большая поверхностная площадь позволяет быстро отдать много тока, что важно при пуске двигателя. В тяговых аккумуляторах, напротив – пластины более крупные и заметно толще.

В результате реакция серной кислоты и рабочего состава пластин протекает медленнее, из-за чего нет возможности отдать много тока сразу, но длительность процессов, образующих ток, несопоставимо дольше, чем у батарей с тонкими решетками. Массивные пластины, помимо продолжительных электрохимических реакций, имеют гораздо больший срок службы, они менее подвержены износу и сульфатации.

Тяжелые внутренние элементы требуют соответствующей наружной конструкции, поэтому тяговые батареи упакованы в монолитный жесткий корпус, изготовленный из эбонита или высокопрочных полимеров.

Рекомендации по зарядке и эксплуатации литиевых тяговых лодочных батарей

1. Не вскрывайте АКБ, поскольку нарушение герметичности может вызвать коррозию и привести к короткому замыканию.
2. Используйте ЗУ с алгоритмом заряда CC / CV .
3. Подзарядите АКБ, если она разряжена.
4. Соблюдайте требования, изложенные в инструкции по эксплуатации приобретенной АКБ.
5. Старайтесь использовать АКБ в диапазоне емкости 10–95%, чтобы не допускать ее сильного разряда и оперативно восстанавливать заряд.
6. Выбирайте АКБ большей емкости. Чем больше емкость, тем большие тока может отдавать АКБ, соответственно при заданной нагрузке удельная нагрузка будет меньше, ресурс выше.

Лодочные аккумуляторы для электромоторов — химические источники тока, и, соответственно, как и любая химия требуют внимательного к ней отношения.

Предлагаем вашему вниманию еще одну познавательную статью – о разновидностях литиевых аккумуляторов .

Читайте также: Как сделать самодельный лодочный мотор из триммера

АКБ стартовые и глубокого разряда

Чтобы зарядить 12-вольтовую аккумуляторную батарею зарядное устройство должно обеспечить напряжение не менее 14 вольт. Однако если напряжение превысит 15 вольт, то аккумулятор перегреется, в нем начнется газообразование, испарение электролита и деформация пластин.

Так выглядят ячейки различных свинцово-кислотных аккумуляторов — жидко-кислотного, AGM и гелевого

Аккумуляторы заряжаются и разряжаются благодаря диффузии – процессу проникновения ионов в активный материал пластин. Диффузия протекает медленно, начинается на поверхности пластины, а затем распространяется вглубь ее активного материала. Во время разряда пластины тягового аккумулятора поглощают кислоту из электролита и на них образуется сульфат свинца. Количество электролита в ячейке остается прежним, однако содержание кислоты в нем уменьшается.

При зарядке процесс идет в обратном направлении. Кислота выделяется на обеих пластинах — положительная превращается в оксид свинца, а отрицательная в пористый, похожий на губку свинец. После того, как аккумулятор зарядится, получаемая им электрическая энергия перестает трансформироваться в химическую, а тратится на разложение воды на водород и кислород.

У аккумуляторов глубокого разряда (тяговых) толстые пластины. Именно благодаря толстым пластинам и плотному активному материалу в решетках, тяговые аккумуляторы и держат заряд на протяжении длительного времени. Чтобы диффузия произошла не только на поверхности, но и распространилась вглубь толстых пластин, тяговые аккумуляторы заряжают в несколько стадий. Эта общепринятая в настоящее время технология заряда основана на способности батарей абсорбировать разный по силе ток в зависимости от состояния заряда.

Стадия насыщения

Первый этап трехступенчатой зарядки – фаза насыщения. Аккумулятор заряжается быстро, выходной ток зарядного устройства максимальный, а напряжение на аккумуляторе зависит от степени разряда батареи. Продолжительность этапа насыщения определяется отношением емкости, которую требуется восстановить, к току зарядки.

Осмотр

• Провести внешний осмотр аккумулятора. Верхняя поверхность аккумулятора и клеммные соединения должны быть чистыми и сухими, не содержать загрязнений и коррозии.
• Если на верхней поверхности аккумуляторов с жидким электролитом / наливных аккумуляторов есть жидкость, это может означать избыток залитой жидкости. Если жидкость имеется на поверхности гелевого или AGM аккумулятора, это означает избыточный заряд аккумулятора, и его рабочие характеристики и срок службы снизятся.
• Проверьте аккумуляторные кабели и подключения. Замените поврежденные кабели. Затяните ослабленные подключения.

Как продлить срок службы тяговых свинцово-кислотных аккумуляторов

Герметизированные тяговые свинцово-кислотные аккумуляторы Volta bikes серии 6DZM предназначены для использования в лёгком электротранспорте. Свинцово-кислотные аккумуляторы устанавливаются почти во всех моделях электроскутеров и электроквадроциклов, некоторых моделях электровелосипедов и электросамокатов. Это неприхотливый и надёжный источник постоянного тока, не требующий какого-либо обслуживания на протяжении всего срока службы, который к тому же, стоит дешевле литий ионных аккумуляторов аналогичной ёмкости.

