Тяговые аккумуляторы

Особенности тяговых АКБ

Принцип работы обычных автомобильных аккумуляторов понятен: с их помощью запускают мотор. Для этого на стартер подаётся энергетический толчок, в результате чего начинает работать маховик и запускается двигатель. С учётом этой функциональной особенности такие аккумуляторы названы стартерными. При запуске авто они дают возможность создать «пусковой» ток очень большой величины: от 250 до 1000 Ампер.

У таких АКБ, как известно, есть одна проблемная особенность. Так, они весьма чувствительны к глубокому разряду. Разряжать их ниже показателя напряжения в 10 Вольт специалисты настойчиво не советуют, поскольку нескольких таких разрядок вполне достаточно, чтобы стартовый аккумулятор перестал работать в полную мощность и стал, по сути, бесполезным.

Параллельно с такими АКБ на транспорте (и не только!) широко используют батареи иного назначения – тяговые. Такие батареи – совершенно иного формата, не обладающие высокими пусковыми токами. Это значит, что они могут отдавать какую-то энергию в течение длительного времени, разряжаясь порой почти к нулю.

Обслуживание тяговых аккумуляторов незаменимо там,

Обслуживание тяговых аккумуляторов незаменимо там, где нужно обеспечить долгое, постоянное питание. В силу своей специфики они способны работать целыми днями! Помимо того, они ценны также тем, что очень устойчивы к высоким и низким температурам, не переставая действовать даже при 30 градусных морозах и жаре в плюс 50-60 градусов. Долгое время необслуживаемые АКБ (к примеру, несколько недель простоявшие без дела), в отличие от стартовых, практически не теряют своих способностей.

Маркировка

Различают следующие типы маркировки:

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

Устройство тягового аккумулятора

Стартерные батареи имеют сплошной корпус, в котороКак 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.

Эксплуатация автомобильных АКБ

Среди начинающих любителей рыбалки существует нездоровая тенденция устанавливать автомобильный аккумулятор в качестве тягового. Этого не следует делать по следующим причинам:

  1. Конструкция автомобильного АКБ предусматривает выдачу высокого заряда только на момент старта двигателя и дальнейшую работу в связке с генератором (подзарядку). Для лодочного мотора этого будет недостаточно,
  2. Автомобильные аккумуляторы после 2-3 циклов полного заряда-разряда могут потерять до 70% от первоначального объема, поэтому использование их в качестве тягового АКБ нерентабельно.

Не рекомендуется устанавливать автомобильный аккумулятор в качестве стартового на бензиновый лодочный мотор.

Несмотря на схожие функции, лодка используется не так часто, как автомобиль (за редким исключением). Поэтому следующим летом батарею придется менять по причине того, что она выдохнется. Не все лодочные моторы имеют генератор, что также накладывает ограничения на использования автомобильной АКБ.

Установка генератора для лодочного мотора
Установка генератора для лодочного мотора

Не надо экономить на тяговом аккумуляторе для лодочного двигателя. Если вас заинтересовала какая-то конкретная модель то поищите информацию о ней на тематических сайтах, посмотрите обучающее видео на хостингах. Не всегда доступная цена — это признак хорошего товара.

Что объединяет кислотный и щелочной аккумулятор

На вид, если не быть специалистом, разницу между щелочной и кислотной батареей увидеть практически невозможно. У них схожее строение – каждый аккумулятор состоит из множества небольших секций, соединённых между собой в единую сеть – на концах этой сети крепятся клеммы «+» и «-», замыкание которых и приводит в действие различные электрические устройства.

По размеру разницу определить также тяжело –

По размеру разницу определить также тяжело – батареи с одинаковыми характеристиками мощности и ёмкости будут минимально отличаться друг от друга размерами.

Оба вида батарей выделяют токсичные пары во время зарядки (кроме герметичных акб).

По всем остальным параметрам кислотные аккумуляторы сильно отличаются от щелочных.

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.

На заметку

Температура электролита батареи не должна опускать

Температура электролита батареи не должна опускаться ниже +10 °С перед зарядом, однако это не запрещает работу в зонах с низкой температурой вплоть до –40 °С. При этом нужно давать батарее достаточно времени для нагрева перед зарядом. Во время заряда батарея нагревается примерно на 10 °С.

Поскольку при понижении температуры АКБ снижается ее полезная емкость, обычные зарядные устройства, основанные на методе заряда Wa или WoWa, будут недозаряжать батарею.

Для заряда рекомендуется использовать «умные» устройства, контролирующие состояние АКБ в процессе заряда, не допускающие недозаряд или перезаряд, например, Tecnys R, либо использовать термокомпенсацию – корректировку зарядного тока в зависимости от температуры АКБ.

Что стоит учесть при выборе АКБ?

Покупая аккумуляторную батарею для лодочного мотора, учитывайте свой бюджет. Можно разделить тяговые АКБ на три условные категории по критерию «стоимость»:

  1. Бюджетные модели – ценовой диапазон от 4 до 12 тысяч рублей. Неплохие батареи, имеют относительно среднюю емкость (80-100 А/ч). Подавляющее большинство — это именно AGM-батареи. Тут следует соблюдать некоторую осторожность, так как среди них встречаются т.н. кальциевые аккумуляторы.
    Важно: Это те же кислотные АКБ, но с добавлением примеси кальция к свинцу, для удешевления производства. При невысокой цене они чувствительны к глубокому разряду, после которого их уже не удается реанимировать. Гелевые тяговые аккумуляторы для лодочного электромотора в этой категории оцениваются в 10-12 тысяч и имеют довольно бедный ассортимент.
  2. Средний ценовой сегмент – от 12 до 25 тысяч рублей. В основном представлены голевыми аккумуляторами. Емкость от 100 до 150 А/ч. На продолжительную рыбалку хватит.
  3. Топовые модели – от 25 до 50 тысяч. Главной особенностью является высокий пусковой заряд и емкость до 300 А/ч.

