Тяговый аккумулятор что это такое: отличаем тяговый аккумулятор от стартерного?

Содержание

отличаем тяговый аккумулятор от стартерного?

Классические стартерные аккумуляторы подают энергию на стартер, который вращает маховик, тем самым запуская мотор. Но существует и еще один вид – тяговые аккумуляторы, которые обладают рядом технических отличий. Давайте рассмотрим, что такое тяговый аккумулятор: узнаем сферу его применения и тонкости работы.

Чем отличается тяговый аккумулятор от

стартерного?

Функция стартерного аккумулятора – запуск двигателя, выдача высокого пускового тока: от 250 до 1000 Ампер. Устройство чувствительно к глубокому истощению: его нельзя разряжать ниже 10 Вольт. Также  изделие рассчитано на малое количество циклов разряда/заряда (около 30), и обладает небольшой емкостью.

Тяговые аккумуляторы не имеют высокого пускового тока, но могут «похвастаться» внушительной емкостью. Предназначен для длительной отдачи мощного заряда, еще тяговый акб — это устройство способны отдавать определенное количество энергии на протяжении длительного периода времени. Разряжаться такая батарея практически до нуля – это никак не повлияет на ее работоспособность и плотность енергии.

Для какого транспорта подойдет тяговая батарея?

Разобравшись, для чего нужны тяговые аккумуляторы, перейдем к сфере их применения. Силовые батареи отлично подходят для техники промышленного и бытового назначения, складской техники. Например, для:

  • Фронтальных погрузчиков, тягачей;
  • Экскаваторов;
  • Моторных лодок.

Тяговый аккумулятор может использоваться и на авто: эти батареи устанавливают на гибридные машины и электрокары.

Тяговые аккумуляторы
  • Свинцово-кислотные – внутри таких аккумуляторов содержится жидкий электролит, катодные пластины выполнены из свинца. Из преимуществ варианта – низкая цена. Из недостатков – гораздо меньший период работы, чем у аккумуляторов АГМ.
  • AGM – не содержат жидкого электролита, устойчивы к низким/высоким температурам, вибрациям, любым условиям эксплуатации. Дополнительное преимущество – тяговые АГМ не требуют обслуживания. 

Можно ли стартерный аккумулятор использовать как

тяговый?

На практике это не работает: как мы уже успели отметить выше, стартерные батареи обладают гораздо меньшую емкость и чувствительны к глубокому разряду. Поэтому они явно не подойдут для условий, где нужно работать «на износ».

Альтернативное решение – стартерно-тяговые AGM. Они совмещают в себе преимущества двух популярных видов: выдают внушительный пусковой ток, но, в то же время, обладают хорошей емкостью и способны выдавать энергию постепенно, на протяжении длительного периода работы транспортного средства.

Как выбрать тяговый аккумулятор?

Принцип максимально прост: учтите предстоящие условия эксплуатации, обратите внимание на основные характеристики (мощность, емкость, количество циклов, температурные режимы работы, возможность быстрой зарядки). И, конечно же, доверяйте проверенным производителям – никакого «китая»! Лучшие тяговые аккумуляторы Optima Bluetop, от американского производителя, можно выбрать на сайте Bezdor4x4.

Больше интересных статей об аккумуляторах читайте в нашем блоге.

Понравилось? Расскажите друзьям:

Оцените: Загрузка…

Что такое тяговые аккумуляторы и как они устроены

У покупателей часто возникают вопросы: что значит «тяговый аккумулятор», чем он отличается от стартерных моделей, каковы его преимущества и особенности эксплуатации? Отличия есть и в строении аккумуляторов, и в возможностях их использования. Стартерные модели рассчитаны на кратковременную подачу высокого тока в момент запуска двигателя, а в остальное время они «отдыхают» и заряжаются от генератора.

Тяговые аккумуляторы способны в постоянном режиме обеспечивать питание электрооборудования – до тех пор, пока не исчерпают свой запас энергии. После этого их необходимо зарядить от электросети. По окончании зарядного процесса тяговая батарея снова готова к длительной эксплуатации, т.е. она предназначена для использования в циклическом режиме заряд-разряд. Количество рабочих циклов зависит от вида используемой батареи, например, у литиевых АКБ ресурс работы превышает 1000 циклов.

Для чего нужны тяговые аккумуляторы?

Тяговые аккумуляторы устанавливаются на разные виды электротранспорта и техники, работающей на электротяге. В частности, они используются для автономного питания электровелосипедов, электромобилей, лодочных электромоторов, инвалидных колясок, гольфкаров, погрузчиков, тягачей, штабелеров, гидравлических тележек, поломоечных машин и другой техники, оснащенной электроприводом.

Отличие тяговых аккумуляторов от стартерных

Стартерные аккумуляторы преимущественно используются на автомобилях. Они подают на стартер необходимый пусковой ток и обеспечивают запуск двигателя. Для стартерных аккумуляторов характерны:

  • кратковременная подача высокого пускового тока – 250–1000 А в течение нескольких секунд, а после запуска мотора аккумулятор восполняет потраченную энергию;
  • напряжение 12,7 В;
  • емкость 55–65 Ач;
  • чувствительность к разрядам – после нескольких глубоких разрядов аккумулятор теряет значительную часть своей емкости.

Тяговые АКБ также устанавливаются на транспортные средства и двигательные механизмы, но имеют кардинально отличающийся принцип работы. Вместо кратковременной подачи высоких пусковых токов они предназначены для непрерывной подачи энергии на электрооборудование на протяжении всего времени его работы. Тяговые аккумуляторы работают в циклическом режиме – отдают накопленную энергию электродвигателю и остальным энергопотребляющим устройствам, а затем восполняют запас энергии в процессе зарядки от электросети.

Тяговые АКБ еще называют батареями глубокого разряда. Они не боятся значительной разрядки, но для продления эксплуатационного ресурса желательно не разряжать их ниже уровня 5%. Такие АКБ устойчивы к постоянным нагрузкам, а время их работы на одном заряде зависит от емкости батареи и энергопотребления работающего от нее оборудования.

Устройство тягового аккумулятора

Как и стартерные аккумуляторы, тяговые АКБ имеют внутри пластины электродов (катод, анод) и электролит. У свинцово-кислотных батарей электролит бывает жидким и гелеобразным. Главное отличие в устройстве тяговых аккумуляторных батарей заключается в толщине электродных пластин. У стартерных аккумуляторов они тонкие, а у тяговых АКБ – толстые, способные поддерживать длительную подачу тока без потери характеристик. Поэтому тяговые АКБ более устойчивы к износу и имеют увеличенный ресурс.

Стартерные батареи имеют сплошной корпус, в котором находятся электродные пластины и электролит. Тяговые модели производятся в виде моноблока, содержащего несколько взаимодействующих между собой аккумуляторов. Свинцово-кислотные тяговые батареи состоят из нескольких аккумуляторов напряжением по 2 В. Чаще всего используются сборки напряжением 12 В, состоящие из 6 последовательно соединенных секций.

Корпус тяговых АКБ выполняется прочным, устойчивым к внешним воздействиям и агрессивным средам. Тяговые батареи свинцово-кислотного типа отличаются большими размерами и солидным весом. Более удобны в эксплуатации тяговые батареи на основе лития – Li-ion, LiFePO4, NCM. В дополнение ко всем преимуществам тяговых АКБ они не требуют обслуживания, лишены выраженного эффекта памяти, имеют легкий вес, компактные размеры и рабочий ресурс свыше 2000 циклов перезарядки.

Устройство тяговых АКБ на основе лития

Литий-ионные батареи состоят из оксида металла в качестве катода, пористого углерода в роли анода и токопроводящего электролита. Химический состав Li-ion аккумуляторов бывает разным. Для повышения удельной энергоемкости и улучшения эксплуатационных характеристик элементов питания производители экспериментируют с материалами для катода и анода.

В сочетании с графитовым анодом используются катоды из оксида кобальта LiCoO2, литий-марганцевой шпинели LiMn2O4, оксида литий-никель-марганец-кобальта LiNiMnCoO2 (NMC), литий-железо-фосфата LiFePO4 и других материалов. Наилучшие характеристики имеют тяговые батареи типа LiFePO4 и NMC. Они собираются из отдельных аккумуляторов, имеющих вид цилиндров, призматиков или пакетов.

Соединение осуществляется по определенной схеме – в зависимости от необходимых значений емкости и напряжения батареи. Управляющая электроника в виде BMS платы (Battery Management System) обеспечивает безопасную и долговечную работу батареи, не допуская ее перезаряда, токовых перегрузок, перегрева и других опасных состояний. Система управления и балансировки ячеек регулирует процесс разряда и разряда элементов, не допуская преждевременного износа батареи.

Преимущества тяговых аккумуляторов

Тяговые АКБ на основе лития имеют:

  • широкий диапазон рабочих температур;
  • низкий саморазряд;
  • долгий срок службы, даже в жестких условиях эксплуатации;
  • высокие показатели химической и термической стабильности;
  • большие значения удельной емкости;
  • стойкость к глубоким разрядам;
  • возможность бесперебойной работы в течение длительного времени в циклическом режиме, в условиях постоянной токоотдачи.

В продолжение темы предлагаем для прочтения статью о лучших АКБ для складской техники.

Тяговый аккумулятор: особенности, назначение, виды, производители

Некоторые отрасли промышленности отличаются строгими санитарными требованиями к содержанию производственной и рабочей зоны, в которых надлежит обеспечить допустимые концентрации вредных веществ в воздухе. В них использование двигателей внутреннего сгорания считается недопустимым, поэтому в закрытых помещениях и технологических зданиях используется транспорт и оборудование аккумуляторного типа. В качестве источников питания для этого электрического двигателя используются тяговые аккумуляторы.

Особенности и назначение

В отличии от автомобильных аккумуляторов, тяговые агрегаты имеют как схожие черты, так и ряд существенных отличий. Так, тяговые АКБ представляют собой набор отдельных емкостей, каждая из которых представляет собой отдельную батарейку. В то время как стартерные АКБ состоят из ряда пластин в одном корпусе.

По способу работы тяговые аккумуляторы рассчитаны на продолжительную отдачу заряда через питание подключенной к нему токовой нагрузки, они задействованы в течении всей рабочей смены или технологической операции. В то время как автомобильные, задействованы лишь для пуска двигателя и поддержки вспомогательных электроприборов до тех пор, пока скорость движения не обеспечит штатный режим работы генератора.

Конструктивно, пластины обычной стартерной батареи тонкие, в то время, как у тяговых аккумуляторных устройств, пластины обладают значительно большей толщиной и весом. В результате, габариты последних существенно увеличиваются, повышая и вес, если сравнить  их как источники тока.  Но такое конструктивное отличие повышает и время окислительно-восстановительных реакций внутри емкости, что значительно увеличивает время разряда.

Тяговые не боятся циклов глубокого разряда, в отличии от автомобильных аккумуляторов. Такие режимы являются нормальным для питания электромоторов и приводов.

На практике, применение тяговых источников питания охватывает самые разнообразные сферы человеческой деятельности, которые предназначены для:

  • Погрузочного транспорта – автотележек, погрузчиков, штаблеров и прочих, которые используются на складах, где применение ДВС привели бы к загазованности воздуха.
  • Шахтные электрические аппараты – тягачи, комбайны, дрезины и прочие, выполняющие технологические операции в замкнутом пространстве с дефицитом свежего воздуха.
  • Для солнечных электростанций, которые длительно накапливают электроэнергию в цикле зарядки, а потом аккумуляторные батареи отдают ток заряда к нагрузке.
  • Бытовые устройства – широко распространенные детские электросамокаты, скутеры, электромобили, лодочные моторы.
Рис. 1. Сфера применения тяговых аккумуляторов

Помимо этого их актуально использовать в сфере производства фармакологической продукции, медицины, детских смесей и т.д. Однако следует отметить, что  для каждой сферы деятельности применяются аккумуляторные батареи различные по типу и виду.

Виды

По виду тяговые аккумуляторы отличаются компонентами сплава пластин и химическим составом электролита. В то время как конструкция готовой батареи остается одинаковой для всех – наличие положительных и отрицательных полюсов, наличие среды протекания реакции. Некоторые из них будут иметь существенные отличия, далее рассмотрим все типы более детально.

Свинцово-кислотные

Свинцово-кислотные аккумуляторные приспособления наиболее приближены к стандартным батареям для авто. Они имеют обозначение WET, широко используются в штаблерах и погрузчиках. В качестве наполнителя для кислотных АКБ применяются раствор дисцилированной воды и кислоты.

Устройство такого тягового аккумулятора приведено на рисунке ниже:

Рис. 2. Устройство свинцово-кислотной батареи

По конструкции разделяются на:

  • Обслуживаемые – пластины таких свинцово-кислотных батарей состоят из сплава плюмбума  и сурьмы. В этих моделях обязательно контролируется уровень электролита, а при необходимости, производится его доливка.
  • Частично обслуживаемые – плюсовая пластина выполнена из свинца и сурьмы, но с меньшим процентным содержанием последней, а минусовая из свинцово-кальциевого сплава, что обеспечивает меньшее газообразование. Электролит в них доливается крайне редко после аварийных режимов.
  • Необслуживаемые  модели — полностью герметичные, свинцовые пластины лигируются кальцием, оловом, реже серебром.

К их преимуществам относится низкая себестоимость и простота переработки после списания, малый процент саморазряда и хорошие рабочие токи. К недостаткам относится чувствительность к низкой температуре и циклам глубоких разрядов, которые существенно сокращают срок службы.

