Тяговые литиевые батареи: Литиевые тяговые аккумуляторы на 12-80 Вольт

Содержание

Литиевые тяговые аккумуляторы на 12-80 Вольт

Литий на замену свинцово-кислотным батареям — это реально!

Малый габарит и вес, количество циклов заряд-разряд, быстрый процесс заряда 2-4 часа против 8-10 часов, нет необходимости доливать воду в банки, не нужно отводить специальное помещение под заряд с хорошей вентиляцией — неоспоримые достоинства литиевых батарей. Но есть и «две ложки дегтя» — — это цена и это необходимость вместе с батареей заменить и зарядное устройство.

Устройство литиевых тяговых батарей.

Так же как и традиционные, свинцово-кислотные, литиевые батареи собираютсмя из элементов (ячеек). Даже если сравнивать свинцовые АКБ выполненные в виде моноблоков, внутри 3 или 6 независимых «банок» отсеков по 2 вольта каждый.
Элементы выпускаются двух видов: цилиндрические и призматические.
Для «легкой» тяги, которая находит применение питая электровелосипеды и скутеры, лодочные моторы, поломоечные машины малой производительности, инвалидные коляски, и малую самоходную складскую технику — используют элементы цилиндрического типа 18650 или 24560.


Для настоящей тяги — профессиональная уборочная техника, штабелеры, погрузчики, электротележки, транспортировщики паллет, ричтраки, грузовые электрокары, пассажирские прогулочные электромашины (гольф кары) — используют призматические элементы большой емкости.
По внешнему виду готовой батареи сложно понять какой тип элементов внутри, но наша рекомендация по надежности — это батареи из призматических элементов. Конструктивно они имеют меньшее количество элементов и как следствие, межэлементных соединений внутри, сами соединения болтовые, и более надежные, чем сварка, (на фото слева видны конструкции литиевых АКБ на разных элементах).

На фото видно, что при сборке из больших элементов, используются толстые перемычки из меди, которые выдерживают большие токи.

Литиевым батареям нужна защита по напряжению и току, только тогда они будут безопасными и долговечными!

Первым обязательным элементом в собранной батареи на любом типе элементов является электронная плата BMS (в переводе система управления батареей). Ее функции: контроль за процессом заряда/разряда ячеек аккумулятора. В случае если на одной из ячеек напряжение отклоняется от рекомендованного диапазона, силовые транзисторы на плате отключат аккумулятор от потребителя и/или зарядного устройства. Таким же образом происходит защита батареи от перегрузки или короткого замыкания. В BMS установлен один или несколько термодатчиков, для контроля за температурой внутри корпуса. Элементы цилиндрического типа при протекании через них токов более 10Cn нагреваются и если разряд длительный, необходимо предотвратить перегрев. У призматических ячеек отвод тепла намного лучше.

Плата BMS использует для управления процессом заряда и разряда электронные силовые ключи, которые имеют ограничения по мощности в зависимости от своей модели. Поэтому важно сопоставить мощность, снимаемую с батареи, мощность зарядного устройства, которым будет заряжаться АКБ с номинальной и максимальной мощностью батареи.

Кроме общих параметров тока и напряжения протекающих в батарее, вторым необходимым элементом является балансир. Это тоже одна или несколько плат, подсоединяющихся к каждой параллельной группе ячеек батареи, выравнивая разности скорости заряда группы. Небольшая неравномерность заряда объясняется разбросом в внутреннего сопротивления каждого элемента, заложенное на этапе производства, т.к. невозможно сделать два абсолютно одинаковых элемента, малая погрешность в технологическом процессе всегда есть. Разница даже в несколько сотых мОм приводит к дисбалансу, когда одни ячейки уже достигли необходимого напряжения, а остальные ещё продолжают заряжаться. В этом случае элементы могут заряжаться не полностью или перезарядиться, что приведет к снижению срока службы.

Балансиры бывают активные или пассивные. Пассивные проще и их цена ниже. Но и КПД заряда тоже ниже. Принцип действия заключается в шунтировании на резистивную нагрузку того элемента или группы элементов, которая уже получила полный заряд, в то время как другая продолжает заряжаться. Лишняя энергия рассеивается на шунте, превращаясь в тепло, что не желательно в закрытом корпусе.

