Akku - mihin tarkoitukseen?

Lukuaika 5 minuuttia

Päivitetty - marraskuu 28, 2023

Minkä tyyppinen akku mihin tarkoitukseen? Tämä kysymys nousee esiin, kun akkutyyppien määrä kasvaa.

Vanha kunnon Lyijyakku kuuden kennon käynnistysakku autoon tai moottoripyörään. Raskas, suuri ja huoltoa vaativa. Usein piti tarkistaa 37-prosenttisen rikkihapon happamuus ja taso, täydentää tislatulla vedellä ja varmistaa, etteivät happo roiskeet tahraa vaatteita.
Vastoin oletusta, jonka mukaan lyijyakku olisi painavin akku, se painaa 200 Ah:n teholla noin 45 kg.

Sitten tuli Geeliakut juuri oikein. Piihappo saa rikkihapon hyytymään. Tislattua vettä ei tarvitse lisätä, eikä happo roisku. Soveltuu erinomaisesti myös syklisille kuormituksille. Täydellinen akku, jonka pitkä käyttöikä on 12 ... 20 vuotta (20 °C), 6 ... 10 vuotta (30 °C) tai 3 ... 5 vuotta (40 °C) tai lataussykleissä: 1 800 sykliä 30 prosentin purkautumisessa, 750 sykliä 50 prosentin purkautumisessa ja 500 sykliä 80 prosentin purkautumisessa,
Geeliakku painaa 200 Ah:n versiossa reilut 60 kg.

The AGM-akku (Absorbent Glass Mat) on rikkihapolla kyllästetty lasikuitumatto, jonka sisäinen vastus on erittäin alhainen ja siten myös itsepurkautuminen vähäistä. Sillä on erittäin hyvä kylmäkäynnistyskyky, ja se on suositeltavampi sovelluksissa, joissa on suuret virtavaatimukset. Geeli- tai AGM-akut eivät kuitenkaan pidä syväpurkauksesta. Käyttöikä on 7 ... 10 vuotta (20 °C), 4 vuotta (30 °C) tai 2 vuotta (40 °C) tai lataussykleinä: 1 500 lataussykliä 30 prosentin purkautumisella, 600 lataussykliä 50 prosentin purkautumisella ja 400 lataussykliä 80 prosentin purkautumisella.
200 Ah AGM-akku painaa maltillisemmin 51 kg.

Lopuksi pyöristetään Litiumakut (LiFePo4) täydentävät tuotevalikoimaa. Aikaisempiin tyyppeihin verrattuna ne säästävät painoa reilut 70 % samalla kapasiteetilla, tarjoavat noin nelinkertaisen virran käynnistysprosessin aikana ja noin kymmenkertaisen määrän mahdollisia lataussyklejä. 80 prosentin lataus palkitaan pidemmällä käyttöiällä, kun taas 100 %:n kestolataus rasittaa akkua ja lyhentää sen käyttöikää. Se tuottaa luotettavasti 80 % kapasiteetistaan laajalla lämpötila-alueella 50 °C:sta -20 °C:een. Lataus edellyttää kuitenkin vähintään 5 °C:n lämpötilaa. Jotkut toimittajat tarjoavat siksi akkuja, joissa on sisäänrakennettu lämmitin, joka takaa tämän vähimmäislämpötilan. Käyttöikä lataussykleinä: jopa 5 000 lataussykliä 50 prosentin purkautumisella, 3 000 lataussykliä 70 prosentin purkautumisella ja 2 500 lataussykliä 80 prosentin purkautumisella.
Noin 14 kg painava 200 Ah:n LiFePo4-akku on käytännössä kevytrakenteinen.

Erotetaan toisistaan LiFePo4-akut, joissa on tai ei ole sisäänrakennettua akkua. BMS (Akunhallintajärjestelmä). BMS toimii suojaelementtinä ylilatausta ja syväpurkausta vastaan ja varmistaa myös kaikkien sisältämiensä kennojen (neljä kennoa 12 V:n jännitteelle) tasapainoisen varaustilan. Jos BMS-järjestelmä ei ole mukana, se on hankittava ja kytkettävä erikseen.
BMS ilman integroitua Tasapainotin (automaattinen solujen tasaus) on tarjolla. Tällöin myös tämä on tilattava ja kytkettävä erikseen.

Yleisesti: mikään akku ei pidä korkeista lämpötiloista. Ne viihtyvät parhaiten 20 °C:n lämpötilassa.

Kunkin akkutyypin lataus- ja purkuominaisuuksia analysoidaan tarkemmin jäljempänä. Älykkäät laturit määrittävät oikean akkutyypin täysin automaattisesti ja siirtyvät sopivaan lataus- ja huoltotilaan. Laturit, jotka voidaan kytkeä manuaalisesti sopivalle akkutyypille, on asetettava vastaavasti. Laturit, jotka voivat ladata vain tiettyä akkutyyppiä, on vaihdettava sopivaan laitteeseen, kun akkutyyppiä vaihdetaan.

Terminologia

Akun lataustekniikassa erotetaan toisistaan jopa neljä eri latausprosessin vaihetta. Latauslaitteilla on periaatteessa samanlaiset menettelyt, ja ne saattavat jopa tunnistaa, minkä tyyppinen akku on kytketty. Yksi adaptiivinen ohjaus ottaa huomioon myös nykyisen virrankulutuksen latauskäyttäytymisessä.

Bulk

Bulk tarkoittaa latausta vakiovirralla, kunnes akun absorptiojännite on saavutettu.

Absorptio

Absorptio on latausprosessin jatkaminen pienenevällä virralla mutta vakiojännitteellä (absorptiojännite) enintään 4 tunnin ajan.