Щелочные

Щелочные тяговые аккумуляторы имеют схожую конструкцию с кислотными. Ощутимым отличием является наполнение – это никель-кадмиевые или никель-металлогидридные элементы. Вместо кислоты в них применяется щелочной электролит, поэтому обслуживание требует других мер безопасности.

К преимуществам щелочных аккумуляторов относятся:

  • В сравнении со свинцовыми АКБ они отличаются длительным периодом эксплуатации, высокой энергоемкостью, проще переносят глубокие разряды.
  • Можно длительно не подключать к зарядным устройствам, оставляя в состоянии полного разряда.
  • Устойчивы к механическим воздействиям, вибрациям, не боятся кратковременных кз.

К недостаткам относится химическая активность кадмия, который может засорять окружающую среду, щелочные аккумуляторы обладают «памятью», для их обслуживания необходим штат профильных специалистов.

Литиевые

Являются одними из самых прогрессивных типов тяговых аккумуляторов, подразделяются на литий-ионные или литий-полимерные. Технология их производства сейчас активно развивается и совершенствуется, благодаря чему такие модели все больше вытесняют остальные виды.

К преимуществам литиевых тяговых источников питания относятся:

  • Хорошее соотношение габаритов и энергетической емкости.
  • Обладают быстрым насыщением электролита зарядами.
  • Легко воспринимают попеременный цикл разрядки и воздействия тока зарядки, но доводить до полного разряда тяговый аккумулятор не допускается.

К недостаткам относится довольно большая цена таких батарей, связанная с дефицитом лития  в природе и некоторые сложности обслуживания.

AGM и GEL

Обе модели имеют схожую конструкцию и принцип работы, однако их состав существенно отличается, пример конструктивного исполнения показан на рисунке ниже:

Рис. 3. Конструкция гелевого аккумулятора

Тяговые аккумуляторы GEL изготавливают по гелевой технологии – емкость наполнена вязким веществом, которое содержит большое число газовых включений. Внутри включения происходит реакция кислорода и водорода, с выделением энергии, а за счет большой плотности гелевого электролита газы не поднимаются вверх.  В результате чего гелевые модели обладает большей емкостью и лучшими рабочими параметрами.

Технология AGM содержит жидкий электролит между пластинами. С тем отличием, что жидкость заключается в полимерное волокно, которое так же удерживает газовые смеси и не дает им подниматься.

Конструкция этого тягового аккумулятора приведена на рисунке ниже:

Рис. 4. Конструкция AGM аккумулятора

AGM аккумуляторы, как и GEL, используются в автомобилях, для лодочных электромоторов и т.д. Эти батареи позволяют существенно сократить затраты на их содержание и могут полноценно заменять стартерные модели.

Обзор производителей

Среди наиболее известных отечественных и зарубежных производителей тяговых аккумуляторов следует выделить такие компании.

Таблица: обзор производителей тяговых аккумуляторов

Наименование производителяКраткое описание
SonnenscheinБолее века компания удерживается на рынке, аккумуляторы удовлетворяют требования практически любого потребителя.
VenturaСпециализируются на выпуске батарей по технологии AGM и GEL, в ассортименте представлены самые разнообразные модели.
Курский заводВыпускает модели серии ТНЖ, ТНК, ТНЖШ, ориентируется на безрельсовый транспорт и горнодобывающие машины.
Тюменский заводПроизводит свинцово-кислотные тяговые батареи с различными рабочими параметрами.
Великолукский заводТакже занимается выпуском источников питания для рельсового и безрельсового транспорта.
VS BatteryОтличаются применением передовых технологий в изготовлении тяговых аккумуляторов.

Итоговые критерии выбора

В виду важности обеспечения безопасного выполнения работ на соответствующих предприятиях, в цехах и т.д. необходимо ответственно подходить к выбору аккумулятора на тягу электродвигателя. Для этого вы должны сопоставить условия эксплуатации оборудования и параметры тягового аккумулятора:

  • мощность тягового аккумулятора – определяет величину нагрузки, которую можно к нему подключить;
  • величина напряжения на выводах тягового аккумулятора;
  •  емкость тягового аккумулятора – указывает на объем накапливаемой электрической энергии;
  • температурный режим работы тягового аккумулятора;
  • количество циклов разряда и заряда тягового аккумулятора.

ОТЛИЧИЕ СТАРТОВЫХ И ТЯГОВЫХ АККУМУЛЯТОРОВ

Всего можно выделить несколько типов аккумуляторных батарей: стартерные и тяговые. Они отличаются не только особенностями конструкции, но и назначением.

Стартовый аккумулятор предназначен для запуска мотора. При этом основной объем энергии он отдает именно в момент запуска, и затем восстанавливается в процессе езды от генератора. В отличие от стартерных, тяговые не боятся глубоких разрядов. Они идеальны для питания большого количества электрических потребителей. Чаще всего тяговые батареи устанавливают на моторные лодки, автодома, электромобили, погрузчики и прочую технику, которая нуждается в большом количестве энергии.

Тяговые, конечно, дороже своих стартерных собратьев, но они при этом могут работать в несколько раз дольше. Поэтому, если вам нужен мощный и надежный источник питания для поддержания работоспособности большого количества электропотребителей, то стоит купить именно тяговую батарею.

Для обычного легкового авто вам потребуется стартерный аккумулятор. Именно он используется для пуска двигателя. При выборе модели надо очень внимательно смотреть на технические параметры. Основной – стартерный ток. Этот показатель демонстрирует максимальный ток, который батарея может выдавать для запуска мотора легкового автомобиля. Если ток будет мал, то мотор будет очень сложно запустить, поэтому батарея должна соответствовать требованиям, предъявляемым производителям к устанавливаемым аккумуляторам. Вторым по значимости для них является такой показатель, как емкость. Ее также надо учитывать при покупке, иначе вы рискуете приобрести маломощную батарею. Которой будет очень тяжело справляться с возложенными на нее функциями.

Для тяговых аккумуляторов основным параметром можно считать именно емкость. Чем она больше, тем большим запасом энергии вы будете располагать, и батарея дольше сможет поддерживать в рабочем состоянии все необходимые системы и устройства.

В любом случае перед покупкой аккумулятора начала определите тип и параметры устройства. Только так вы гарантировано получите надежный источник питания, способный решить ваши проблемы.

Гелевые тяговые батареи – это удобно и безопасно от компании Элхим-искра

Гелевая батарея – это, на самом деле, вид хорошо всем известной свинцово-кислотного устройства. У неё есть специальный клапан, через который идет выброс излишков водорода. Поэтому такая батарея считается не герметичным, а закрытым герметизированным устройством. Гелевая – потому что имеет гелеобразный наполнитель – гашеный кислотный электролит. Такой аккумулятор необслуживаемый, это значит, что в добавлении воды не нуждается.

Особенности гелевых тяговых батарей «ELHIM-ISKRA»

Гелевые тяговые батареи «ELHIM-ISKRA» имеют такие особенности, о которых следует знать каждому покупателю:

  • гель – обездвиженный электролит;
  • в их основе — применение сплавов с кальцием, которые легируются оловом;
  • емкость под отрицательный электрод больше, чем под положительный;
  • один из компонентов – чистый свинец и, как результат, повышение эксплуатационных возможностей.

Как выглядит гель внутри аккумулятора? При вскрытии можно рассмотреть мутное беловатое желе с многочисленными микротрещинами. Это и есть кислотный электролит, силикагель. Чем дольше используется батарея, тем больше гель твердеет.

Пары, которые образуются во время работы аккумулятора (в основном кислород и водород) превращаются обратно в воду, которую поглощает гель. Так называемая рекомбинация газов. Часть же газов все-таки выходит через клапан. То есть аккумулятор так или иначе теряет воду, гель становится суше, внутреннее сопротивление тока растет.

Главные преимущества гелевых тяговых батарей «ELHIM-ISKRA»:

  • самозаряд, как правило, низкий;
  • эксплуатация возможна, независимо от положения;
  • при повреждениях стенки батареи, гель не вытекает;
  • годятся для работы в жилых и производственных помещениях, дополнительных вентиляционных систем не требуют.

Гелевые тяговые батареи Елхим-Искра – одни из лидеров рынка товаров для электротранспорта.

Как выбрать тяговый аккумулятор


Стартовые (стартерные или автомобильные) и тяговые аккумуляторы


            Выбор тягового аккумулятора достаточно нетривиальная задача и может поставить в тупик обилием маркировок, обозначений и типов существующих на рынке батарей. Особенно задача усложняется тем, что каждый производитель стремится придумать некую свою «фишку» отличающую его от конкурентов, а также вывести свои стандарты в ранг международных. Все это, разумеется не добавляет понимания. Попробуем во всем этом разобраться. Данная статья не претендует на полное освещение всех существующих видов и типов аккумуляторов, а пытается дать некоторое представление об основных типах АКБ присутствующих сейчас на рынке.

 

            Прежде всего следует понимать, что в отношении аккумуляторов отсутствует такое понятие как «штатный» или «рекомендуемый производителем». По большому счету вы можете использовать любую батарею, подходящий по ёмкости и габаритам. Если вы не ошибетесь в вольтаже, то с техникой не случится ничего страшного. В худшем случае она просто не будет работать. А вот неправильно подобранный аккумулятор прослужит недолго.

 

        Прежде всего свинцово-кислотные аккумуляторы различаются по типу использования. Различают три основных типа это стартовые (или стартерные), стационарные и тяговые АКБ. Стартовые используются для первоначальной раскрутки и запуска бензинового или дизельного двигателя. Они отличаются прежде всего высокими показателями пускового тока, т.е. выдают сразу много электричества «в пике». После запуска двигателя эти аккумуляторы переходят в режим заряда, а задача выработки электричества передается генератору. Но если такой АКБ использовать в качестве основного и постоянного источника питания, например, для электромобиля, то проработает он не долго. В этих батареях используются облегченные пластины с тонкими решетками и материалы с высоким содержанием сурьмы, которые при глубоких и длительных разрядах быстро сульфатируются, деформируются и осыпаются. 10-20 глубоких циклов заряд-разряд и аккумулятор приходит в негодность. Также такие аккумуляторы практически не выносят полного разряда и подлежат замене при первом же случае. Основными показателями для стартерных батарей являются пусковой ток и ёмкость.

 

            Стационарные АКБ используются в качестве резервного источника питания в источниках бесперебойного питания, охранно-пожарных системах и прочих нуждах, которые требуют наличия постоянного резервного источника электроснабжения в случае отключения основной сети. Такой режим работы называется буферным. Различают несколько типов стационарных АКБ по сроку службы в буферном режиме, например, 5, 10, 12 или 20 лет. Они подбираются по ёмкости и габаритам, т.к. должны обеспечить необходимое время резервирования и поместиться в шкафы или на стеллажи определенного стандарта.

 

            В качестве основного источника питания используются специальные тяговые аккумуляторы. Они не могут на пике выдать большой ток, а те, которые могут запустить автомобильный двигатель не всегда помещаются в подкапотном пространстве. Стойкость к глубоким разрядам и многочисленным циклам заряд-разряд достигается, в первую очередь использованием утолщенных армированных пластин с толстыми решетками из чистого свинца и специальной формулой пасты. Такие батареи приспособлены для медленных разрядов малыми токами. Также следует отметить, существует достаточно большое количество батарей, относящихся к промежуточному, стартово-тяговому типу – это так называемые АКБ двойного назначения, которые чаще всего используются на воде в лодках и катерах, применяются во внедорожной технике и т.д. То есть это некие универсальные хобби-аккумуляторы, которые помогут и двигатель завести и лодочный мотор или лебёдку запитать.

 

Основные типы свинцово-кислотных тяговых аккумуляторов.


В настоящее время на рынке представлены три основных типа свинцово-кислотных тяговых аккумуляторов

  • АКБ с жидким электролитом
  • AGM аккумуляторы
  • Гелевые (GEL и Dryfit) аккумуляторы

Основной тип свинцово-кислых аккумуляторов где в качестве электролита используется водный раствор серной кислоты. В своем большинстве эти АКБ относятся к категории обслуживаемых аккумуляторов. В них требуется регулярно проверять уровень электролита, проверять его плотность и при необходимости доливать дистиллированную воду и время от времени проводить выравнивающий заряд. При заряде таких батарей требуется открывать крышки, что приводит к испарению и разбрызгиванию электролита. Есть также условно-необслуживаемые аккумуляторы, которые практически не требуют к себе внимания, т.к. горловины закрыты крышкой с лабиринтовой системой, которая обеспечивает рекомбинацию электролита, но встречаются они только среди стартерных АКБ и двойного назначения. АКБ с жидким электролитом — наиболее простые и дешевые тяговые аккумуляторы. Отличаются долгим сроком службы и относительной терпимостью к ошибкам оператора. Срок службы до 1500 циклов заряд/разряд. Для эксплуатации необходима аккумуляторная комната с принудительной вентиляцией или просторное помещение с естественной вентиляцией, т.к. при заряде выделяется взрывоопасный водород, а также может случится протечка едкого электролита – обслуживание АКБ только в специальных маске и перчатках.