Если в батарее много последовательных групп, на пассивных балансирах могут рассеиваться десятки ватт тепла, поэтому батареи с этим типом балансиров желательно применять для работы техники с малой интенсивностью.

Современные активные балансиры. Более сложная схемотехника перераспределяет заряд между элементами таким образом, что энергия заряда уже заряженных элементов через дополнительные цепи поступает на недозаряженные элементы или группы. Это повышает КПД и снижает время заряда. Тепловыделение минимально.

Итог: кроме напряжения и емкости в параметрах литиевой батареи следует учитывать ее максимальную и номинальную мощность или ток. В случае превышения которого, BMS отключит батарею, т.к. изначально не была рассчитана на такую нагрузку.

Традиционные свинцово-кислотные батареи с жидким электролитом таких жестких ограничений не имеют.

Можно ли считать литий безопасным источником питания?

Точный расчет токов разряда, качество самих элементов, качество электронных плат контроля, качество монтажа — от этого зависит главное — пожаро-взрыво безопасность. На сегодня технология LiFePo4 и является самой безопасной и эффективной при этом. При выборе батареи в первую очередь предпочтение надо отдавать заводам поставщикам с именем и компаниям, осуществляющим сборку «не на коленке».

Приведем надежных поставщиков и их продукцию, которая уже прошла проверку эксплуатацией на объектах:

Литиевые батареи для поломоечных машин — плюсы и минусы.

Особенности: Как правило батареи заказываются вместе с своим зарядным устройством, предназначенным для заряда лития. На корпусах есть индикация состояния заряда и степени разряда батареи. Индикация может быть выносной, для крепления на корпус машины.

  • Быстрый заряд — скорость принятия заряда до 80% уровня заряженности 2-4 часа. Просто в обеденный перерыв можно поставить поломойку на промежуточный заряд, и пользоваться дальше. У литиевой технологии вынужденный промежуточный заряд батареи не снижает срока службы. Это удобно и позволяет отказаться от четкого графика заряда как у свинцово-кислотных батарей с жидким электролитом, недозаряд не приводит к сульфатации.
  • Вес батареи меньше. Соответственно и расход энергии для передвижения поломоечной машины меньше, время работы — больше! Меньше вес, значит и нагрузка на механические части и колеса меньше — реже нужно менять расходку.
  • Срок службы больше. Почти вся уборочная техника среднего класса использует гелевые АКБ (Sonnenschain, SIAP, Deka) ресурс этих батарей всего 600-700 циклов. Используя Литий, можно получить 2000-3000 циклов до замены батарей. Вместе с выше перечисленным, это хорошая экономия, даже при первоначальных высоких вложениях.

Модели аккумуляторов для уборочной и легкой складской техники43>


Литиевые батареи для электро каров, прогулочного и малого грузового электротранспорта.

Особенности: корпуса под батареи изготавливают с защитой от пыли, влаги и воды. Обязательна ручка для удобной переноски и силовой разъем.

  • Прирост в скорости и резвости электро транспорта. За счет существенно меньшей просадки по напряжению под нагрузкой, литиевые батареи способны питать электродвигатели большим напряжением, соответственно увеличивая их крутящий момент. К примеру свинцовая батарея на 12 вольт садится до 10.5 в, в то время как литий минимум до 11.5 вольт.
  • Возможность быстрого заряда по пути — достаточно найти розетку с напряжением 220 вольт и за пару часов уровень заряда возрастет до 60-80%, и можно продолжать путь. (конечно само ЗУ надо брать с собой).
  • Вес батареи меньше. Соответственно и расход энергии на себя для передвижения электро машины меньше, пробег на одном заряде — больше! Возможность перевести больше груза.
  • Срок службы больше. Используемые гелевые АКБ (Sonnenschain, SIAP, Deka) ресурс этих батарей всего 600-700 циклов. Используя Литий, можно получить 2000-3000 циклов до замены батарей. Вместе с выше перечисленным, это хорошая экономия, даже при первоначальных высоких вложениях.