Обычно, тяговые свинцово-кислотные аккумуляторы Volta bikes, при правильной эксплуатации, служат от 3-х до 4-х лет. В условиях постоянных полных разрядов, срок службы может сократиться до 2 лет. При эксплуатации с небольшим уровнем разряда, аккумуляторы могут работать до 5 – 7 лет. Соблюдая несложные правила, можно максимально увеличить ресурс тяговых свинцово-кислотных аккумуляторов.

В начале эксплуатации, определите максимальное расчётное время заряда своей свинцово-кислотной аккумуляторной батареи, разделив ёмкость батареи в ампер часах на силу тока зарядного устройства в амперах. Например, полностью разряженная (до 10.5v) аккумуляторная батарея 24v14Ah при температуре + 25 градусов Цельсия будет заряжаться зарядным устройством с силой тока 1.8А примерно 7.8 часа. (7 час. 50 мин. + / — 30 минут).

Свинцово — кислотные аккумуляторы – химический источник тока. При подаче тока от зарядного устройства, в аккумуляторе происходят одни химические реакции, при разряде аккумулятора – другие. Подробнее об этом можно прочесть здесь. На скорость протекания химических реакций влияет температура электролита. Оптимальная температура электролита +25 градусов Цельсия. Именно для этой температуры указана номинальная ёмкость аккумуляторов. При повышении температуры электролита, – их ёмкость увеличивается, при понижении – уменьшается.

Если температура аккумуляторов ниже рекомендуемой для зарядки (18 – 25 градусов Цельсия), то время их зарядки увеличится пропорционально снижению температуры. При температуре ниже +10 градусов Цельсия, эффективность зарядки сильно снижается. При отрицательных температурах электролита, полноценно зарядить свинцово-кислотный аккумулятор, — практически невозможно. Поэтому, перед зарядкой, аккумуляторы рекомендуется прогреть, поместив в помещение с комнатной температурой воздуха на несколько часов.

Гелевые устройства для мототехники

Некоторые отрицательные черты зарядных устройств гелевого типа вызывают скептическое отношение со стороны ряда автолюбителей. Но большинство мотоциклистов и владельцев скутеров считают, что для мотоцикла и скутера гелевый вариант предпочтительнее традиционного, кислотного по ряду причин. Мотоциклисты отмечают, что у кислотных устройств пары серной кислоты, попадающие на разъёмы, рамы, проводку мотоцикла, разрушают их во время езды, что у гелевых аккумуляторов отсутствует. Эти устройства работают во всех положениях, которые приходится принимать мотоциклу или скутеру. Поэтому не удивительно, что водители мотоциклов и скутеров считают, что наиболее приемлемым для их машин является гелевый аккумулятор.

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:

1. Пластины очень толстые, массивные, в них немало свинца и иных тяжелых металлов.
2. Корпус тоже более толстый, чтобы он смог осилить огромный вес тяжелых пластин.

Читайте также: Что нужно знать при выборе моторного масла: классификация и обозначения

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:

• Ёмкость. Чем больше значение, тем дольше техника сможет эксплуатироваться на протяжении одного заряда. Ёмкость аккумулятора меняется. Так во время старта службы возрастает, что выполняется благодаря разработке активной массы пластин. Далее наблюдается постепенное уменьшение ёмкости.
• Количество циклов. Они зависят от технологии аккумулятора. Для WET ресурс достигает 1000 циклов, AGM – до 400, а GEL – имеет способность выдерживать больше 700.
• Саморазрядку. Этот процесс происходит вследствие окислительно-восстановительных реакций. Следует отдавать предпочтение аккумуляторам с низким значением саморазряда.
• Стоимость эксплуатации. Для этого считается цена одного цикла глубокого разряда. К примеру, стоимость AGM-изделия 15 тыс. руб., а его гелевый «коллега», имеющий такую же ёмкость обходится в 23 тыс. руб. Ресурс первого аккумулятора 350 циклов, а второго – 700. Отсюда следует, что их цена эксплуатации 42,85 и 32,85 руб. соответственно. (Итог считается с помощью деления цены устройства на её цикл).
• Репутацию производителя. Так как проверить качество аккумулятора во время покупки невозможно, единственной гарантией может выступить надёжность изготовителя.

Читайте также: Зачем автоматической коробке нужна тормозная лента

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.

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.

Поэтому основным требованием, которое предъявляется к батареям тягового типа, является устойчивость к глубокому разряду. Ведь в процессе работы они в среднем разряжаются до 80% от своей номинальной ёмкости. Затем их ставят на зарядку и процесс повторяется. Отсюда вытекает и ещё одно требование. Тяговые АКБ должны держать номинальное напряжение и отдавать заявленный ток до момента практически полной разрядки. После глубокого разряда они должны легко восстанавливаться без потери ёмкости.