 

Гелевые аккумуляторы (GEL, Dryfit, АКБ с желеобразным электролитом)


Гелевые батареи относятся к классу герметизированных необслуживаемых батарей и отличаются удобством эксплуатации, надежностью и длительным сроком службы. В этих аккумуляторах электролит приведен желеобразное состояние при помощи SiO2 и равномерно распределен между пластинами внутри корпуса АКБ. Пластины при этом разделены специальными микропористыми сепараторами из поливинилхлорида. Поскольку электролит распределен равномерно и не расслаивается в процессе эксплуатации, то АКБ сохраняет стабильные показатели в течение всего срока службы. Также, такая конструкция обеспечивает температурную устойчивость и отсутствие терморазгона, характерного для AGM. Гелевые батареи не боятся вытекания электролита при опрокидывании или повреждении корпуса. Их допускается эксплуатировать как в вертикальном положении, так и в положении на боку, за исключением положения «вверх ногами». Корпус герметизирован и оснащен односторонним клапаном для сброса излишков газа при заряде. Не требуют зарядного помещения и являются пожаро-взрывобезопасными. Срок службы до 750 циклов заряд/разряд. Отличаются самой высокой ценой среди свинцово-кислотных батарей и чувствительны к неправильной эксплуатации.

 

Аккумуляторы сделанные по технологии AGM.

            Эти аккумуляторы относятся к классу необслуживаемых АКБ. В их батареях, в качестве электролита, также используется водный раствор серной кислоты. Но здесь он «связан» в губчатых сепараторах из стекловолокна. Эти сепараторы расположены между свинцовыми пластинами и помимо связывания электролита выполняют роль изоляторов. Корпус батареи герметизирован и каждая горловина закрыта односторонним клапаном, который выпускает излишки газов из батареи наружу, но не пропускает воздух внутрь. При наклоне или повреждении корпуса не происходит пролива электролита и эти аккумуляторы допускается использовать в положении на боку. Но в любом случае, рабочее положение «клеммами вниз» не допускается! В силу этого, такие АКБ очень удобны при использовании на морских и речных плавсредствах в качестве основного или вспомогательного источника питания. Также AGM-батареи можно заряжать в неподготовленном помещении, то есть – в силу минимального газообразования при заряде и непроливаемой конструкции они не требуют зарядной (или аккумуляторной) комнаты с обязательной вентиляцией и противокислотным покрытием полов. Пожаро-взрывобезопасны. Срок службы – до 500 циклов заряд/разряд. Из минусов – расслоение электролита со временем, которое приводит к сульфатации в нижней части АКБ и короткому замыканию, выводящему батарею из строя (особенно актуально для высоких батарей на 2 и 6 В), терморазгон при высокой температуре окружающей среды, при котором интенсифицируются процессы рекомбинации внутри батареи – вырастает ёмкость, но критически уменьшается срок службы, т.к. АКБ быстрее использует свой ресурс. Чувствительны к неправильной эксплуатации.

 

Дмитрий Максимов. Руководитель проектов компании ПауэрКонцепт (Наш поставщик).

Как выбрать тяговый аккумулятор — Мобильные Электросистемы

Аккумуляторы с жидким электролитом

Основа жидко-кислотных тяговых аккумуляторов – тяжелые, усиленные сурьмой решетки, толстые пластины с плотным активным материалом, многослойный сепаратор и прочный корпус. Если за такими аккумуляторами правильно ухаживать, они выдержат тысячи циклов заряда/разряда. Однако способность к глубокому разряду омрачается в несколько раз более высокой по сравнению с автомобильными аккумуляторами ценой и недостатками, вытекающими из достоинств.

Толстые пластины и плотный активный материал замедляют скорость диффузии электролита и уменьшают скорость заряда и разряда аккумулятора. Поэтому, каждый раз, когда к аккумулятору подключается мощная нагрузка — запускается двигатель или включается инвертор, напряжение на аккумуляторе падает.

Слева — результат перезарядки гелевого аккумулятора. Жидкость испарилась и электролит превратился в порошок. Справа — взорвавшийся аккумулятор с жидким электролитом

С возрастом аккумулятора падение напряжения возрастает и может упасть настолько сильно, что электронные блоки управления на современных двигателях отключатся, а работа других электронных устройств, подключенных к аккумуляторам, нарушится. Из-за этой особенности тяговые жидко-кислотные аккумуляторы не рекомендуют использовать с мощными устройствами чувствительными к уровню напряжения.

В отличии от кратковременных высоких нагрузок, которые забирают заряд с поверхности аккумуляторных пластин, маломощные устройства разряжают батарею в течении нескольких часов. У аккумулятора появляется время выровнять напряжение по толщине пластины и отдать заряд из ее центральных областей.

Сульфатация

Во время зарядки разряженные внутренние области пластин необходимо перезарядить. Для этого процесс диффузии должен распространится по всей толщине пластины, а на это может потребоваться несколько часов. Если время зарядки ограничено, то аккумулятор полностью не зарядится. Часть сульфата свинца, образовавшегося во внутренних областях пластины во время разряда, сохранится. Сульфат будет медленно превращаться в кристаллы, и через некоторое время нормальная зарядка уже не сможет вернуть их обратно в активную массу.

Таким образом меры, предпринятые для уменьшения повреждений от циклической нагрузки, повышают вероятность сульфатации.  Чтобы этого не допустить, продолжительность зарядки аккумулятора периодически увеличивают. Источник еще одной проблемы жидко-кислотных аккумуляторов – сурьма, которую используют для усиления решеток аккумуляторных пластин. Сурьма вызывает слабые токи, разряжающие неиспользуемую аккумуляторную батарею, поэтому если аккумулятор регулярно не подзаряжать, образуется сульфат свинца и емкость аккумулятора уменьшается.

Чтобы уменьшить повреждения от сульфатации, тяговый аккумулятор с жидким электролитом необходимо периодически заряжать до 100%, а затем производить контролируемую перезарядку, называемую выравниванием или кондиционированием.

График зарядки аккумулятора с жидким электролитом. Коричневая линия — изменение тока зарядки, желтая — изменение напряжения. По окончание зарядки напряжение увеличивают, чтобы выполнить кондиционирование аккумулятора

Цель перезарядки — смягчить затвердевшие кристаллы сульфата свинца и вернуть их к активному использованию. Для этого аккумулятор заряжают током 3-5% от его номинальной емкости (3 — 5 ампер для аккумулятора емкостью 100 Ач) до тех пор, пока напряжение не вырастет до 15,0 — 16,2 вольт. Перед проведением кондиционирования аккумулятор изолируют от нагрузки, чтобы высокое напряжения не повредило чувствительное электронное оборудование.

Все аккумуляторы с жидким электролитом по мере приближения к полной зарядке выделяют газ, а в процессе выравнивания аккумулятор бурлит, как кипящий варочный котел! Взрывоопасные (водород и кислород) и вредные (арсин и стибин) газы, пар, вызывающий коррозию и необходимость долива воды делают использование аккумуляторов с жидким электролитом в некоторых случаях нежелательным.

Гелевые и AGMs батареи лишены недостатков жидко-кислотных аккумуляторов, но обладают собственными проблемами

Гелевые и AGM аккумуляторы

В процессе производства сепараторы и пластины гелевых и AGM аккумуляторов насыщают раствором серной кислоты и затем плотно упаковывают в корпус. Свободного электролита в батареях этого типа меньше, и он перемещается между пластинами не так хорошо, как в жидко-кислотных аккумуляторах. Поэтому чтобы увеличить контакт с электролитом, аккумуляторные пластины делают тоньше. Тесно расположенные пластины меньшей толщины снижают внутреннее сопротивление ячеек —  аккумуляторы быстрее разряжаются и разряжаются.

Аккумуляторные батареи Optima – один из вариантов AGM аккумуляторов с низким внутренним сопротивлением. Пластины в этих аккумуляторах плотно упакованы и закручены в спираль. Optima допускают высокий ток заряда, имеют хорошее сопротивление вибрации и большой пусковой ток. Однако из-за того, что аккумуляторы этой марки выпускаются емкостью менее 100 Ач, они плохо подходят для создания больших батарей.

Сравнительные характеристики тяговых аккумуляторов DEKA и Trojan

TPPL аккумуляторы – еще одна модификация AGM батарей. Решетки TPPL аккумуляторов состоят из чистого свинца без примеси кальция. Мягкие и податливые пластины толщиной около 1 мм удерживают в корпусе с помощью специальных приспособлений и пасты. TPPL аккумуляторы допускают очень высокий ток заряда и разряда и выдерживают большее количество циклов, чем традиционные AGM батареи.

Зависимость количества циклов аккумуляторов глубокого разряда Trojan от глубины разряда.

С точки зрения абсолютного срока службы, гелевые и AGM-аккумуляторы находятся посредине между стартовыми и высококачественными тяговыми аккумуляторами с жидким электролитом. Однако на практике, из-за низкой скорости проникновения электролита в толстые пластины жидко-кислотных аккумуляторов, батареи этого типа часто заряжаются не полностью и постепенно сульфатируются. При одинаковом времени зарядки гелевые и AGM аккумуляторы заряжаются полнее, а значит выдерживают большее количество циклов.

Решетки в пластинах AGM и гелевых аккумуляторов усиливаются кальцием, а не сурьмой. Из-за этого прочность решеток уменьшается и срок службы аккумуляторов сокращается. Но одновременно во много раз по сравнению с жидко-кислотными аккумуляторами уменьшается внутренний саморазряд. Если аккумулятор с жидким электролитом оставить в разряженном состоянии, в нем начинается сульфатация и он никогда не проработает ожидаемое время. Гелевые и AGM батареи без ущерба остаются разряженными в течение нескольких месяцев.

Плотно упакованные пластины в гелевых, и особенно в AGM аккумуляторах, лучше выдерживают вибрацию во время движения. В разряженных жидко-кислотных аккумуляторах удары электролита при вибрации могут вымыть активный материал из решетки.

Способность гелевых и AGM аккумуляторов быстро отдавать заряд означает, что при больших нагрузках напряжение батареи будет выше, чем у жидко-кислотных аккумуляторов. Если аккумулятор используется для запуска двигателя или с мощным инвертором, то гелевый или AGM аккумулятор меньшей емкости будет работать так же как жидко-кислотный большей.

Зарядка аккумуляторов

Периодическая контролируемая перезарядка – обязательное условие нормальной работы аккумуляторов с жидким электролитом. Традиционно считается, что для гелевых и AGM батарей выполнять эту процедуру не нужно — газообразование и потеря воды ведут к выходу VRLA аккумуляторов из строя.

Однако в последние годы выяснилось, что AGM и особенно TPPL аккумуляторы допускают режим кондиционирования, который напоминает режим выравнивания для аккумуляторов с жидким электролитом. Как и жидко-кислотные, AGM аккумуляторы страдают от сульфатации и из-за этого преждевременно выходят из строя. Поэтому если емкость AGM аккумулятора значительно уменьшается, то ее часто удается восстановить с помощью контролируемой перезарядки.

При правильной зарядке лучшие аккумуляторы с жидким электролитом служат дольше, чем гелевые и AGM батареи, а их стоимость в расчете на один ампер-час энергии существенно меньше. Однако, жидко-кислотные аккумуляторы редко заряжают и обслуживают как положено, поэтому очень немногие из них полностью используют заложенный в конструкции срок службы.

Если для зарядки аккумуляторов используют двигатель, а в стоимость ампер-часа включают стоимость топлива и затраты на обслуживание, то из-за низкой скорости приема заряда жидко-кислотными аккумуляторами, цена их ампер-часа оказывается выше. Разница в стоимости энергии возрастает, если учитывать потери при зарядке и разряде. Для жидко-кислотных аккумуляторов они могут доходить до 40%, а у AGM батарей составляют 15 – 25%. Высокие потери означают большее время зарядки, большую стоимость ампер-часа и большее выделение тепла, особенно у высоконагруженных батарей. Регулярный нагрев также уменьшает срок службы аккумулятора.

Какой тяговый аккумулятор выбрать

Если аккумуляторные батареи на судне не используются в течение нескольких недель или месяцев, то лучший выбор – гелевые или AGM аккумуляторы. У них низкий уровень саморазряда. Кроме того, если   владелец не уделяет обслуживанию аккумуляторов даже минимального времени, то гелевые или AGM батареи также более предпочтительны.

Жидко-кислотные аккумуляторы VRLA аккумуляторы
Потенциальный срок службы больше при меньших затратах Выше цена, потенциальный срок службы меньше
Мало чувствительны к перезарядке Чувствительны к перезарядке
Медленная зарядка. Если время зарядки ограничено, стоимость вырабатываемой энергии может быть высока Быстрая зарядка. Если время зарядки ограничено, стоимость вырабатываемой энергии ниже
Требуется периодическая десульфатация Десульфатация не требуется
Для десульфатации нужно специальное зарядное устройство Не требуется
Газообразование при достижении полной зарядки. Опасность взрыва Нет газообразования в нормальных условиях
Напряжение падает при высокой нагрузке Лучше держат высокую нагрузку
Установка только в вертикальном положении Положение не имеет значения
Высокий уровень саморазряда Низкий уровень саморазряда
Требуется регулярное обслуживание Обслуживание не требуется

Гелевые и AGM аккумуляторы лучше держат напряжение под большой нагрузкой, при нормальной эксплуатации не выделяют взрывоопасных газов и едких паров и не разливают электролит при повреждениях. Поэтому если на лодке не установлено зарядных устройств с функцией выравнивания и судно используется от случая к случаю, то гелевые или AGM аккумуляторы предпочтительнее жидко-кислотных.

Однако, если владелец заботится об аккумуляторах, имеет устройства для их правильной зарядки и не допускает саморазряда, то аккумуляторы с жидким электролитом прослужат дольше при меньших затратах.

В настоящий момент нет объективных данных, по которым можно сделать вывод о преимуществах гелевых или AGM аккумуляторов разных марок. Однако AGM аккумуляторы обладают меньшим внутренним сопротивлением и меньшими потерями во время разряда и заряда. Значит они заряжаются быстрее, время работы двигателя для их зарядки меньше, а общая стоимость эксплуатации аккумуляторов ниже.