Модели аккумуляторов для электротранспорта43>

  • 60 v 52ah (по C2), 240 x 160 x 380 mm, тяговый, Литий (NMC)

  • 60 v 32ah (по C2), 300 x 230 x 180 mm, тяговый, Литий (NMC)

  • 60 v 20 ah (по C2), 236x196x153 mm, тяговый, Литий (NMC)

  • 48 v 24 ah (по C2), 183x156x203 mm, тяговый, Литий (NMC)


Литиевые батареи для погрузчиков и штабелеров.

Особенности: изготавливаются на заказ, согласно габариту, весу и потребляемой мощности техникой. литиевые тяговые аккумуляторы.

  • Емкость используется на все 100%. Поэтому емкость новой батареи при переходе с свинцово-кислотных на литий-ионные аккумуляторы может быть уменьшена на 20-30% без сокращения времени работы оборудования. Свинцовые АКБ не могут отдать всю емкость и их безопасно разряжать до 70-80%.
  • Существенный плюс: не надо отводить отдельное помещение под зарядный комплекс, не надо проводить обслуживание (контроль и долив воды, уравнительный заряд, ведение журнала), можно не держать в штате специалиста-аккумуляторщика.
  • Быстрый заряд и промежуточный заряд — главные плюсы мощных и дорогих литиевых батарей в классе тяжелой тяги. При интенсивном использовании складской техники это может служить превалирующим фактором при принятии решения о смене типа батарей.
  • Малый вес батареи — недостаток, а не преимущество! Производители рассчитывают балансировку подъемной складской техники учитывая вес именно свинцовых батарей там где они штатно предусмотрены конструкцией. При замене на литиевые, недостаток веса обязательно должен быть скомпенсирован балластом, иначе погрузчик не возьмет вес груза на который он рассчитан.
  • Расчетный срок службы больше всего в 2 раза! Используемые мощные и емкие свинцовые АКБ из PzS или PzB элементов выдерживают ресурс до замены 1300-1500 циклов. Литий обещает прослужить до 3000 циклов.
  • Экологичность, свинцовые батареи в период зарядки, выделяют токсичные газы, которые необходимо удалять из зарядной комнаты при помощи вентиляции. Литиевые АКБ герметичны, и не наносят вред окружающей среде в период эксплуатации. НО!
  • НО! После периода успешной эксплуатации батарею необходимо утилизировать и если свинец можно сдать на переработку и получить за это еще и деньги, то батарею на основе лития можно утилизировать только заплатив за это деньги (примерно 50 руб на 1 кг). Поэтому экологичность в этом вопросе под сомнением. Заводов по переработке всего два, и из старого лития новый сделать невозможно.

Отправить запрос на расчет литиевого АКБ для штабелера / погрузчика


Литий-ионные тяговые батареи Energy8

 

ПОЧЕМУ ЛУЧШЕ ПОЛЬЗОВАТЬСЯ ЛИТИЙ ИОННЫМИ БАТАРЕЯМИ И МОДЕРНИЗИРОВАТЬ СВОЮ СКЛАДСКУЮ ТЕХНИКУ

1. БЫСТРЫЙ ЗАРЯД

Ускоренное по сравнению со СКА время заряда литий-ионных аккумуляторов : 
За 20 минут на 25% от номинальной ёмкости 
За 1- 2 часа на 100% от номинальной ёмкости

2. СЛУЖИТ В 3 РАЗА ДОЛЬШЕ

Жизненный цикл у Литиевых АКБ выше в 2-3 раза, соответственно снижение расходов на покупку новых кислотных (щелочных) АКб. Высокий ресурс – не менее 3000 циклов (у щелочных аккумуляторов в среднем 500 циклов, у СКА 1000-1500 циклов)

3. ГЕРМЕТИЧНОСТЬ И ЭКОЛОГИЧНОСТЬ БАТАРЕИ

Литиевые батареи герметичны не имею в своем составе кислот и тяжелых металлов не выделяют при работе и заряде вредных испарений, что ведет к повышению экологической обстановки на предприятии.

4. ЭКОНОМИЯ ЗАТРАТ НА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЮ (В 1,3 РАЗА)

Высокий коэффициент отдачи Литиевых АКБ в 1,3 раза выше чем у кислотные АКБ (отношение потраченной энергии при заряде к отданной при разряде) Экономия ср-ств во процессе заряда.

