Batéria - na aký účel?

Čas čítania 5 zápisnice

Aktualizované - november 28, 2023

Ktorý typ batérie na aký účel? Táto otázka vzniká s rastúcim počtom typov batérií.

Staré dobré Olovený akumulátor ako šesťčlánková štartovacia batéria pre auto alebo motorku. Ťažká, veľká, náročná na údržbu. Často ste museli kontrolovať kyslosť a hladinu 37-percentnej kyseliny sírovej, dopĺňať destilovanú vodu a dávať pozor, aby vám striekajúca kyselina nezašpinila oblečenie.
V rozpore s predpokladom, že olovený akumulátor by mal predstavovať najťažší kaliber, váži pri kapacite 200 Ah približne 45 kg.

Potom prišiel Gélové batérie presne tak, ako má byť. Kyselina kremičitá spôsobuje, že kyselina sírová géluje. Žiadne dopĺňanie destilovanou vodou, žiadne striekajúce kyseliny. Ideálne sa hodí aj na cyklické zaťaženie. Ideálna batéria s dlhou životnosťou 12 ... 20 rokov (20 °C), 6 ... 10 rokov (30 °C) alebo 3 ... 5 rokov (40 °C) alebo v nabíjacích cykloch: 1 800 pri 30 %, 750 pri 50 % a 500 cyklov pri 80 % vybití,
Gélová batéria vo verzii 200 Ah váži dobrých 60 kg.

Stránka Batéria AGM (Absorpčná sklenená rohož) má rohož zo sklenených vlákien nasýtenú kyselinou sírovou, má veľmi nízky vnútorný odpor, a teda nízke samovybíjanie. Má veľmi dobrú schopnosť studeného štartu a je vhodnejšia pre aplikácie s vysokými prúdovými požiadavkami. Gélové ani AGM batérie však nemajú rady hlboké vybíjanie. Životnosť je 7 ... 10 rokov (20 °C), 4 roky (30 °C) alebo 2 roky (40 °C), alebo v nabíjacích cykloch: 1 500 pri 30 % vybití, 600 pri 50 % vybití a 400 cyklov pri 80 % vybití.
Akumulátor AGM s kapacitou 200 Ah váži miernejších 51 kg.

Nakoniec zaokrúhlite Lítiové (LiFePo4) batérie dopĺňa sortiment výrobkov. V porovnaní s predchádzajúcimi typmi ušetria dobrých 70 % hmotnosti pri rovnakej kapacite, ponúkajú približne štvornásobný prúd počas štartovacieho procesu a približne desaťnásobný počet možných nabíjacích cyklov. Nabitie na 80 % sa odmeňuje dlhšou životnosťou, zatiaľ čo trvalé nabitie na 100 % zaťažuje batériu a skracuje životnosť. Spoľahlivo dodáva 80 % svojej kapacity v širokom rozsahu teplôt od 50 °C do -20 °C. Na nabíjanie je však potrebných minimálne 5 °C. Niektorí dodávatelia preto ponúkajú batérie so zabudovaným ohrievačom, ktorý zaručuje túto minimálnu teplotu. Životnosť v nabíjacích cykloch: až 5 000 pri 50 % vybití, 3 000 pri 70 % vybití a 2 500 cyklov pri 80 % vybití.
Akumulátor LiFePo4 s kapacitou 200 Ah a hmotnosťou približne 14 kg je prakticky ľahký.

Rozlišujú sa batérie LiFePo4 so zabudovaným akumulátorom alebo bez neho. BMS (systém riadenia batérie). Systém BMS slúži ako ochranný prvok proti prebíjaniu a hlbokému vybíjaniu a tiež zabezpečuje vyvážený stav nabitia všetkých obsiahnutých článkov (štyri články pre 12 V). Ak BMS nie je súčasťou dodávky, je potrebné ho zakúpiť a pripojiť samostatne.
BMS bez integrovanej Balancer (automatické vyrovnávanie buniek). V tomto prípade je potrebné ho objednať a pripojiť samostatne.

Všeobecne: žiadna batéria nemá rada vysoké teploty. Najpohodlnejšie sa cítia pri 20 °C.

Nabíjacie a vybíjacie charakteristiky jednotlivých typov batérií sú podrobnejšie analyzované nižšie. Inteligentné nabíjačky úplne automaticky určia správny typ batérie a prepnú na príslušný režim nabíjania a údržby. Nabíjačky, ktoré sa dajú manuálne prepnúť na príslušný typ batérie, musia byť podľa toho nastavené. Nabíjačky, ktoré môžu nabíjať len určitý typ, sa musia pri zmene typu batérie nahradiť vhodným zariadením.

Terminológia

V technológii nabíjania batérií sa rozlišujú až štyri rôzne fázy procesu nabíjania. Nabíjačky majú v zásade rovnaké postupy a môžu byť dokonca schopné rozpoznať, ktorý typ batérie je pripojený. Jeden adaptívne riadenie zohľadňuje aj aktuálnu spotrebu energie pri nabíjaní.

Hromadné

Hromadné ide o nabíjanie konštantným prúdom, kým sa nedosiahne absorpčné napätie batérie.

Absorpcia

Absorpcia je pokračovanie nabíjacieho procesu s klesajúcim prúdom, ale konštantným (absorpčným) napätím počas obdobia až 4 hodín.