Что такое тяговая батарея? Удивительный гид!

9.
Сетка отрицательной батареи Свинцовые сплавы с низким содержанием SB — сплав Pb/Ca/Sn/Al Стандартные залитые 2-вольтовые тяговые элементы — VRLA, гель и малообслуживаемая батарея — Сплавы Pb/Ca/Sn/Al Стандартные залитые 2-вольтовые тяговые элементы — VRLA, гелевые и малообслуживаемые аккумуляторы
Положительно-активный материал Сухой заполненный PbO2 3.6–3,8 г/см3 Все типы трубчатых свинцово-кислотных элементов и аккумуляторов 2 В
Активный материал отрицательного заряда Губчатый свинец 4,4 г/см3 Все типы свинцово-кислотных трубчатых элементов и аккумуляторов 2 В 10 9 Gauntlet Тканый и нетканый материал – полиэстер, ПЭТ/ПБТ/ПП 2-вольтовые аккумуляторы и элементы – свинцово-кислотные аккумуляторы
Сепаратор аккумуляторов Полиэтилен, микропористая резина и ПВХ Разделители аккумуляторов Все типы аккумуляторов, включая трубчатые аккумуляторы Необслуживаемые элементы TGel
Свинцовый сплав с верхней планкой Свинцовый сплав с низким содержанием SB — сплав свинца / 2-4% Sn Затопленные 2-вольтовые элементы и моноблоки, VRLA 2-вольтовые элементы и моноблоки
Электролит29 + — 0,1 SG h3So4 жидкий
1,29 + — 0,1 SG h3So4 Gel/AGM
Стандартные затопленные ячейки 2v
VRLA 2v ячейки и моноблоки
Регулируемая вентиляционная крышка или вентиляционная пробка Пробки Sealed0 с открытым верхом Стандартные затопленные 2 В клетки
Герметичное обслуживание Бесплатные батареи 2 В клетки и моноблоки батареи
Треходовой батареи Свинцовый медный кабель Все виды батареи 2V

Тяги для тяговых батарей для EV и HEV

 

Требования к батареям для типовых тяговых приложений

Тяговые устройства традиционно использовались для свинцово-кислотных аккумуляторов, но ограничения свинцово-кислотных аккумуляторов вместе с высокой стоимостью альтернатив, в свою очередь, ограничили диапазон потенциальных тяговых приложений с питанием от аккумуляторов.Типичному семейному автомобилю потребуется батарея емкостью около 40 кВтч, чтобы обеспечить дальность в одну сторону 200 миль, а свинцово-кислотная батарея емкостью 40 кВтч весит 1,5 тонны.

 

Однако ситуация меняется, так как новый химический состав аккумуляторов и вспомогательные технологии принесли с собой новые технические и экономические преимущества, делающие питание от аккумуляторов жизнеспособным для тяговых приложений, которые ранее были неэкономичными или непрактичными. В частности, использование легких никель-металлгидридных и литиевых аккумуляторов вместо тяжелых и громоздких свинцово-кислотных аккумуляторов впервые сделало возможным использование электромобилей и гибридных электромобилей.

 

Общие требования

Само собой разумеется, что низкая стоимость, длительный срок службы (более 1000 циклов), низкий уровень саморазряда (менее 5% в месяц) и низкие эксплуатационные расходы являются основными требованиями для всех приложений. Тяговые батареи обычно работают в очень суровых условиях эксплуатации и должны выдерживать широкий диапазон температур (от -30°C до +65°C), а также удары, вибрацию и неправильное обращение.Однако малый вес не всегда является приоритетом, поскольку большой вес обеспечивает устойчивость погрузочно-разгрузочного оборудования, такого как вилочные погрузчики, и сцепление, необходимое для буксировки самолетов для буксировки тяжелых грузов. Однако малый вес важен для автомобильных аккумуляторов большой емкости для электромобилей и гибридных автомобилей, используемых в пассажирских транспортных средствах, и это исключает использование свинцово-кислотных батарей для этих приложений.

Цепи защиты

также необходимы для аккумуляторов, в которых используются не свинцово-кислотные химические вещества.

 

Закупочные спецификации

Тяговые аккумуляторы

очень дороги и, как и все аккумуляторы, изнашиваются в течение срока службы.Клиенты ожидают минимального уровня производительности даже в конце срока службы батареи, поэтому покупатель, скорее всего, укажет ожидаемую производительность в конце срока службы (EOL), а не в начале срока службы (BOL). При нормальных обстоятельствах для приложений EV емкость EOL определяется как не менее 80% емкости BOL. Для приложений HEV изменение внутреннего импеданса часто используется как показатель срока службы. В этом случае внутренний импеданс EOL может быть указан не более 200% внутреннего импеданса BOL.

Это показано графически ниже.

 

Далее в дополнение к общим требованиям, приведенным выше, излагаются особые цели производительности и эксплуатационные требования для конкретных автомобильных приложений.

 

12-вольтовая автомобильная аккумуляторная батарея SLI (запуск, освещение и зажигание) Требования к эксплуатации
  • Один кратковременный глубокий разряд (глубина разряда 50 % (глубина разряда) при температуре не менее 5°C) с последующей непрерывной зарядкой.
  • Аккумулятор постоянно полностью заряжен.
  • Нет длительной работы при глубоком разряде.
  • Типовая мощность 0,4–1,2 кВтч (33–100 Ач)
  • Пиковая мощность 2,4–3,6 кВт (200–300 А).

 

История

 

Батарея PowerNet 36/42 В Эксплуатационные требования
  • Один глубокий разряд, за которым следуют периодические сильноточные нагрузки.
  • Нет длительной работы при глубоком разряде.
  • Необходимы высокая пропускная способность и длительный срок службы, особенно если используется функция помощи при запуске с остановкой/запуском.
  • Устойчив к повторным импульсам сильного тока.
  • Типовая мощность более 1 кВтч.
  • Пиковая мощность от 5 до 12 кВт.
  •  

История

 

Вышеуказанные два приложения не являются настоящими тяговыми приложениями, хотя они могут использоваться в мягких гибридах, которые включают режим старт/стоп (см. ниже).

 

Технические характеристики аккумуляторов для электромобилей, гибридных автомобилей и легких транспортных средств

На приведенной ниже диаграмме сравниваются требования к мощности и емкости аккумулятора для автомобиля одинакового размера и веса в конфигурации EV, HEV или PHEV. Конструкции батарей могут быть оптимизированы по мощности или по емкости (содержанию энергии), но не по обоим параметрам (см. Компромисс между энергией и мощностью в разделе «Конструкция элементов»), поэтому тип используемых элементов, а не только размер, должен выбираться в соответствии с приложением. .

 

В случае электромобиля батарея является единственным источником энергии, поэтому размер батареи должен обеспечивать подачу этой энергии на более или менее непрерывной основе. Емкость EV должна быть достаточной для достижения необходимого диапазона, но, кроме того, поскольку полностью разряжать батарею нежелательно, необходим запас около 20%, чтобы глубина разряда не превышала 80%. Дополнительный запас около 5% также требуется для принятия любого рекуперативного тормозного заряда, когда батарея только что была заряжена.Другими словами, размеры батареи должны обеспечивать требуемую емкость, когда максимальное значение SOC составляет 95 %, а максимальное значение DOD – 80 %. Непрерывная скорость разряда для батарей, оптимизированных по емкости, обычно составляет около 1С, хотя некоторые элементы могут выдерживать импульсные токи до 3С и более в течение коротких периодов времени. Аккумулятор электромобиля обычно имеет один глубокий разряд в день с некоторой промежуточной дозаправкой в ​​результате рекуперативного торможения, а типичный срок службы литиевого аккумулятора электромобиля может составлять от 500 до 2000 циклов.

 

Аккумулятор для эквивалентного серийного гибрида также должен обеспечивать такую ​​же мощность, что и аккумулятор электромобиля, поскольку транспортные средства имеют практически одинаковый размер и вес, а в периоды с перерывами аккумулятор будет единственным источником питания.Однако, поскольку потребность в энергии делится с двигателем внутреннего сгорания (ДВС), необходимая емкость батареи намного меньше. Параллельные гибриды могут иметь разные механизмы распределения мощности, поэтому их требования к мощности могут быть удовлетворены батареями меньшей мощности. Таким образом, HEV несут дополнительное бремя и сложность, связанные с необходимостью носить с собой два источника питания, каждый из которых достаточно велик, чтобы самостоятельно питать транспортное средство.

Результатом являются жесткие конструктивные ограничения по весу и размеру батареи, которая может быть размещена, и батареи HEV, как правило, менее одной десятой размера батарей EV, используемых в транспортных средствах того же размера.Неизбежным последствием является то, что для получения такой же мощности от батареи, составляющей одну десятую размера, батареи HEV должны обеспечивать непрерывный ток 10C или более. К счастью, потребность в мощности является прерывистой (но намного дольше, чем короткие импульсные потребности), поскольку она используется совместно с ICE. Таким образом, емкость аккумуляторной батареи менее важна, чем подача энергии в HEV, поскольку запас хода можно увеличить за счет использования двигателя. Поэтому батареи HEV оптимизированы по мощности.

Недостатком является то, что из-за своей низкой емкости батарея HEV постоянно заряжается и разряжается во время нормальной работы и может подвергаться эквиваленту ста циклов зарядки-разрядки в день.К сожалению, при глубоком разряде аккумулятор изнашивается за несколько недель. Однако мы знаем, что срок службы батареи экспоненциально увеличивается по мере уменьшения глубины разряда (см. «Срок службы батареи» и «Срок службы батареи» в разделе, посвященном сроку службы батареи), поэтому для продления срока службы батареи HEV должны работать при частичной глубине разряда. Это означает, что емкость батареи должна быть соответственно увеличена, чтобы обеспечить более низкие DOD, даже если полная емкость почти никогда не используется. В приведенном выше примере аккумулятор HEV работает в диапазоне от 40% до 80% SOC.Более длительный срок службы может быть достигнут за счет использования аккумуляторов еще большей емкости, так что желаемая емкость может быть обеспечена в пределах SOC от 60% до 75%.

 

Подключаемые гибриды должны часть времени работать в качестве электромобиля в режиме истощения заряда и часть времени в качестве гибридного электромобиля в режиме поддержания заряда. См. более подробные требования PHEV ниже. Таким образом, требование к аккумуляторной батарее PHEV должно быть компромиссом между хранением энергии и ее подачей.

Это серьезная проблема для производителей ячеек.

 

Ниже приведены более подробные эксплуатационные требования.

 

Требования к эксплуатации аккумулятора электромобиля (EV)

Батареи большой емкости необходимы для достижения разумного диапазона. Типичный электромобиль потребляет от 150 до 250 ватт-часов на милю в зависимости от местности и стиля вождения.

  • Аккумулятор должен выдерживать регулярную глубокую разрядку (глубина разряда 80 %)
  • Он разработан, чтобы максимизировать энергоемкость и обеспечить полную мощность даже при глубоком разряде, чтобы обеспечить большую дальность действия.
  • Для удовлетворения потребностей транспортных средств разного размера и различных моделей использования потребуется ряд мощностей.
  • Должен выдерживать очень высокие повторяющиеся импульсные зарядные токи (более 5C), если требуется рекуперативное торможение.
  • Без рекуперативного торможения возможны контролируемые условия зарядки и более низкие скорости зарядки. (желательно не менее 2С).
  • Обычно полностью заряжается.
  • Часто также достигает почти полного разряда.
  • Критическое значение уровня топлива вблизи «пустой» точки.
  • Требуется система управления батареями (BMS).
  • Необходимо управление температурным режимом.
  • Типичное напряжение > 300 Вольт.
  • Типовая мощность > 20–60 кВтч.
  • Типовой ток разряда до C при непрерывном разряде и пиковом значении 3 C в течение короткого времени.
  •  

Поскольку эти аккумуляторы физически очень большие и тяжелые, они нуждаются в специальной упаковке, чтобы поместиться в имеющемся пространстве в предполагаемом транспортном средстве.Точно так же конструктивная компоновка и распределение веса пакета должны быть интегрированы с конструкцией шасси, чтобы не нарушать динамику автомобиля. Эти механические требования особенно важны для легковых автомобилей.

 

История

 

Эксплуатационные требования к аккумулятору гибридного электромобиля (HEV)

Емкость менее важна для гибридных электромобилей по сравнению с электромобилями, поскольку двигатель также обеспечивает емкость, поэтому аккумулятор может быть намного меньше, что снижает вес.Однако время от времени может потребоваться, чтобы батарея обеспечивала такую ​​же мгновенную мощность, как и батарея электромобиля. Это означает, что меньшая батарея должна выдавать гораздо более высокие токи, когда это необходимо.

Требуется очень широкий ассортимент аккумуляторных батарей, чтобы соответствовать ряду конфигураций HEV, а также требованиям к характеристикам автомобиля. Некоторые примеры:

  • Серия Hybrid — Двигатель используется только для зарядки аккумулятора.Электрическая система обеспечивает трансмиссию с переменной скоростью, а электродвигатель обеспечивает полную мощность привода. Требования к батареям аналогичны батареям электромобилей, но требуется меньшая емкость, поскольку заряд поддерживается двигателем.
  • Параллельный гибрид — двигатель и электродвигатель обеспечивают привод колес. Возможны различные конфигурации для удовлетворения различных условий эксплуатации. Доля нагрузки, принимаемая на себя электродвигателем, может составлять от нуля до 100 % в зависимости от условий эксплуатации и целей проектирования.Емкость батареи может быть всего 2 кВтч, но она должна обеспечивать кратковременное повышение мощности, требующее очень высоких токов до 40C для ускорения и подъема в гору.