5. ЭКОНОМИЯ НА СОДЕРЖАНИИ ЗАРЯДНОЙ КОМНАТЫ И ДОПОЛНИТЕЛЬНОГО ПЕРСОНАЛА

Отсутствует необходимость в персонале и оборудовании для обслуживания. 
Экономия на содержании специальных помещений для заряда батареи

6. СНижение простоев и УДОБСТВО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ

Заряд может производиться непосредственно в производственном помещении от сети и для заряда не требуется снятие с погрузчика. Экономия от 7-10 % рабочего времени в смену. 

 

6 ОСНОВНЫХ ПРОБЛЕМ С КОТОРЫМИ СТАЛКИВАЮТСЯ ТЕ КТО ПОЛЬЗУЕТСЯ СВИНЦОВО КИСЛОТНЫМИ АККУМУЛЯТОРАМИ

 1. МАЛЫЙ РЕСУРС

Свинцово-кислотные АКБ имеют ресурс 1500 циклов разряда заряда, а гелевые около 1000 циклов, что приводит к необходимости их регулярной замены

 2. Длительный заряд

Свинцово-кислотные АКБ необходимо заряжать не менее 8 часов не прерываясь, в следствие этого на одну единицу техники необходимо иметь 2-3 батареи. Одна работает, одна заряжается, одна остывает.

3. СОДЕРЖАНИЕ ЗАРЯДНОЙ КОМНАТЫ и обслуживающего персонала

Свинцово-кислотные аккумуляторы при заряде выделяют пары электролита и взрывоопасный газ, поэтому могут заряжаться только в специально оборудованной зарядной комнате под надзором обслуживающего персонала.

4. ЗАТРАТЫ НА РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Приобретение расходных материалов – это значительные затраты, существенно удорожающие эксплуатацию напольного электротранспорта

5. НЕГЕРМЕТИЧНОСТЬ АККУМУЛЯТОРОВ

Негерметичные аккумуляторы неизбежно становятся источником загрязнения воздуха в производственном помещении, а также причиной ускоренной коррозии корпуса погрузчиков

6. НЕОБХОДИМОСТЬ ЗАМЕНЫ БАТАРЕЙ.

Для замены разряженной батареи погрузчику необходимо проделать путь от рабочего участка до зарядной комнаты и обратно является источником дополнительных потерь электроэнергии и рабочего времени (от 7-10%) 

Тяговые аккумуляторные батареи АКБ для погрузчиков

Чтобы быть конкурентоспособными на своем рынке, вам нужен эффективный, крепкий и «экологичный» вилочный погрузчик, штабелер или ричтрак. На данный момент, самый «чистый» и «экологичный» погрузчик считает – трех, — четырех опорный электропогрузчик с АКБ. Ведущие производители делают большое количество исследований и разработок, чтобы удовлетворить потребности клиентов в более мощных электропогрузчиках и складской техники, которые будут соответствовать жестким требованиям применения, уменьшать выбросы углерода и повышать производительность. Электрические вилочные погрузчики явно более экологичны, чем их аналоги с ДВС. Фактически, по сравнению с вилочным погрузчиком с двигателем внутреннего сгорания, электрические вилочные погрузчики с АКБ могут быть на 75% дешевле в эксплуатации в течение срока их службы.

Выбор неправильной комбинации аккумулятора и зарядного устройства для вилочного погрузчика может быстро сократить срок службы аккумулятора для погрузчика, что приводит к необходимости более частой замены аккумуляторов. Умножьте на 50% срок службы батарей на количество батарей в вашем парке погрузчиков, и вы быстро поймете скрытые затраты на выбор неподходящего зарядного устройства для ваших батарей и погрузчика, в котором они будут работать.

Как правильно при покупке подобрать аккумулятор к зарядному устройству и погрузчику? Было бы легко выбрать самую дешевую доступную батарею, но в долгосрочной перспективе это может стоить вашей компании тысячи долларов.

Аккумуляторы для погрузчиков Li-Ion АКБ Zodiac

Обратившись в компанию ГК СКАТ, вы получите исчерпывающую консультацию перед покупкой аккумулятора для погрузчика. Наши консультанты помогут вам не только разговором, но и делом, ведь мы сами собираем литий-ионные аккумуляторы для погрузчиков из немецких комплектующих.