Plavák

Plavák je nabíjanie, ktoré trvá 24 hodín pri klesajúcom napätí do 14 V, po ktorom nasleduje absorpčná fáza trvajúca jednu hodinu.

Úložisko

Úložisko nasleduje po hodinovej absorpčnej fáze a udržiava napätie 14 V až týždeň.

Olovený akumulátor

Po prvé, treba rozlišovať, či sa olovený akumulátor používa cyklicky, ako je to vo vozidlách, alebo ako v prípade núdzového napájania pracuje v pohotovostnom režime a je trvalo nabíjaný, aby sa kompenzovalo samovybíjanie.

Proces nabíjania cyklicky používaných olovených akumulátorov sa delí na tri fázy:

• Nabíjanie konštantným prúdom až 16 hodín do 2,45 ... 2,5 V na článok
• Nabíjanie s konštantným napätím 2,3 ... 2,35 V a plynulo klesajúcim prúdom až 8 hodín
• Trickle nabíjanie s napätím 2,275 V na článok a podobne klesajúcim prúdom

Konečné vybíjacie napätie, ktoré je synonymom hlbokého vybitia, je 1,8 V na článok, t. j. 1,8 x 6 = 10,8 V. Ak napätie klesne pod túto úroveň, môže dôjsť k trvalému poškodeniu batérie až do takej miery, že nebude použiteľná.

Gélová batéria

Postup nabíjania je totožný s predchádzajúcim postupom, ale nabíjacie napätie je iné.

2,35 .. 2,4 V, pre 12 V batériu zodpovedá 14,1 ... 14,4 V predstavujú hodnoty pre udržiavacie napätie a napätie na konci nabíjania.

Zatiaľ čo olovený akumulátor dobre znáša prekročenie napätia na konci nabíjania, gélové akumulátory to znášajú veľmi zle a rýchlo prestávajú fungovať.

Batéria AGM

Batérie AGM sa správajú rovnako ako gélové batérie, pokiaľ ide o proces nabíjania/vybíjania a hodnoty napätia, ako aj prekročenie napätia na konci nabíjania.

Lítiová / LiFePo4 batéria

Lítiové batérie / batérie LifePo4 s napätím 12 V sa skladajú zo štyroch článkov namiesto šiestich. To znamená, že napätie článkov je 3,2 V, konečné vybíjacie napätie je 2,8 V a nabíjacie napätie je 3,5 ... 3,6 V, ideálne 3,55 V.

V batériových súpravách môžu byť prepojené len batérie s rovnakou konštrukciou a kapacitou.

BMS

BMS je Battery Mriadenie Systém označené. Používa sa na ochranu pred hlbokým vybitím, ako je prebíjanie, prepätie, skrat alebo pokusy o nabíjanie pri teplotách pod 0 °C.

BMS obsahujú buď zabudovanú, alebo pripojiteľnú jednotku Bluetooth, prostredníctvom ktorej možno nadviazať spojenie s príslušnou aplikáciou v mobilnom telefóne alebo tablete a zobraziť a v niektorých prípadoch aj konfigurovať všetky relevantné namerané údaje.

Zobrazenie by sa však malo interpretovať s určitou dávkou "opatrnosti", pretože zobrazené údaje o kapacite sú vypočítané, nie namerané hodnoty. Krivka napätia batérie LiFePo4 je takmer lineárna medzi 25 a 95% a ukazuje len rozdiel napätia približne 0,05 V nad týmto rozdielom stavu nabitia 70%.

Systém BMS nepretržite odoberá z batérie nízky prúd, preto existuje riziko, že sa batéria dlhodobo vybije. Preto sa odporúča, aby sa batéria úplne dobila najneskôr po šiestich mesiacoch skladovania, keď sa nepoužíva.

Nabíjačka nenabíja

Ak sa systém BMS vypol z dôvodu nedostatočného napätia, môže sa tým deaktivovať aj funkcia nabíjania prostredníctvom pripojenej nabíjačky, pretože niektoré nabíjačky vyžadujú minimálne napätie na prechod do režimu nabíjania.
Možnosť nabíjania sa najjednoduchšie aktivuje tak, že sa privedie napätie vyššie ako 14 V, napr. prostredníctvom alternátora. Takže: naštartujte motor, alternátor dodá približne 14,5 V a tým deaktivuje vypnutie BMS. Potom je možné motor opäť vypnúť a pripojená nabíjačka bude pokračovať v nabíjaní ako zvyčajne.

Balancer

Batérie sa skladajú z niekoľkých jednotlivých článkov. Tie sú zapojené do série a sčítajú sa do menovitého napätia batérie. Dá sa predpokladať, že všetky články sa nabíjajú a vybíjajú rovnako. Keďže to tak nie je, museli by ste pravidelne spájať všetky články batérie paralelne, chvíľu počkať, kým sa napätia článkov vyrovnajú, a potom obnoviť sériové zapojenie.

Aktívny balancer môže tento proces vykonávať automaticky, ale bez prenosu buniek zo sériového na paralelné pripojenie.
Balancér je pripojený ku každému kladnému a zápornému pólu jednotlivých článkov batérie, meria napätie príslušného článku a potom automaticky rozhodne o presunutí energie z plnšieho článku do slabšieho.

Vyvažovač preto dopĺňa BMS o túto vyrovnávaciu funkciu, ale nenahrádza ju!