Некоторые примеры различных целей проектирования электромобилей и гибридных электромобилей, влияющих на характеристики аккумуляторной батареи:

  • Оптимизация эффективности — Это позволяет двигателю работать с наиболее эффективной постоянной скоростью просто для поддержания заряда аккумулятора. Электрический привод исключает коробку передач и обеспечивает требуемую переменную выходную мощность.Этот тип привода впервые был использован на дизель-электровозах. Повышенная эффективность снижает расход топлива, что, в свою очередь, автоматически снижает выбросы выхлопных газов.
  • Efficiency Boost . Батарея используется просто для захвата энергии, которая в противном случае была бы потеряна при рекуперативном торможении. Захваченная энергия используется для повышения мощности при ускорении и подъеме в гору.
  • Расширитель диапазона . По сути, это электромобиль, в котором двигатель используется для подзарядки аккумулятора, чтобы предотвратить чрезмерную глубину разряда.
  • Режим стоп/старт — позволяет выключать двигатель для экономии топлива, когда автомобиль временно останавливается на светофоре или в пробке и т. д. Автомобиль трогается с места от аккумуляторной батареи, а двигатель перезапускается при достижении заданной скорости. достигается.
  • Городской и загородный режим — позволяет использовать автомобиль в режиме электромобиля в городе или в условиях интенсивного движения, где он наиболее подходит, а также использовать его в качестве обычного транспортного средства с двигателем внутреннего сгорания для движения на высокой скорости или по шоссе на большие расстояния. чтобы избежать ограничений по дальности полета электромобиля.
  • Многорежимный — Повышение универсальности возможно за счет использования комбинаций вышеуказанных режимов.
  • Емкость и мощность — В дополнение к указанным выше режимам работы потребуются различные батареи для соответствия ряду требований к производительности, таких как экономичность, максимальная скорость, ускорение, грузоподъемность, запас хода и вредные выбросы.

 

Аккумулятор стал важным отличием продукта, как и двигатель.

Из-за очень широкого диапазона эксплуатационных требований HEV не существует доступных стандартных аккумуляторов, которые соответствовали бы результирующему диапазону спецификаций по напряжению аккумуляторов, емкости и расчетной мощности, и аккумуляторы должны быть разработаны специально для предполагаемого применения.

 

Вот некоторые типичные требования:

  • Предназначен для обеспечения максимальной мощности.
  • Должен обеспечивать высокую мощность (до 40°С) при повторяющихся неглубоких разрядах и выдерживать очень высокие скорости перезарядки.
  • Очень долгий срок службы 1000 глубоких циклов и 400 000–1 000 000 поверхностных циклов.
  • Рабочая точка находится в диапазоне от 15 % до 50 % DOD, чтобы обеспечить рекуперативное торможение.
  • Никогда не достигает полного разряда.
  • Редко достигает полного заряда.
  • Необходимо управление температурным режимом.
  • Топливозамер и комплекс BMS, необходимые для регулирования управления энергией аккумулятора, а также для приборов водителя.
  • Требуется взаимодействие с общим управлением энергопотреблением автомобиля.
  • Типичное напряжение > 144 Вольт.
  • Типовая мощность > 40 кВт (50 л.с.).
  • Производительность от 1 до 10 кВтч в зависимости от применения.
  • Как и в случае с вышеперечисленными электромобилями, размер, форма и распределение веса аккумуляторной батареи должны соответствовать автомобилю.

 

История

 

Требования к аккумуляторной батарее гибридного электромобиля (PHEV)

Аккумуляторы

для подключаемых гибридных автомобилей должны удовлетворять противоречивым требованиям к характеристикам.

Тяговые батареи обычно оптимизируются для обеспечения высокой емкости в случае чисто электрических транспортных средств или для высокой мощности в случае гибридных транспортных средств. Аккумулятор электромобиля работает до глубокой глубины разряда (DOD) на большом расстоянии, тогда как HEV работает при малой глубине разряда в течение длительного срока службы.

Подключаемый гибрид предназначен для использования как в качестве электромобиля для движения по городу, так и в качестве гибридного автомобиля, когда зарядка закончилась, или для движения по шоссе.Двойные требования: увеличенный запас хода на электротяге, как правило, сорок миль, а также поддержание высокой мощности при низком уровне заряда (см. ниже) налагают на батарею очень напряженные условия.

 

Таким образом, ожидается, что батарея PHEV будет работать как в качестве электромобиля, так и в качестве гибридного автомобиля.

Требование полного электрического диапазона может быть удовлетворено только за счет использования аккумуляторов большей емкости, что значительно увеличивает стоимость, а из-за высокой стоимости потребители возлагают большие надежды на срок службы аккумулятора.

 

Требования к эксплуатации велосипедного аккумулятора

В Китае, где велосипед является рабочей лошадкой, аккумуляторы обычно имеют напряжение 36 Вольт.

В Европе и США, где велосипеды чаще используются для отдыха, более популярны более легкие аккумуляторы на 24 Вольта.

  • Разработаны как съемные модули для удобной зарядки в помещении и в качестве меры защиты от кражи.
  • Должен выдавать 5 ампер в течение 2 часов (от 240 до 360 Втч в зависимости от напряжения), чтобы обеспечить один час поездки на работу. Более высокая емкость невозможна при использовании свинцово-кислотных аккумуляторов, поскольку их вес ограничивает портативность.
  • Пиковый ток 15 Ампер.
  • Долгий срок службы минимум 500 циклов или два года.
  •  

Эксплуатационные требования к морской батарее
  • Требуются батареи глубокого разряда.
  • Широкий диапазон требуемых мощностей и мощностей.
  • Малый вес.
  • Должен быть устойчив к широкому диапазону условий зарядки.
  • Особые условия окружающей среды.

 

Эксплуатационные требования к аккумулятору погрузочно-разгрузочного оборудования

Аналогично приложениям для электромобилей, но обычно без ограничений по весу.

 

Практичные тяговые батареи

На протяжении более века свинцово-кислотные аккумуляторы были основным источником энергии для тяговых устройств, поскольку они надежны и относительно недороги. Для вилочных погрузчиков, молочных поплавков и аналогичных устройств также успешно используются никель-железные батареи, которые практически не поддаются разрушению и имеют срок службы до десяти лет. Однако большой вес и объем этих аккумуляторов не позволяют использовать их в легковых автомобилях.

 

В 1970-х годах началась работа над батареями из хлорида натрия и никеля (Zebra), предназначенными для тяговых приложений, поскольку они обеспечивают возможность очень высокой плотности энергии, которая может решить эту проблему. К сожалению, это высокотемпературные батареи, которые должны работать при температуре 270°C, что ограничивает их распространение.

 

Появление высокомощных никель-металлогидридных (NiMH) элементов, которые позволили преодолеть проблемы как веса, так и рабочей температуры, побудило нескольких производителей автомобилей представить электромобили или гибридные автомобили с использованием NiMH-аккумуляторов.NiMH элементы работают при нормальной температуре окружающей среды. Они имеют более высокую плотность энергии и мощности, чем свинцово-кислотные элементы, но не так хороши, как элементы Zebra.

 

Недавно стали доступны мощные литий-ионные элементы, которые имеют даже более высокую плотность энергии, чем элементы NiMH, наравне с элементами Zebra. Они также работают при нормальных температурах и только внедряются в новые конструкции электромобилей.

Однако эти новые высокоэнергетические элементы более уязвимы для злоупотреблений и нуждаются в поддержке электронных систем управления батареями для обеспечения защиты и обеспечения длительного срока службы.

 

Зарядные устройства для тяговых аккумуляторов

Аккумуляторы большой емкости также требуют мощных зарядных устройств для обеспечения разумного времени зарядки, и зарядные устройства должны быть совместимы с химическим составом элемента и должны иметь возможность взаимодействия со схемой защиты элемента. Точно так же, как аккумулятор подбирается к автомобилю, зарядное устройство должно быть изготовлено по индивидуальному заказу и согласовано с аккумулятором. Дополнительную информацию можно найти в разделе «Зарядные устройства».

 

См. также Инфраструктура зарядки тяговых аккумуляторов

 

Тяговые приложения — электрические приводы

 

Тенденции рынка

Информация об объемах продаж аккумуляторов и тенденциях отрасли представлена ​​на страницах История.

 

 

 

 

 

03.4 Что такое тяговая батарея?

03.4 Аккумуляторы для электромобилей

Что такое тяговая батарея для электромобилей?

Как устроен электромобиль


Литий-ионный тяговый аккумулятор

Тяговый аккумулятор электромобиля представляет собой перезаряжаемый накопитель энергии, который очень быстро подает питание на электродвигатель, обеспечивая электромобилю высокую производительность и быстрое ускорение.

Чтобы лучше понять, что такое тяговая батарея и как ее потушить в случае возгорания, давайте посмотрим, как устроены блоки тяговых батарей для электромобилей.

Тяговая батарея

Несколько отдельных элементов ионно-литиевой батареи соединены в аккумуляторный модуль. Группа соединенных аккумуляторных модулей находится в закрытом аккумуляторном корпусе с защитой днища. Это известно как аккумуляторная батарея.

В пассажирском электромобиле аккумуляторная батарея обычно располагается вдоль днища автомобиля в форме прямоугольника или буквы «Т».

Электромобили коммерческого и общественного транспорта могут иметь несколько аккумуляторных батарей, расположенных спереди, сзади, по бокам и даже на крыше автомобиля.

1.

Аккумуляторные элементы

Цилиндрические, призматические и мешочные литиевые аккумуляторные элементы чаще всего используются в тяговых аккумуляторных батареях электромобилей.

цилиндрических


(см. Ниже подробно)

Модули батареи

аккумуляторные аккумуляторы, содержащиеся в модуле (это призыра)

3.

аккумуляторный пакет

батареиные модули подключены в серии Создать пакет

4.

Chastise электромобилей (в разобранном виде)

аккумуляторный пакет

Как литиевая ионная батарея клетки работают?

5.

Шасси электромобиля

Аккумуляторная батарея в корпусе с защитой днища и системой управления батареями

Как и все батареи, литий-ионные аккумуляторные элементы содержат два электрода; катод (положительный) и анод (отрицательный).Анод изготовлен из углерода, в первую очередь из графита, а катод из оксидов металлов, в том числе лития.

Электролит (между анодом и катодом)

Ионы лития перемещаются между электродами через электролит, создавая электрический ток путем преобразования химической энергии в электрическую. Между катодом и анодом находится очень тонкий пористый сепаратор.

Позже мы рассмотрим тепловой разгон, который может произойти из-за короткого замыкания в аккумуляторной ячейке, и из-за которого начинается возгорание литий-ионной тяговой батареи электромобиля.

Тяговые батареи для тяжелой промышленности

Тяговые батареи в основном используются в тяжелых промышленных электрических устройствах , таких как: электрические вилочные погрузчики, электрические тракторы, большие промышленные уборочные машины, автовышки, …


Тяговая батарея состоит из нескольких ячеек по 2В. Когда эти ячейки соединены последовательно, вы получаете более высокое напряжение. Тяговая батарея на 24 вольта имеет 12 ячеек, на 48 вольт — 24 ячейки, на 80 вольт — 40 ячеек.Чтобы перезарядить аккумулятор, напряжение элемента должно быть увеличено до более чем 2 вольт с помощью внешнего источника напряжения.

Тяговые аккумуляторы отличаются от стартерных аккумуляторов тем, что они были разработаны для обеспечения определенного количества энергии в течение более длительного времени. В результате тяговые батареи обычно имеют значительно большую емкость , чем стартерные батареи.

Состав тяговой батареи

Тяговая ячейка состоит из положительных и отрицательных пластин, всегда на 1 отрицательную пластину больше, чем количество положительных.Положительная и отрицательная пластины отделены друг от друга с помощью микропористого сепаратора во избежание взаимного контакта и короткого замыкания.

Положительная пластина состоит из трубчатой ​​пластины и ряда свинцовых стержней вместе, которые затем в целом защищены пористым материалом, обернутым вокруг пластины наподобие конверта. Пространство между пластинами заполнено пастой из двуокиси свинца. Точный состав этих пластин варьируется от производителя к производителю и уже является важной частью конечного качества ячейки.

Отрицательная пластина представляет собой сетку из чистого свинца. Эти пластины находятся в ванне с электролитом, смесью серной кислоты с водой.

Различные технологии

Тяговые элементы уже существуют в различных технологиях, а именно: Открытые свинцово-кислотные, малообслуживаемые, чисто свинцово-углеродные, гелевые, CSM, квадратные и литий-ионные :

Зарядные устройства для тяговых аккумуляторов | Energic Plus

Что такое тяговая батарея?

Тяговые аккумуляторы, в отличие от стартерных, предназначены для подачи определенного количества энергии в течение более длительных периодов времени.Вот почему тяговые батареи обычно имеют гораздо большую емкость, чем стартерные батареи.

Тяговые аккумуляторы имеют более толстые пластины, а активный материал имеет другой состав из-за циклического заряда.

Обычная тяговая батарея

Тяговые аккумуляторы

используются в приложениях, которые регулярно требуют глубоких разрядов и где аккумулятор заряжается почти ежедневно. Эти батареи были сконструированы таким образом, что их можно разряжать до 80%, а затем полностью заряжать без каких-либо повреждений.Максимальная температура влажной тяговой батареи составляет 50°C.