Типичные области применения литиевых АКБ Zodiac:

1.       Вам нужна круглосуточная работа техники, где требуется замена батарей.

2.       Вам нужны решения, требующие быстрого заряда.

3.       У вас отсутствует зарядная комната.

Основные преимущества Li-Ion АКБ Zodiac:

·         Срок службы аккумуляторов для погрузчика Zodiac – свыше 5000 циклов

·         Возможность быстрого заряда за 1-3 часа

·         Отсутствие эффекта памяти

·         Возможность подзаряжать АКБ Zodiac в любой момент

·         Необслуживаемая

·         Не требует зарядной комнаты

·         АКБ Zodiac безопасна. Отсутствует газовыделение.

Итог: нулевые затраты на обслуживание.

Литиевые аккумуляторы АКБ Zodiac для погрузчиков позволяют сэкономить до 40% за счет снижения трудозатрат, экономии на электроэнергии, сокращения простоев техники.

Литиевые АКБ Zodiac Technologies для погрузчиков, комплектующие крупнейших мировых производителей. Основа АКБ — надежные и долговечные литий-железо-фосфатные элементы (LiFePO4) от мировых лидеров рынка, система балансировки разряда, продвинутая система мониторинга и управления (BMS), многофункциональный дисплей, срок службы – 5000 циклов.

Аккумуляторы для погрузчиков Zodiac комплектуются многофункциональным дисплеем, на котором вы можете посмотреть:

·         Индикацию ошибок

·         Индикатор заряда АКБ

·         Общее напряжение на АКБ

·         Напряжение каждого отдельного элемента

·         Внутреннее сопротивление каждого элемента

·         Температура элементов и BMS

·         Потребляемый ток в данный момент

·         Потребляемая мощность в данный момент

Система управления литиевой батареей Zodiac (BMS):

·         Работа Li-Ion АКБ контролируется системой контроля и управления (BMS)

·         BMS контролирует параметры каждой ячейки в отдельности и всей АКБ в целом

·         Напряжение

·         Внутреннее сопротивление

·         Температуру (по блокам)

 

Развитая сеть сервисных центров компании «СКАТ», постоянное наличие необходимых запчастей на складе в РФ и как результат – решение любых вопросов в минимальные сроки!

Тяговый литиевый аккумулятор на катере

Тяговый аккумулятор и генератор двигателя – это сердце системы энергоснабжения на катере или яхте.   От их исправности и надежности зависит работоспособность всего бортового оборудования вдали от пирса. Однако большинство владельцев небольших судов не уделяют этим устройствам должного внимания. В результате аккумуляторы заряжаются долго, возможности генератора используются не полностью, а контроль за энергопотреблением и безопасностью отсутствует

Содержание статьи

LiFePO4 аккумулятор на катере

Компоненты тягового литиевого аккумулятора — четыре последовательно соединенных ячейки и плата управления, приложенная к одной из них

Тяговый литиевый аккумулятор состоит из двух компонентов — аккумуляторных ячеек и электронной системы управления (BMS – battery management system). Ячейки служат источником электрической энергии, а BMS обеспечивает безопасность пользователя и заботится о состоянии аккумуляторной батареи. Система управления отслеживает ток, температуру и напряжение аккумулятора и не позволяет ячейкам работать за пределами разрешенных значений

В большинстве литиевых батарей BMS расположены внутри корпуса тягового аккумулятора. Связи с внешним миром устройство контроля как правило не имеет и никак не взаимодействует с другим оборудованием в электрической системе. Если BMS обнаруживает, что один из контролируемых ей параметров выходит за допустимые пределы, она без предупреждения разрывает связь с внешней цепью.