Важно: Так как GEL и AGM батареи не любят перегрузки в процессе подзарядки, стоит приобрести специальное зарядное устройство с функцией ускоренного восстановления заряда.

Главное удобство состоит в том, что зарядник универсален для батарей разной емкости (10-150 А/ч), а значит будет работать как компенсатор при перезаряде.

При выборе подходящей тяговой АКБ для лодочного электромотора (на 12в) надо учитывать следующие факторы:

  1. Тип установленного двигателя: существуют двигатели на 12 и 24 вольта, поэтому для последнего необходима либо батарея соответствующей мощности, либо 2 по 12 вольт, соединенные последовательно.
  2. При покупке аккумулятора стоит ориентироваться на AGM и GEL модели, так как они могут выдавать мощный стартовый импульс и работать продолжительное время с высоким зарядом. Разумеется, стоимость таких батарей будет высокой, однако срок эксплуатации существенно компенсирует высокую цену.
  3. Емкость – выбирается в соответствии с характеристиками мотора – чем мощнее, тем больше. В среднем тяговый аккумулятор должен обеспечивать 2-2.5 часа непрерывного хода на максимальной мощности.
  4. Вес – желательно подбирать модели весом до 20 килограмм.
  5. Обслуживание – лучше всего приобретать необслуживаемые АКБ, так как часто обслуживание аккумуляторов для лодочных электромоторов производится только в специальных сертифицированных центрах.
  6. Степень саморазряда – критерий, определяющий время длительного хранения батареи без подзарядки.
Аккумулятор RT-L75 весом 7,5 кг
Аккумулятор RT-L75 весом 7,5 кг

Тяговый аккумулятор

Тяговый аккумулятор годен для любого электротранспорта, например для троллейбуса, электромобиля или лодочного электромотора. Главными плюсами тягового аккумулятора являются: серьезный запас циклов-часов, неустрашимость перед почти полной разрядкой, широкие эксплуатационные возможности.

Все это мы подробнее рассмотрим ниже, а пока рассмотрим основные типы тяговых аккумуляторов.

Виды тяговых аккумуляторных батарей

Современная отечественная и зарубежная промышленность выпускает для потребителей разные типы тяговых аккумуляторов. По технологии, это щелочные батареи и кислотные. Последние представляют собой, по сути, свинцово-кислотные форматы, так как в них используют свинец и электролит на серной кислоте.

В щелочных применяют никель-железные пластины, на заливку которых идёт специальный раствор щелочи. Их считают очень надёжными даже в самые большие морозы, однако цена таких аккумуляторов в несколько раз превышает стоимость свинцовых, а их зарядка сопровождается едким паром. В силу этого экологического аспекта сфера их применения сейчас немного уже, чем её демонстрируют прочие батареи.

В последнее время входят в моду тяговые аккумулято

В последнее время входят в моду тяговые аккумуляторы, которые основаны на новых технологиях AGM и GEL. Они отличаются компактность, высокой энергичностью, а также, увы, огромной ценой.

Современная промышленность продолжает всячески совершенствовать такие АКБ. По мнению экспертов, уже в ближайшие десятилетия на первый план по своей надежности, эффективности и доступной цене уверенно выдвинутся литиевые аккумуляторы.

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.

Основные типы свинцовокислотных 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.

Электролит

Электролит в тяговых аккумуляторах играет ключевую

Электролит в тяговых аккумуляторах играет ключевую роль. Заливают его один раз, при вводе в эксплуатацию, и от его качества зависит стабильность эксплуатации батареи на протяжении ее срока службы (именно поэтому лучше приобретать батареи, залитые и заряженные в заводских условиях). При эксплуатации АКБ во время заряда в результате электролиза вода разлагается на кислород и водород (визуально это выглядит как кипение электролита), вот почему требуется периодически доливать воду. Уровень электролита, как правило, определяют по меткам min и max на заливной пробке. Кроме того, существует система автоматического долива воды Aquamatic, которая существенно ускоряет этот процесс.

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.

Использование для пуска автомобильного двигателя

Важно! Тяговые батареи теоретически можно использовать в качестве стартовых, но их максимального тока едва хватит для пуска. Батареи, способные обеспечить необходимый ампераж вряд ли поместятся под капотом.

Для пуска двигателя требуется ток от 240 до 600 A, такие показатели кратковременно выдает обычный автомобильный АКБ на 60Ah (в зависимости от марки). Если же пытаться запустить мотор тяговой батареей, понадобится устройство с номинальной емкостью около 260Ah, которое поместиться далеко не в каждый багажник, не говоря о месте под капотом.

Какую батарею выбрать?

Каждая из разновидностей батарей имеет много минусов и плюсов. Выбирая что-то одно, нужно понимать, что придётся жертвовать каким-нибудь параметром. Давайте сравним основные достоинства и недостатки щелочных и кислотных аккумуляторов?