Тяговая батарея с тяговыми элементами

Для больших электрических машин используется тяговая батарея, которая может состоять из тяговых элементов. Существует два типа тяговых ячеек.

Эти типы представляют собой ячейку DIN, где ширина ячейки всегда составляет 198 мм, и ячейку Британского стандарта, где ширина ячейки всегда составляет 158 мм. Каждая клетка имеет свои определенные размеры. Эти размеры также были зафиксированы и используются в качестве стандарта DIN.Ячейки разных производителей с одинаковыми размерами будут иметь одинаковую емкость. Это дает возможность замены элементов одного производителя на элементы другого производителя (см. также приложение 1 тип элементов и их размеры).

Поскольку вес этого типа батареи может быть довольно большим, в зависимости от напряжения и емкости батареи, он также используется в качестве противовеса.

Состав тяговой батареи

Аккумулятор состоит из различных элементов с напряжением около 2,12 Вольт.Более высокие напряжения получаются при последовательном соединении этих элементов. Батарея 6В имеет 3 элемента, батарея 12В имеет 6 элементов. Чтобы перезарядить аккумулятор, внешний источник должен поднять напряжение элемента выше 2,12 Вольт.

Системы зарядки

В тяговых батареях запасается химическая энергия. Когда батарея разряжается, эта химическая энергия преобразуется в электричество. Если аккумулятор разряжен на 80 %, его необходимо зарядить с помощью зарядного устройства. Это заставляет энергию возвращаться в батарею, обращая химический процесс вспять и приводя к тому, что химическая энергия снова накапливается в батарее.

Тяговые аккумуляторы можно заряжать только с помощью зарядного устройства, характеристики которого указаны производителем аккумуляторов. Используя неподходящее зарядное устройство, вы можете серьезно повредить аккумулятор, что сократит срок его службы.

Важно знать, что для оптимального использования свинцово-кислотного аккумулятора лучше всегда разряжать его на 80%, а затем полностью заряжать. Промежуточные платежи не допускаются. Разрядка батареи более чем на 80% приведет к ее существенному повреждению.Многократная разрядка менее чем на 80% сократит срок службы батареи.

Зарядные устройства бывают разных размеров и цветов, но есть два основных типа зарядных устройств: обычные и высокочастотные зарядные устройства. Некоторые зарядные устройства имеют дополнительные функции, такие как выравнивание заряда, зарядка на обслуживание или другие опции. Жизненно важная опция — датчик температуры! Часто вы также можете установить кривую заряда.

Тяговый аккумулятор – HiSoUR История культуры – Hi So You Are

Тяговая батарея (далее также известная как батарея электромобиля, батарея для вождения или батарея для циклов) представляет собой накопитель энергии, используется для привода электромобилей и состоит из множества взаимосвязанных элементов (отсюда «батарея»).Он состоит из нескольких или тысяч аккумуляторных ячеек или блоков ячеек, соединенных параллельно и последовательно. Кроме того, суперконденсаторы или аккумуляторы с механическим маховиком могут называться тяговыми батареями, когда несколько аккумуляторов объединяются для питания транспортного средства.

Общий
Тяговая батарея в электромобилях часто имеет номинальное напряжение от 350 до 400 вольт, что соответствует обычному трехфазному переменному току. Для педалей и электросамокатов обычно используются напряжения 24, 36 и 48 вольт.В погрузчиках с электроприводом обычно используются свинцово-кислотные аккумуляторы с номинальным напряжением 80 В. Тяговая батарея здесь используется для выравнивания веса.

Для освещения, стеклоочистителей, радиоприемника, пульта дистанционного управления и т. д. на электромобилях обычно используют не напрямую их высоковольтную тяговую батарею, а обычную 12- или 48-вольтовую электрическую систему с небольшим запасом электрической энергии, аналогичную стартерной батарее в обычных транспортные средства.

История
После того, как в начале 19-го века электричество стало использоваться для передачи информации, примерно в 1837/1838 годах были также известны основы электропривода и разработан электрический двигатель.1854 г. был разработан Вильгельмом Йозефом Синстеденом, а в 1859 г. Гастоном Планте была построена свинцово-кислотная батарея.

Набор из шести таких элементов с номинальным напряжением 2 вольта и спирально намотанных свинцовых пластин, образованных в 1881 году Гюставом Труве в трехколесном велосипеде Trouvé, первой тяговой батарее (номинальное напряжение 12 вольт) для движения автономного электромобиля без рельсов. или кабельная стяжка. Регулировалось только замыканием или размыканием цепи. Тем не менее, у трехколесного велосипеда Trouvé все еще были кривошипы трехколесного велосипеда, служившие основой.

Несколько месяцев спустя, в 1882 году, электрический трехколесный велосипед Ayrton & Perry не только не имел кривошипов и электрического освещения, но и имел улучшенную тяговую батарею. Десять свинцовых элементов хранились при номинальном напряжении 20 вольт 1,5 кВтч и могли включаться и выключаться по отдельности, что позволяло регулировать мощность и скорость. Уже на первых автомобилях тяжелая тяговая батарея располагалась как можно ниже, чтобы улучшить устойчивость и управляемость.

Но в то время как аккумуляторные элементы еще размещались открыто в первых транспортных средствах, построенных в первых электромобилях (с 1888 г.), тяговая батарея уже находилась в специальном корпусе или маскировалась под него.Аккумуляторная фабрика Tudorsche System Büsche & Müller OHG (теперь известная как VARTA) была первой компанией в Германии, которая начала производить свинцово-кислотные батареи в промышленных масштабах в 1888 году. В железнодорожном секторе был аккумуляторный вагон Виттфельда, работавший с этими батареями. Примерно в 1900 году были предприняты успешные попытки привести баржи в движение с помощью аккумуляторов. В результате компания Watt-Akkumulatoren-Werke AG, преемница исследовательской компании, основала Ziegel-Transport-Aktiengesellschaft (ZTG) в Цеденике. Электродвигатели более 100 барж питались от аккумуляторов и снабжали Берлин кирпичами.

Благодаря никель-железному аккумулятору (Томас Эдисон), разработанному примерно в 1900 году, и никель-кадмиевому аккумулятору, разработанному шведом Вальдемаром Юнгнером, стали доступны альтернативные химические элементы для тяговых батарей. Было доказано, что батарея NiFe используется в различных автомобилях и имеет очень долгий срок службы. Джей Лено в США владеет компанией Baker Electric, где никель-железные батареи все еще работают спустя почти 100 лет. Генри Форд разработал Ford Model Talso как электромобиль.Он уже заказал у Эдисона 150 000 никель-железных батарей, когда его отдел электромобилей загорелся.

Изобретение электростартера, с помощью стартерной батареи двигатель можно было запускать без физических усилий, положило начало закату первого расцвета электромобилей, в результате чего развитие аккумуляторов и аккумуляторов застопорилось. К концу 20-го века свинцово-кислотные батареи глубокого цикла были практически стандартом для тяговых приложений. К ним относятся, среди прочего, подводные лодки, автомобили с батарейным питанием, промышленные транспортные средства, такие как вилочные погрузчики и тачки, а также электрические инвалидные коляски.В 1990-е годы французские производители выпустили несколько тысяч легальных транспортных средств с никель-кадмиевыми батареями. В 1990 году в соответствии с законом CARB в Калифорнии производители автомобилей должны были быть вынуждены постепенно переходить на автомобили с нулевым уровнем выбросов (US = Zero Emission Vehicle), предлагая, чтобы Akkumulatorforschung снова получил сильные импульсы.

Например, в то время как первые тяговые батареи General Motors EV1 все еще использовали доступные недорогие свинцово-кислотные батареи (26 блоков общей емкостью 16.3 кВтч и номинальное напряжение 312 вольт), во втором варианте использованы готовые к серийной разработке никель-металлогидридные аккумуляторы Стэнфорда Р. Овшинского. Тяговая батарея была прочно установлена ​​в центральном туннеле в полу автомобиля, что способствовало высокой безопасности при столкновении и очень хорошим характеристикам управляемости.

В то время как натрий-серный аккумулятор для BMW E1 или бромно-цинковый аккумулятор, анонсированный для Hotzenblitz, так и не был готов к серийному производству, натриево-никелевый хлоридный элемент (батарея Zebra) не только обеспечивает практическую дальность более 200 км, но и применения в армии и космосе.Также интересным в этом автомобиле является компактная блочная компоновка, которая позволила смонтировать всю тяговую батарею снизу как единое целое, а также способствовала высокому уровню безопасности для автомобильного применения.

В это же время были заложены основы химии элементов для литий-ионных аккумуляторов. Однако после смягчения законов CARB автомобильная промышленность прекратила эту деятельность, так что литий-ионные батареи стали важными только как тяговые батареи в 21 веке.Сегодня различные варианты считаются надеждой на значительное улучшение отношения мощности к весу и грузоподъемности.

Физико-технические свойства
По сравнению с портативными батареями или потребительскими элементами, элементы тяговой батареи имеют значительно более высокую емкость. Кроме того, они разрабатываются и изготавливаются различными производителями в различных исполнениях, частично по требованию заказчика. Стандартных размеров не существует. Распространены как круглые элементы, в которых электроды имеют стержнеобразную и чашеобразную форму, например изделия A123 Systems, так и призматические элементы с пластинчатым расположением электродов, например элементы Winston Battery.

Используются устойчивые к сильному току аккумуляторные системы с глубоким циклом, которые способны подавать или получать электроэнергию в зависимости от условий движения и выдерживают множество циклов зарядки-разрядки. В отличие от стартерных аккумуляторов, например, свинцово-кислотные аккумуляторы благодаря специальной конструкции свинцовой решетки и сепараторов могут быть разряжены до глубины 80% без повреждения.

В то время как блоки для свинцовых автомобильных стартерных аккумуляторов на 12 В или 24 В емкостью 36-80 ампер-часов (Ач), должны быть соединены между собой для вилочных погрузчиков аккумуляторы емкостью от 100 до 1000 Ач до рабочего напряжения, например, от 24 до 96 вольт, для электромобилей может достигать нескольких сотен вольт.Поэтому размеры значительно больше. Более высокие напряжения уменьшают протекающие токи и, таким образом, помимо прочего, уменьшают омические потери в линиях и тепловые потери при зарядке и разрядке, а также уменьшают вес (кабеля).

При последовательном соединении отдельных ячеек получается управляющее напряжение или тяговое напряжение. Увеличивая размер ячеек или соединяя ячейки параллельно, можно увеличить емкость и мощность хранения. Произведение тягового напряжения (В) и электрического заряда/гальванической емкости отдельных элементов/ячеек, соединенных параллельно (Ач), дает энергоемкость тяговой батареи.

Требования для использования в транспортных средствах
Мобильное применение тяговых батарей требует более высоких требований безопасности по сравнению со стационарным использованием. Прежде всего, должна быть доказана безопасность механических воздействий. Это достигается за счет использования безопасных химических элементов (например, литий-железо-фосфатных аккумуляторов) с часто более низкими электрическими характеристиками, безопасной конструкции размещения в автомобиле (например, проверенные на краш-тесты батарейные отсеки в грунте) или комбинации того и другого. методы.Насколько сильно влияние требований безопасности тяговых аккумуляторов, можно проследить на примере отсроченного начала производства Opel Amperabe. Причиной стала (всего несколько недель) после краш-теста на огневую тяговую батарею идентичной модели Chevrolet Volt.

Различные требования к полностью электрическим и гибридным транспортным средствам
Поскольку полностью электрические транспортные средства хранят всю электроэнергию, необходимую для движения, используются аккумуляторные элементы большой емкости, чтобы минимизировать пространство и вес для необходимого количества энергии.В связи с необходимой емкостью батареи (размером элемента или модуля) обычно указывается допустимая токовая нагрузка элементов для процессов разрядки и зарядки. Нагрузка также более равномерна и с меньшими токами относительно емкости аккумулятора, чем в гибридных автомобилях.

В гибридных электромобилях основная часть энергии привода передается в виде химической энергии (топлива). Тяговая батарея имеет значительно меньшую емкость. Он накапливает электрическую энергию для передвижения и поглощает рекуперативную энергию рекуперативного тормоза.Для этого используются сильноточные элементы, которые, несмотря на меньшую емкость, могут реализовать необходимую (часто кратковременную) сильноточную нагрузку с хорошим КПД и требуемым ресурсом.

Номинальная мощность, грузоподъемность, информация производителя
Номинальная мощность — это количество энергии, которое может быть изъято производителем при определенных условиях. Для сравнения производительности важно соблюдать эти критерии. Таким образом, аккумулятор с техническими характеристиками 12 В/60 Ач С3 имеет более высокую емкость, чем аккумуляторная батарея того же размера с обозначением С5 или С20.Спецификация Cx характеризует продолжительность разряда для заданной емкости в часах. У С3 60 Ач можно принять за три часа равномерный разряд, т.е. возможны более высокие токи, чем у С5 или С20, что важно для использования в качестве тяговой батареи, т.к. токи на практике часто оказываются для этого измерения токами (см. Скорость и уравнение Пейкерта).

Для тяжелых литий-ионных аккумуляторов превалирует утверждение о допустимой нагрузке по току по отношению к емкости.В данном случае, например, для элемента 3,2 В 100 Ач для стандартного разряда при 0,5 С (или даже 0,5 СА) это означает, что емкость определялась при токе разряда 50 А. Обычными являются характеристики емкости при 0,5 С или 1 C, допустимая длительная нагрузка может быть 3 C и более (в примере при 3 C т. е. 300 A), кратковременная нагрузка может быть еще больше (здесь 20 C, т. е. 2000 A).