Литиевый аккумулятор и генератор

LiFePo4 аккумулятор считается заряженным на 90-95%, когда напряжение ячеек повышается до 3,6 – 3,65 Вольт. После этого источник зарядки должен отключится, перейти в режим постоянного напряжения (если велась зарядка постоянным током) или понизить его до 13,6 – 13,8 Вольт

Спецификация типичного тягового литиевого аккумулятора:

Характеристика Значение
Номинальная емкость, Ач 125
Минимальная емкость, Ач 119
Электрическая энергия, кВтч 1,6
Номинальное напряжение, В 12,8
Выходное напряжение, В >12,8
Внутреннее сопротивление, мОм
Последовательное/параллельное соединение Максимальное напряжение зарядки, В 14,6 ± 0,1
Поддерживающее напряжение, В 13,8± 0,2
Стандартный зарядный ток, А 60
Максимальный зарядный ток, А 80
Стандартный разрядный ток, А 80
Максимальный разрядный ток, А 100 в течении 30 минут
Габариты, мм (Д х Ш х В) 318 х 165 х 215
Вес, кг 14,7
Характеристика
Значение
Защитное напряжение при перезаряде, В/яч 3,8± 0,025
Пороговое напряжение для сброса защиты при переразряде, В/яч 3,6± 0,025
Порядок отключения защиты Напряжение ниже порогового
Защитное напряжение при переразряде, В/яч 2,0± 0,08
Пороговое напряжение для сброса защиты при переразряде, В/яч 2,3± 0,1
Порядок отключения защиты Зарядка выше порогового напряжения
Защита от перегрузки по току, А 350
Задержка срабатывания защиты, с 0,5-1,5
Порядок отключения защиты Сброс нагрузки до допустимого значения
Защита от перегрева, С 65± 5
Сброс защиты при перегреве, С 50± 10
Напряжение генератора лодочного двигателя 14,0 — 14,4 В.   Регулятор генератора не может снизить это напряжение даже после того как аккумулятор зарядится до 100%.  Поэтому в течении всего времени работы двигателя через литиевые ячейки будет течь ток, который постепенно нагреет их. Даже если температура элементов и не достигнет критического для BMS значения, регулярное перенапряжение постепенно уменьшит их емкость и сократит срок службы

BMS отключает аккумуляторную батарею от источника зарядки, когда напряжение ячеек достигает порогового значения. Но в данном случае напряжение отсечки платы окажется выше настройки регулятора генератора и этот вид защиты не сработает.

Помимо напряжения система управления отслеживает ток заряда и разряда аккумулятора. Суммируя этот ток, несложно вычислить количество получаемых и отдаваемых аккумулятором амперчасов, а затем и текущую заряженность аккумуляторной батареи. Как только заряженность достигнет предустановленного значения, BMS сможет отключить аккумулятор от внешней цепи и прервать зарядку. Этот способ контроля достаточно точный, но далеко не все BMS «умеют» им пользоваться.

Ток зарядки

Проблемы не исчерпываются только тем, что напряжение литиевого аккумулятора и генератора не соответствуют друг другу. Ток, потребляемый аккумулятором может оказаться слишком большим для генератора.

Напряжение литиевого аккумулятора в течении зарядки меняется очень слабо. Заметный рост происходит только при заряженности 80-90%.  Это означает, что большую часть времени аккумулятор потребляет постоянный ток, и нагрузка на генератор не уменьшается

Стандартный генератор автомобильного типа плохо приспособлен для зарядки тяговых аккумуляторов. Если аккумулятор потребляет ток в течении продолжительного времени, а охлаждение недостаточное, температура генератора вырастет и он может сгореть.

КПД стандартного лодочного генератора 50-60%. Он превращает в тепло почти половину механической мощности, получаемой от двигателя. При напряжении 14 Вольт и токе 100 А генератор отдает потребителям 1400 Вт и столько же выделяет в окружающее пространство виде тепла. Тепло разгоняет крыльчатка, установленная на валу генератора.   Чем быстрее вращается ротор, тем лучше охлаждается генератор. Но несмотря на принудительное охлаждение генератор все равно быстро нагревается

Если генератор регулярно работает при температуре 100-120 С, рано или поздно он выйдет из строя. Чтобы этого не произошло, нагрузку на генератор необходимо ограничивать, особенно на холостых оборотах, когда охлаждения недостаточно

Ограничитель тока нужен и самим аккумуляторам. Для литий-фосфатных ячеек производители указывают максимальный и рекомендуемый токи зарядки. Максимальный ток составляет 1-3 С (где С – емкость аккумулятора). Рекомендуемый для большинства элементов существенно ниже — 0,3-0,5 С. Тяговые аккумуляторы служат дольше, если зарядный ток соответствует рекомендуемому.