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;
• щелочные;
• литий─ионные;
• прочие.

Рассмотрим их подробнее.

Свинцово-кислотные

Можно выделить три разновидности свинцовых батарей.

• WET. Традиционные с жидким электролитом.
• AGM. Электролит содержится в стекловолокне.
• GEL. Электролит находится в виде геля (химическое соединение серной кислоты и оксида кремния).

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:

• удержание материала электрода от разрушения;
• предотвращение образования крупных кристаллов свинца в процессе заряда.

На сегодняшний день выделяют три вида панцирных Pb батарей:

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.

• Простая и отработанная технология. Отсюда низкая стоимость по сравнению с другими видами. Зачастую именно фактор цены играет решающую роль при покупке этих АКБ.
• Низкий саморазряд.
• Выдают высокий ток.
• Легко и недорого перерабатываются в исходное сырьё.

• Чувствительность к глубокому разряду. Если в процессе работы их разряжать до 80%, то срок эксплуатации резко уменьшается. Большинство производителей выпускают модели с заявленным сроком службы до 1,5 тысячи циклов разряд-заряд. Для достижения этого срока эксплуатации они рекомендуют вести разряд только до 60%, а это серьёзно сокращает время работы оборудования.
• Низкая энергетическая плотность. Отсюда большие размеры и вес Pb аккумуляторов.
• Чувствительны к отрицательным температурам.
• Требуется еженедельный контроль электролита и его корректировка.
• В процесс заряда существенная доля электроэнергии (30%) теряется впустую.

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.

В роли тяговых они нашли широкое применение в морском и речном транспорте (троллинговые электромоторы на рыбацких лодках и катерах), а также мотоциклетной и садовой технике. Линейки таких АКБ в своём ассортименте имеет каждая уважающая себя компания-производитель аккумуляторов.

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.

Среди преимуществ щелочных тяговых АКБ можно назвать следующие.

• Легко переносят глубокий разряд.
• Могут долго без последствий находиться в разряженном состоянии.
• Благодаря большому внутреннему сопротивлению выдерживают большие разрядные токи.
• Устойчивы к тряске и вибрации. Могут даже переносить кратковременные замыкания.
• По сравнению с Pb батареями щелочные имеют более высокую энергоёмкость и более длительный срок службы.
• Меньший саморазряд по сравнению со свинцово-кислотными.

К минусам следует отнести следующее.

• Для обслуживания требуется квалифицированный персонал. Периодически нужно проверять уровень электролита, а также грамотно проводить заряд.
• У никель-кадмиевых аккумуляторов ярко выражен «эффект памяти».
• Кадмий является ядовитым веществом, из-за чего осложнено производство и переработка таких батарей.

Несмотря на минусы, щелочные АКБ является наиболее востребованными в роли тяговых. Они широко используются в складской технике.
Вернуться к содержанию

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.

• Высокая энергоёмкость. Отсюда небольшие габариты при высокой мощности.
• Быстрый заряд.
• Спокойно работают в режиме заряд-разряд. Отрицательно сказывается только полный разряд в ноль или излишний перезаряд, но эту проблему обычно решает защита.

К минусам можно отнести.

• Высокая стоимость.
• Запасы лития ограничены.
• При работе используются дополнительные меры безопасности.

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.

Кстати, в роли тяговых литий─ионные аккумуляторы нашли широкое применение в различных электрических транспортных средствах, появившихся недавно. Например, электроскутеры, электросамокаты, электромотоциклы, инвалидные коляски, электровелосипеды. Вот, например, аккумулятор электроскутера Xiaomi составлен из литиевых аккумуляторных элементов 18650.

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.

• 24 вольта. Ёмкость составляет от 210 до 1200 Ач. Тип PzS.
• 40 В. 70─120 Ач. PzS.
• 48 В. 210─1200 Ач. PzS.
• 80 В. 210─1200 Ач. PzS.

Курские аккумуляторы

Курское предприятие предлагает следующие тяговые АКБ.

• Серия ТНЖ и ТНК. Ёмкость 250─950 Ач. Назначение ─ безрельсовый напольный транспорт.
• Серии ТНЖШ и FLM (никель-железные), ТНКШ и KL (никель-кадмиевые). Ёмкость 350 до 550 Ач. Для питания электромоторов рудничных электровозов.

Великолукский аккумуляторный завод

Здесь тяговые батареи представлены в серии FL/FH.

• FL 500 МР, FL 350 MP. Для рудничных электровозов.
• FL 300 ВМР, FL 250 P, FL 350 II КР, FL 500 К P, FL 400 P, FL 450 P. Для напольного безрельсового электротранспорта.