Все чаще емкость тяговой батареи указывается не в ампер-часах отдельных элементов, а в ватт-часах.Таким образом, разные типы сопоставимы друг с другом, так как включено напряжение. Стартерные батареи имеют энергоемкость 496,8-960 Втч, тяговые батареи для вилочных погрузчиков — 4800-28800 Втч и для Toyota Prius II — 1310 Втч.

Стоимость батареи
В 2010 году ученые из Технического университета Дании заплатили 10 000 долларов за сертифицированную батарею для электромобилей емкостью 25 кВтч (т. е. 400 долларов за киловатт-час) без скидок и надбавок. Два из 15 производителей аккумуляторов смогли предоставить необходимую техническую документацию по качеству и пожарной безопасности.В 2010 году было подсчитано, что пройдет не более 10 лет, прежде чем цена батареи снизится до 1/3.

Согласно исследованию, проведенному Национальным исследовательским советом в 2010 году, стоимость литий-ионного аккумуляторного блока составляла около 1700 долларов США/кВтч полезной энергии, а учитывая, что для PHEV-10 требуется около 2,0 кВтч, а для PHEV-40 — около 8 кВтч, стоимость аккумуляторной батареи для PHEV-10 составляет около 3000 долларов США, а для PHEV-40 — до 14 000 долларов США. По оценкам MIT Technology Review, стоимость автомобильных аккумуляторных батарей к 2020 году составит от 225 до 500 долларов США за киловатт-час.Исследование, проведенное Американским советом по энергоэффективной экономике в 2013 году, показало, что стоимость аккумуляторов снизилась с 1300 долларов США за кВтч в 2007 году до 500 долларов США за кВтч в 2012 году. 300 долларов США за кВтч в 2015 году и 125 долларов США за кВтч к 2022 году. Снижение затрат за счет достижений в технологии аккумуляторов и увеличения объемов производства позволит электромобилям с подключаемым модулем быть более конкурентоспособными по сравнению с обычными автомобилями с двигателем внутреннего сгорания.В 2016 году мировая производственная мощность литий-ионных аккумуляторов составляла 41,57 ГВтч.

Фактическая стоимость аккумуляторов является предметом многочисленных споров и предположений, поскольку большинство производителей электромобилей отказываются подробно обсуждать эту тему. Однако в октябре 2015 года автопроизводитель GM объявил на своей ежегодной Глобальной бизнес-конференции, что они ожидают, что цена литий-ионных элементов в 2016 году составит 145 долларов США за киловатт-час, что значительно ниже, чем оценки затрат других аналитиков. GM также ожидает, что стоимость к концу 2021 года составит 100 долларов США за кВтч.

Согласно исследованию, опубликованному в феврале 2016 года Bloomberg New Energy Finance (BNEF), цены на батареи упали на 65% с 2010 года и на 35% только в 2015 году, достигнув 350 долларов США за кВтч. В исследовании сделан вывод о том, что стоимость аккумуляторов движется по пути к тому, чтобы к 2022 году электромобили без государственных субсидий стали такими же доступными, как автомобили с двигателями внутреннего сгорания в большинстве стран. BNEF прогнозирует, что к 2040 году электромобили дальнего действия будут стоить менее 22 000 долларов США, выраженных в 2016 году. долларов. BNEF ожидает, что к 2030 году стоимость аккумуляторов для электромобилей будет значительно ниже 120 долларов США за кВтч, а затем снизится еще больше по мере появления новых химикатов.

Сравнение сметной стоимости батареи

Тип батареи Год Стоимость ($/кВтч)
Литий-ионный 2016 130-145
Литий-ионный 2014 200–300
Литий-ионный 2012 500–600
Литий-ионный 2012 400
Литий-ионный 2012 520-650
Литий-ионный 2012 752
Литий-ионный 2012 689
Литий-ионный 2013 800–1000
Литий-ионный 2010 750
Никель-металлогидридный 2004 750
Никель-металлогидридный 2013 500–550
Никель-металлогидридный 350
Свинцово-кислотный 256.68

Сравнение оценки долговечности батареи

Тип батареи Расчетный год циклов миль лет
Литий-ионный 2016 >4000 1 000 000 >10
Литий-ионный 100 000 5
Литий-ионный 60 000 5
Литий-ионный 2002 2-4
Литий-ионный 1997 >1000
Никель-металлогидридный 2001 100 000 4
Никель-металлогидридный 1999 >90 000
Никель-металлогидридный 200 000
Никель-металлогидридный 1999 1000 93 205.7
Никель-металлогидридный 1995 <2000
Никель-металлогидридный 2002 2000
Никель-металлогидридный 1997 >1000
Никель-металлогидридный 1997 >1000
Свинцово-кислотный 1997 300–500

EV parity
В 2010 году профессор аккумуляторов Пол Норби заявил, что, по его мнению, литиевые батареи должны будут удвоить свою удельную энергию и снизить цену с 500 долларов (2010 год) до 100 долларов за кВтч мощности, чтобы оказать влияние на бензиновых автомобилях.Citigroup указывает 230 долларов за кВтч.

Официальная страница плагина Toyota Prius 2012 заявляет о 21 километре (13 миль) автономности и емкости аккумулятора 5,2 кВтч с соотношением 4 километра (2,5 мили)/кВтч, в то время как внедорожник Addax (модель 2015 года) уже достигает 110 километров (68,5 миль) или соотношение 7,5 км (4,6 миль) / кВтч.

Аккумуляторные электромобили разгоняются до 5 миль (8,0 км)/кВтч. Ожидается, что Chevrolet Volt достигнет 50 миль на галлон при работе от вспомогательной силовой установки (небольшой бортовой генератор) — при термодинамическом КПД 33%, что означает 12 кВтч на 50 миль (80 км) или около 240 ватт-часов на милю.Цены на 1 кВт·ч заряда с различными аккумуляторными технологиями см. в столбце «Энергия/потребительская цена» в разделе «Таблица технологий аккумуляторных батарей» в статье о перезаряжаемых батареях.

Министр энергетики США Стивен Чу предсказал, что стоимость батареи для дальности действия 40 миль снизится с 12 тысяч долларов в 2008 году до 3600 долларов в 2015 году и до 1500 долларов к 2020 году. Литий-ионные, литий-полимерные, алюминиево-воздушные батареи и воздушно-цинковые батареи продемонстрировали достаточно высокую удельную энергию, чтобы обеспечить запас хода и время перезарядки, сравнимые с обычными автомобилями, работающими на ископаемом топливе.

Паритет затрат
Различные затраты важны. Одна проблема — цена покупки, другая — общая стоимость владения. По состоянию на 2015 год электромобили дороже при первоначальной покупке, но дешевле в эксплуатации, и, по крайней мере, в некоторых случаях общая стоимость владения может быть ниже.

Согласно Kammen et al., 2008, новые электромобили станут рентабельными для потребителей, если цены на батареи снизятся с 1300 долл. США/кВтч до примерно 500 долл. США/кВтч (чтобы батарея могла окупить себя).

Сообщается, что в 2010 году аккумуляторная батарея Nissan Leaf была произведена по цене 18 000 долларов.Таким образом, первоначальные производственные затраты Nissan при запуске Leaf составляли около 750 долларов за киловатт-час (для батареи на 24 кВтч).

В 2012 году McKinsey Quarterly связал цены на батареи с ценами на бензин на основе общей стоимости владения автомобилем за 5 лет, оценив, что 3,50 доллара за галлон равняются 250 долларам за кВтч. В 2017 году McKinsey подсчитала, что электромобили конкурентоспособны при стоимости аккумуляторной батареи в 100 долларов за кВтч (около 2030 г.), и ожидает, что к 2020 году стоимость батареи составит 190 долларов за кВтч.

В октябре 2015 года автопроизводитель GM сообщил на своей ежегодной Глобальной бизнес-конференции, что они ожидают, что цена на литий-ионные аккумуляторы в 2016 году составит 145 долларов за киловатт-час.

Паритет дальности
Паритет дальности пробега означает, что электромобиль имеет тот же запас хода, что и средний автомобиль с двигателем внутреннего сгорания (500 километров или 310 миль), с батареями 1+ кВтч/кг. Более высокий запас хода означает, что электромобили смогут проехать больше километров без подзарядки.

Представители Японии и Европейского Союза ведут переговоры о совместной разработке усовершенствованных аккумуляторных батарей для электромобилей, чтобы помочь странам сократить выбросы парниковых газов. По словам японского производителя аккумуляторов GS Yuasa Corp., разработка батареи, которая может питать электромобиль на 500 километров (310 миль) за одну зарядку, возможна.Sharp Corp и GS Yuasa входят в число японских производителей солнечных батарей и аккумуляторов, которые могут извлечь выгоду из сотрудничества.

Литий-ионный аккумулятор в AC Propulsion tzero обеспечивает запас хода от 400 до 500 км (от 200 до 300 миль) на одном заряде (диапазон на одном заряде). Прейскурантная цена этого автомобиля на момент его выпуска в 2003 году составляла 220 000 долларов.
За рулем Daihatsu Mira, оснащенного литий-ионными батареями емкостью 74 кВтч, Японский клуб электромобилей установил мировой рекорд для электромобиля: 1003 километра (623 мили) без подзарядки.
Zonda Bus в Цзянсу, Китай, предлагает Zonda Bus New Energy с запасом хода 500 км (310 миль) только на электричестве. . Tesla Model S производится с 2012 года. Ее цена составляет около 100 000 долларов США.
Суперкар Rimac Concept One с аккумулятором на 82 кВтч имеет запас хода 500 км. Автомобиль выпускается с 2013 года.
Чистый электромобиль BYD e6 с аккумулятором на 60 кВтч имеет запас хода 300 км.

Влияние на полезную мощность
В режиме тяги нельзя использовать общую номинальную мощность.С одной стороны, полезная емкость уменьшается до тех пор, пока не упадет до установленного конечного напряжения при снятии больших токов (см. эффект Пейкерта), с другой стороны, определяется в последовательных соединениях, ячейка/блок ячеек с наименьшей емкостью, полезная емкость без повреждения глубокого разряда.

Элементы тяговой батареи имеют как производственные, так и эксплуатационные эффекты, всегда различающиеся емкостью и выходным током (внутренним сопротивлением). В результате во время работы элементы заряжаются по-разному, происходит дрейф, что снижает полезную емкость всей батареи.В то время как емкость лучших элементов никогда не может быть использована полностью, слабые элементы регулярно перегружаются, чрезмерно разряжаются или перезаряжаются. Также для уменьшения или исключения этих эффектов в современных тяговых батареях используются балансиры и системы управления батареями. Более низкие температуры также снижают способность тяговой батареи разряжать большие токи и усиливают эффект Пейкерта, поскольку обычно снижается подвижность электронов. Чтобы противодействовать этому эффекту, а также поскольку различные аккумуляторные технологии становятся непригодными при более низких температурах, тяговые аккумуляторы часто также оснащаются дополнительным подогревом.Он берет на себя либо при подключении к электросети, контроле температуры, либо нагревается от самой содержащейся в нем энергии. Этот и дополнительные потребители, такие как электрообогрев салона или кондиционер, уменьшают запас хода зимой, хотя запас полезной энергии тяговой батареи доступен даже зимой.

Глубина разряда элементов батареи часто ограничивается системой управления батареями (BMS), обычно 60-80% от номинальной емкости. Эти обстоятельства необходимо учитывать, особенно при расчетах потребления и сравнении различных тяговых батарей.Эта «полезная емкость» редко сообщается автопроизводителем, но описывается как полезный диапазон номинальной емкости. Так, для Chevrolet Volt или Opel Ampera дается полезное окно батареи 30-80%, что составляет (в пользу долговечности) всего 50% от номинальной емкости 16 кВтч.

Срок службы и стабильность циклов
Plug in America провел опрос водителей Tesla Roadster относительно срока службы установленных аккумуляторов. Выяснилось, что после 160 000 км у аккумуляторов осталась остаточная емкость от 80 до 85 процентов.Это не зависело от климатической зоны, в которой перемещался автомобиль. Tesla Roadster производился и продавался в период с 2008 по 2012 год.

Литий-железо-фосфатные аккумуляторы

, которые также используются в качестве тяговых аккумуляторов, по данным производителя достигают более 5000 циклов при глубине разряда 70%.

Самым продаваемым электромобилем является Nissan Leaf, который выпускается с 2010 года. В 2015 году компания Nissan объявила, что до тех пор только 0,01% аккумуляторов приходилось заменять из-за дефекта или проблем и только из-за внешних повреждений. .Иногда встречаются автомобили, которые уже проехали более 200 000 км. У них не было бы проблем с батареей.

Время загрузки
Электромобили, такие как Tesla Model S, Renault ZOE, BMW i3 и т. д., могут заряжать свои батареи на станциях быстрой зарядки на 80 процентов в течение 30 минут. В июле 2013 года технический директор Tesla Дж. Б. Штробель объявил, что для следующего поколения нагнетателей потребуется всего 5–10 минут, и он хотел реализовать это на практике в течение следующих нескольких лет. Нагнетатели по состоянию на 1 ноября 2016 года имеют максимальную зарядную мощность 120 кВт в Европе и обычно указывают 40 минут для 80% заряда и 75 минут для полной зарядки.

По данным производителя BYD, литий-железо-фосфатный аккумулятор электромобиля e6 заряжается на 80% за 15 минут на станции быстрой зарядки и на 100% за 40 минут.