Ограничение нагрузки на генератор

Устройства Sterling Power APD12 защищают генератор от повреждения при сбросе нагрузки во время работы двигателя

Ток в цепи тягового аккумулятора можно ограничить при помощи реле развязки. Некоторые модели реле имеют самовосстанавливающиеся предохранители, которые выдерживают короткий всплеск нагрузки, но нагреваются, если она, превышает номинал реле дольше. С ростом температуры сопротивление предохранителей увеличивается, микроконтроллер фиксирует падение напряжения, определяет, что нагрузка возросла и разрывает цепь. После того как предохранители остынут, реле замыкается вновь.
Реле не способно изменять выходное напряжение генератора, поэтому тяговый аккумулятор останется под напряжением 14,0-14,4 Вольт в течении всего времени работы двигателя. Но реле можно разомкнуть внешним сигналом. Например, с BMS или батарейного монитора.

Однако если тяговый литиевый аккумулятор подключен к генератору напрямую, просто так разрывать цепь между ним и генератором нельзя. Буфера в виде стартового аккумулятора в этом случае нет и последствия будут такими же, как и после поворота главного переключателя в положение ВЫКЛ во время работы двигателя. Сброс нагрузки вызовет скачек напряжения, который пробьет диоды выпрямителя и выведет из стоя регулятор генератора. Избежать неприятностей можно с помощью Sterling Power APD12. Это небольшое устройство гарантирует, что в случае скачка напряжения, вызванного ослаблением контакта или обрывом цепи от аккумуляторной батареи, генератор будет полностью защищен

Дополнительная защита аккумулятора

Схема подключения тяговых литиевых аккумуляторов для зарядки от генератора. Вверху изображена панель зарядного конвертера. Датчик, соединенный с устройством, отслеживает температуру аккумуляторной батареи. Выводы BMS (1) и BMS (2) служат для соединения с системой управления аккумулятором. В случае возникновения аварийной ситуации, BMS генерирует сигнал высокого (низкого) напряжения. Получив этот сигнал конвертер прекращает работу и снимает напряжение с аккумулятора. Работа автоматически возобновляется после того , как неисправность ликвидирована

BMS предохраняет литиевый аккумулятор от перезарядки, чрезмерного разряда и короткого замыкания. Но полагаться на одну только BMS нельзя. Тяговый аккумулятор должен иметь два уровня защиты литиевых ячеек. Первый обеспечивают устройство зарядки и оборудование подключенное к аккумулятору. Второй —  плата управления аккумуляторной батареей. Для LiFePO4 аккумулятора номинальным напряжением 12,8 Вольт защита осуществляется следующим образом:

Первый уровень: Зарядное устройство повышает напряжении аккумулятора до 14,4 Вольт. Затем переключается в режим постоянного напряжения для 100% заряда аккумулятора. Продолжительность второго этапа не более 30 минут. После полной зарядки устройство снижает напряжение до 13,8 Вольт.

DC-DC устройство Sterling Power BBW предназначено для зарядки 6 типов тяговых аккумуляторов, в том числе литиевых, от генератора двигателя. На фотографии представлена модель с входным и выходным напряжением 12 Вольт. Выпускаются варианты 12->12, 12->24, 12->36, 12->48, 24->24. Устройство имеет класс защиты IP68 (полностью водонепроницаемое), поэтому входные и выходные кабеля с предохранителями предустановлены изготовителем. Регулировка и настройка выполняется магнитным ключом

Устройство зарядки контролирует температуру литиевого аккумулятора с помощью датчика и уменьшает выходное напряжение, если его температура растет. Зарядка прекращается, если температура аккумуляторной батареи поднимается до 55 С.  Устройство зарядки отключается и снимает с аккумулятора приложенное напряжение, как только получает сигнал неисправности от BMS. Потребители отсоединяются при напряжении аккумуляторной батареи 10,5 Вольт.