Float

Float on lataus, joka kestää 24 tuntia enintään 14 V:n laskevalla jännitteellä, minkä jälkeen seuraa tunnin mittainen absorptiovaihe.

Varastointi

Varastointi seuraa tunnin absorptiovaihetta ja pitää jännitteen 14 V:ssa jopa viikon ajan.

Lyijyakku

Ensinnäkin on erotettava toisistaan, käytetäänkö lyijyakkua syklisesti, kuten ajoneuvoissa, vai käytetäänkö sitä valmiustilassa, kuten hätäenergialähteessä, ja ladataanko sitä jatkuvasti itsepurkautumisen kompensoimiseksi.

Syklisesti käytettyjen lyijyakkujen latausprosessi jaetaan kolmeen vaiheeseen:

• Lataus vakiovirralla jopa 16 tuntia 2.45 ... 2,5 V kennoa kohti
• Lataus vakiojännitteellä 2,3 .... 2,35 V ja jatkuvasti pienenevällä virralla jopa 8 tunnin ajan.
• Trickle charge 2,275 V per kenno ja samoin laskeva virta.

Lopullinen purkausjännite, joka on synonyymi syväpurkaukselle, on 1,8 V kennoa kohti eli 1,8 x 6 = 10,8 V. Jos jännite laskee alle tämän tason, akku voi vaurioitua pysyvästi niin, että se on käyttökelvoton.

Geelihappoakku

Latausmenettely on sama kuin edellisessä, mutta latausjännitteet ovat erilaiset.

2,35 .. 2,4 V, 12 V:n akulle, joka vastaa 14,1 ... 14,4 V edustavat huolto- ja latausjännitteen arvoja.

Lyijyakku sietää hyvin latausjännitteen ylittymisen, mutta geeliakut kestävät sen erittäin huonosti ja lakkaavat nopeasti toimimasta.

AGM-akku

AGM-akut käyttäytyvät samoin kuin geeliakut lataus-/purkausprosessin ja jännitearvojen osalta sekä latauksen loppujännitteen ylittämisen osalta.

Litium / LiFePo4-akku

Litium/LifePo4-akut 12 V:n jännitteellä koostuvat neljästä kennosta kuuden kennon sijasta. Tämä tarkoittaa, että kennojännite on 3,2 V, lopullinen purkausjännite on 2,8 V ja latausjännite on 3,5 ... 3,6 V, mieluiten 3,55 V.

Akkupaketteihin saa liittää vain rakenteeltaan ja kapasiteetiltaan samanlaisia akkuja.

BMS

BMS on Battery Management System merkitty. Sitä käytetään suojaamaan syväpurkaukselta, kuten ylilataukselta, ylijännitteeltä, oikosululta tai latausyrityksiltä alle 0 °C:n lämpötiloissa.

BMS-järjestelmissä on joko sisäänrakennettu tai kytkettävä Bluetooth-yksikkö, jonka kautta voidaan muodostaa yhteys matkapuhelimen tai tabletin vastaavaan sovellukseen ja näyttää ja joissakin tapauksissa myös konfiguroida kaikki asiaankuuluvat mittaustiedot.

Näyttöä on kuitenkin tulkittava tietyllä varovaisuudella, sillä näytetyt kapasiteettitiedot ovat laskettuja, eivät mitattuja arvoja. LiFePo4-akun jännitekäyrä on lähes lineaarinen 25 ja 95%:n välillä, ja siinä näkyy vain noin 0,05 V:n jännite-ero tämän 70%:n varaustilaeron yli.

BMS ottaa jatkuvasti pienen virran akusta, minkä vuoksi on olemassa vaara, että akku purkautuu pitkällä aikavälillä. Siksi on suositeltavaa, että akku ladataan täyteen viimeistään kuuden kuukauden säilytyksen jälkeen, kun sitä ei käytetä.

Laturi ei lataa

Jos BMS on kytkeytynyt pois päältä alijännitteen vuoksi, tämä voi myös poistaa lataustoiminnon käytöstä kytketyn laturin kautta, koska jotkin laturit vaativat vähimmäisjännitteen siirtyäkseen lataustilaan.
Helpoin tapa aktivoida latausvaihtoehto uudelleen on syöttää yli 14 V:n jännite esimerkiksi vaihtovirtageneraattorin kautta. Eli: Käynnistä moottori, vaihtovirtageneraattori syöttää noin 14,5 V ja deaktivoi näin BMS-kytkennän. Tämän jälkeen moottori voidaan sammuttaa uudelleen, ja kytketty laturi jatkaa latausta tavalliseen tapaan.

Tasapainotin

Akut koostuvat useista yksittäisistä kennoista. Ne on kytketty sarjaan ja muodostavat akun nimellisjännitteen. Oletetaan, että kaikki kennot latautuvat ja purkautuvat yhtä paljon. Koska näin ei ole, kaikki akun kennot on kytkettävä ajoittain rinnakkain, odotettava hetki, kunnes kennojen jännitteet ovat tasoittuneet, ja sen jälkeen sarjakytkentä on palautettava.

Aktiivinen tasapainotin voi suorittaa tämän prosessin automaattisesti, mutta ilman solujen siirtämistä sarjaliitännästä rinnakkaisliitäntään.
Tasapainotin kytketään akun yksittäisten kennojen positiiviseen ja negatiiviseen napaan, se mittaa kunkin kennon jännitteen ja päättää sitten automaattisesti siirtää energiaa täydemmältä kennolta heikommalle.

Tasapainotin täydentää siis BMS:ää tällä tasaustoiminnolla, mutta ei korvaa sitä!