Примеры применения
Тяговые батареи, изготовленные из закрытых свинцово-кислотных аккумуляторов, используются в электропогрузчиках и служат в качестве противовесов штабелируемым грузам, чтобы с помощью противовесов можно было транспортировать определенную (большую) физическую массу. Они до сих пор используются в беспилотных транспортных системах даже для приложений.Большой вес и сильная зависимость от температуры отрицательно сказываются на перепадах высот или уклонах, а также при эксплуатации в зимних условиях. Поэтому они менее пригодны для использования в электровелосипедах, электросамокатах и ​​электромобилях.

В современных электровелосипедах / электровелосипедах почти исключительно используются перезаряжаемые батареи на основе лития и лития из соображений компактности и веса. Первоначально используемые свинцово-кислотные батареи не были проверены.

Когда электрические скутеры используются в качестве тяговых батарей, используются различные аккумуляторные системы.Опять же, свинцово-кислотные батареи считаются устаревшими, никель-кадмиевые — проверенными, а литиевые — мощными.

При использовании в гибридных транспортных средствах, таких как Toyota Prius или Honda Civic IMA в настоящее время (2012 г.), используются никель-металлогидридные тяговые батареи с напряжением несколько 100 вольт и менее 10 ампер-часов. Ограничение производительности является результатом патентных правил, которые серьезно ограничивают производство и дальнейшие разработки. Новые разработки обычно комплектуются тяговыми батареями на литиевой основе.

В транспортных средствах на солнечных батареях по весу и объему используются только современные высокопроизводительные аккумуляторы на литиевой основе. Самый большой в мире автомобиль на солнечной энергии, катамаран Tûranor PlanetSolar, в настоящее время оснащен самой большой в мире литиевой тяговой батареей емкостью 1,13 МВтч. Клетки поставляются производителем клеток из Тюрингии Gaia Akkumulatorenwerk GmbH.

В электромобилях сегодня (1/2016) используются почти только литий-ионные аккумуляторы (см. Tesla Model S, BMW i3, Renault ZOE, Nissan Leaf, VW e-up! и т.д.). В автомобилях Blue Car и Bluebus французской группы Bolloré используется еще одна технология литий-полимерного аккумулятора. Компания Batscap, производящая эти аккумуляторы во Франции и Квебеке, также входит в группу Bolloré.

На подводных лодках тяговые батареи использовались и используются для подводного плавания, так как это часто запрещает использование двигателей внутреннего сгорания, генерирующих выхлопные газы.

Экологические аспекты
Тяговые батареи состоят из одиночных элементов, которые лежат как по размеру (емкости), так и по количеству отдельных элементов (напряжению) значительно выше аккумуляторов устройства.Следовательно, они содержат большее количество отдельных сырьевых материалов, так что после использования возврат к циклу материалов (рециклинг) экономически и экологически целесообразен и необходим. Поэтому для стартерных аккумуляторов и тяговых аккумуляторов в качестве свинцово-кислотных аккумуляторов в Германии был введен залог за аккумулятор в размере 7,50 евро за штуку. Уровень возврата составляет более 90%.

Для современных литий-ионных аккумуляторов такого решения по отложению еще не существует.

Ультраконденсаторы
Электрические двухслойные конденсаторы (или «ультраконденсаторы») используются в некоторых электромобилях, таких как концептуальный прототип AFS Trinity, для хранения быстро доступной энергии с их высокой удельной мощностью, чтобы поддерживать батареи в безопасных пределах резистивного нагрева и продлить срок службы батареи.

Поскольку имеющиеся в продаже ультраконденсаторы имеют низкую удельную энергию, ни в одном серийном электромобиле не используются исключительно ультраконденсаторы. Но использование электромобиля с аккумулятором и ультраконденсатором может уменьшить ограничения обоих.

Поощрение
Президент США Барак Обама объявил о 48 новых усовершенствованных проектах по производству батарей и электроприводов, которые получат финансирование в размере 2,4 миллиарда долларов в соответствии с Законом о восстановлении и реинвестировании США. Эти проекты ускорят развитие U.S. производственные мощности для аккумуляторов и компонентов электропривода, а также развертывание транспортных средств с электроприводом, помогая установить американское лидерство в создании передовых автомобилей следующего поколения.

Это объявление знаменует собой крупнейшую из когда-либо сделанных инвестиций в передовые аккумуляторные технологии для гибридных и электрических транспортных средств. Чиновники отрасли ожидают, что эти инвестиции в размере 2,4 миллиарда долларов в сочетании с еще 2,4 миллиардами долларов в виде доли затрат от победителей премии приведут непосредственно к созданию десятков тысяч производственных рабочих мест в США.С. аккумуляторной и автомобильной промышленности.

Новые гранты охватывают гранты в размере 1,5 млрд долларов США производителям в США на производство аккумуляторов и их компонентов, а также на расширение мощностей по переработке аккумуляторов.

Вице-президент США Джо Байден объявил в Детройте о грантах на сумму более 1 миллиарда долларов компаниям и университетам, базирующимся в Мичигане. Отражая лидерство штата в производстве экологически чистой энергии, компании и учреждения Мичигана получают наибольшую долю грантового финансирования среди всех штатов.Две компании, A123 Systems и Johnson Controls, получат в общей сложности около 550 миллионов долларов на создание в штате производственной базы для современных батарей, а две другие, Compact Power и Dow Kokam, получат в общей сложности более 300 миллионов долларов на производство батарей. клетки и материалы. Крупные автопроизводители из Мичигана, в том числе GM, Chrysler и Ford, получат в общей сложности более 400 миллионов долларов на производство аккумуляторов и компонентов электропривода. А три учебных заведения в Мичигане — Мичиганский университет, Государственный университет Уэйна в Детройте и Мичиганский технологический университет в Хоутоне на Верхнем полуострове — получат в общей сложности более 10 миллионов долларов на программы обучения и подготовки кадров для подготовки исследователей, техников. и поставщиков услуг, а также проводить исследования потребителей, чтобы ускорить переход на современные автомобили и аккумуляторы.

Министр энергетики Стивен Чу посетил Celgard в Шарлотте, штат Северная Каролина, чтобы объявить о предоставлении компании гранта в размере 49 миллионов долларов на расширение производственных мощностей сепараторов для удовлетворения ожидаемого увеличения спроса на литий-ионные батареи со стороны производственных предприятий в Соединенных Штатах. Celgard будет расширять свои производственные мощности в Шарлотте, Северная Каролина, и близлежащем Конкорде, Северная Каролина, и компания ожидает, что новое производство сепараторов будет запущено в 2010 году. рабочие места начиная с осени 2009 года.

Администратор Агентства по охране окружающей среды Лиза Джексон находилась в Санкт-Петербурге, штат Флорида, чтобы объявить о гранте в размере 95,5 миллионов долларов для Saft America, Inc. на строительство нового завода в Джексонвилле на месте бывшей военной базы Сесил Филд для производства литий-ионных элементов, модули и аккумуляторные батареи для военной, промышленной и сельскохозяйственной техники.

Заместитель министра транспорта Джон Поркари посетил компанию East Penn Manufacturing Co на вокзале Лион, штат Пенсильвания, чтобы вручить компании 32 доллара.5 миллионов грантов на увеличение производственных мощностей для их свинцово-кислотных батарей с регулируемым клапаном и UltraBattery, свинцово-кислотной батареи в сочетании с углеродным суперконденсатором, для микро- и мягких гибридных приложений.

Источник из Википедии

Родственные

Что такое тяговая батарея? — Микротекс Энерджи | by Microtex Energy

Какие характеристики необходимы для изготовления свинцово-кислотных тяговых аккумуляторов 2 В для вилочных погрузчиков? Как выбрать лучший аккумулятор для вилочного погрузчика в соответствии с вашими конкретными требованиями.

Что такое тяговая батарея?

В соответствии с европейским стандартом IEC 60254–1 свинцово-кислотные тяговые батареи используются в качестве источников питания для электроприводов в транспортных средствах, локомотивах, промышленных грузовиках и механическом погрузочно-разгрузочном оборудовании. Аккумуляторы могут быть изготовлены из 2-вольтовых элементов или моноблоков на 4, 6, 8 и 12 В (рис.1). Внутренняя конструкция тяговых батарей не регламентирована, но внешние размеры определены в таких стандартах, как IEC 60254–2.Емкость измеряется в ходе определенного теста на разряд от полностью заряженного до 1,7 В на элемент в течение 5 часов (испытание C5).

Тяговая батарея для вилочных погрузчиков

Тяговые батареи состоят как из затопленных, так и из VRLA конструкций, как с 2-вольтовой батареей, так и с моноблочной конструкцией. В этих конструкциях положительные пластины могут быть как плоскими, так и трубчатыми. Для варианта AGM конструкции VRLA подходят только варианты с плоскими пластинами из-за требования поддержания равномерного сжатия мата из стекловолокна, используемого для сепаратора.Трубчатая батарея с конструкцией положительной пластины обычно обеспечивает более высокий срок службы, чем конструкция с плоской пластиной. Конструкция трубки (рис. 2) обеспечивает надежное прилегание положительного активного материала к проводящему стержню из свинцового сплава во время циклов глубокого разряда. Срок службы тяговой батареи определяется количеством стандартных циклов глубокой зарядки-разрядки, которые она может выполнить до снижения ее номинальной или номинальной емкости до 80%.

Конструкция тяговых аккумуляторов имеет решающее значение для обеспечения их длительной и безотказной работы в процессе эксплуатации.Чтобы достичь этого, существует несколько ключевых аспектов конструкции элемента или батареи, которые гарантируют, что они способны выдерживать требования цикла. Ключевыми компонентами являются сплав с положительной решеткой, химический состав активного материала, метод разделения и поддержка пластины. Режим глубокого разряда требует, чтобы батарея заряжалась в течение длительного периода при высоком напряжении. Это окисляет положительный стержень, что вызывает рост сетки и, в конечном итоге, выход из строя, поскольку положительный проводник полностью превращается в PbO2.Следовательно, сплав должен быть устойчивым к коррозии, а также достаточно прочным, чтобы сопротивляться росту ползучести. В тяговых батареях Microtex используются специальные сплавы, которые разрабатывались на протяжении десятилетий, чтобы обеспечить максимальную устойчивость к коррозии и ползучести для их трубчатых положительных пластин.

Точно так же другие факторы, такие как структура и плотность активного материала, имеют жизненно важное значение для обеспечения емкости и срока службы, необходимых для свинцово-кислотных тяговых аккумуляторов. Трубчатые положительные пластины заполнены всухую уникальным порошком оксида свинца, который снова был разработан компанией Microtex на основе многолетнего опыта и лабораторных испытаний.Процессы также гарантируют, что в положительных трубках образуется правильная форма диоксида свинца глубокого цикла (альфа-PbO2). Наряду с этим физическая конструкция мультитрубки и внутренняя опора обеспечивают пространство, в котором собирается материал, сбрасываемый с пластин во время циклов работы батареи. Это важно, так как снижение емкости и отказ могут произойти из-за короткого замыкания из-за того, что активный материал сбрасывается, создавая проводящий мост между пластинами по мере старения батареи.

Рисунок 2 Конструкция свинцово-кислотного элемента 2 В для вилочных погрузчиков

Рисунок 2 Конструкция свинцово-кислотного элемента 2 В для вилочных погрузчиков Детали конструкции аккумулятора для вилочного погрузчика

До сих пор мы рассматривали залитые аккумуляторные элементы 2 В.В силу особенностей их заправки и работы такая конструкция неизменно требует регулярного долива воды. Конструкции батарей VRLA 2 В, варианты AGM или GEL, позволяют избежать обслуживания, необходимого для дозаправки батареи. Это важно, если стандарты технического обслуживания неудовлетворительны или дороги из-за высокой стоимости дистиллированной воды или рабочей силы. Тем не менее, существует более короткий срок службы, связанный с конструкциями, не требующими технического обслуживания, причем самый низкий срок службы имеет конструкция с плоской пластиной AGM. Как правило, 2-вольтовая аккумуляторная трубчатая заливная ячейка обеспечивает около 1600 циклов глубины разряда 80% при 25°C.Конструкции GEL и AGM обеспечивают около 1200 и 800 циклов соответственно. По этой причине Microtex рекомендует использовать трубчатые залитые и гелевые варианты для тяговых аккумуляторов и электрических вилочных погрузчиков. Большинство тяговых аккумуляторов, используемых на рынке вилочных погрузчиков, представляют собой 2-вольтовые элементы, из которых более 90% представляют собой залитые трубчатые пластины.Они обычно используются для паллетных и вилочных погрузчиков в количестве, кратном 6, чтобы дать 12, 24, 36 и т. Д. Пакеты до 60 вольт с 80 вольтами, нарушающими последовательную последовательность и образующими верхний предел для большинства производителей грузовиков. Существуют стандартные размеры аккумуляторных контейнеров для грузовых автомобилей из разных стран, основанные на их национальных стандартах. Большинство грузовиков в Индии будут использовать ячейки стандартного размера DIN или BS. Это определяет внешние размеры, расположение полюсов и ожидаемую мощность (рис. 3).

Вилочные погрузчики имеют аккумуляторные контейнеры стандартных размеров, кратные соответствующим размерам ячеек. Эти размеры также регламентированы и рис. 3 показаны размеры ячеек и контейнеров, ожидаемые для стандартов BS и DIN. Соображения при выборе подходящей батареи выходят за рамки простого выбора правильной емкости, что, конечно же, имеет решающее значение. Другие факторы, влияющие на выбор аккумулятора, включают:

  • Марка и размер грузовика
  • Продолжительность эксплуатации
  • Применение
  • Местоположение
  • Ресурсы технического обслуживания

Первоначально опубликовано по адресу 910microtexindia.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.