Второй уровень: BMS обнаруживает перезарядку и отключает внешнюю цепь, если напряжение одной из ячеек достигло 3,8 Вольт. Защита от переразряда срабатывает при напряжении 2,0 Вольт/элемент. Защита от перегрева при температуре 65 С

Примером востребованности многоуровневой защиты служит следующая ситуация. Статическое электричество разрушило защитную цепь аккумулятора и выходной транзистор постоянно находится в замкнутом состоянии. В нормальных условиях эксплуатации аккумулятор работает без замечаний и пользователю о неисправности неизвестно. В аварийной ситуации защита не сработает. Напряжение литиевых элементов поднимется выше безопасного уровня и тяговый аккумулятор перезарядится. Ранние признаки такой неисправности — повышение температуры и вздутие ячеек

Зарядные конвертеры

Подведем итоги. При эксплуатации литиевого аккумулятора на катере возникают следующие сложности:

Проблема Последствия
Напряжение генератора не соответствует рекомендуемому напряжению зарядки литиевого аккумулятора

 

Аккумулятор заряжается медленно. Заряженный аккумулятор остается под повышенным напряжением. Срок службы аккумулятора сокращается
Непрерывная нагрузка может оказаться слишком высокой для генератора Генератор перегревается и выходит из строя
Резервная защита аккумулятора отсутствует

 

Отказ BMS или ее компонентов приводит к перезарядке аккумулятора. В крайнем случае аккумулятор разрушится или станет причиной пожара

Проблемы устраняет промежуточное устройство, DC-DC конвертер, предназначенный для зарядки свинцово-кислотных и литиевых тяговых аккумуляторов от источника постоянного напряжения.

Схема подключения DC-DC конвертеров для зарядки тяговых аккумуляторных батарей. В системе установлено два литиевых аккумулятора — один 12 вольтовый, другой 24-вольтовый. Конвертеры получают от генератора 14 Вольт и преобразуют это напряжение в подходящий для каждого аккумулятора зарядный профиль

В системах со стартовой и сервисной аккумуляторными батареями конвертер устанавливают между двумя группами аккумуляторов. Если генератор заряжает только тяговые аккумуляторы, то его напряжение перед подачей на конвертер предварительно стабилизируют с помощью дополнительного устройства

Преимущества зарядных конвертеров:

  • Sterling Power BB1260

    Входное напряжение 11-20 Вольт

  • 12->12 Вольт &nbsp&nbsp&nbsp

    Номинальное входное и выходное напряжение 12 Вольт. Диапазон входного напряжения 11-20 Вольт

  • Максимальный ток 60 А &nbsp&nbsp&nbsp

    Есть режим 50% мощности

  • Быстрая зарядка постоянным током

  • Режимы для GEL(2), AGM(2), LiFePO4, кальциевых и жидко-кислотных аккумуляторов &nbsp&nbsp&nbsp

    9 режимов зарядки. Возможность создать собственный зарядный профиль

  • — &nbsp&nbsp&nbsp

    Класс защиты IP21

  • Sterling Power BB1230

  • 12->12 Вольт

  • Максимальный ток 30 А

  • Быстрая зарядка постоянным током &nbsp&nbsp&nbsp

    Четырехступенчатый зарядный профиль. Постоянный ток, постоянное напряжение, кондиционирование и поддерживающая зарядка

  • Режимы для GEL, AGM, LiFePO4 и жидко-кислотных аккумуляторов

  • Sterling Power BBW1212

  • 12->12 Вольт &nbsp&nbsp&nbsp

    Номинальное входное и выходное напряжение 12 Вольт. Диапазон входного напряжения 11-16 Вольт. Выходного 13-15,1

  • Максимальный ток 28 А &nbsp&nbsp&nbsp

    Максимальный ток, потребляемый устройством. Работает с генератором любой мощности

  • Безопасно для LiFePO4 АКБ

  • Режимы для GEL, AGM, LiFePO4 и жидко-кислотных аккумуляторов

  • Водонепроницаемое &nbsp&nbsp&nbsp

    Класс защиты IP68

  • Преобразует фиксированное выходное напряжение генератора в профиль, состоящий из 4-5 участков разного уровня. Приложенное к тяговому аккумулятору напряжение больше не зависит от генератора, а определяется текущим состоянием самой аккумуляторной батареи
  • Заряжает аккумулятор быстрее, чем генератор напрямую. Понижает выходное напряжение после того как зарядит аккумулятор до 100%. Защищает литиевый аккумулятор от перезарядки
  • Ограничивает ток в цепи, так что он никогда не превышает номинал устройства. Благодаря этому нагрузка на генератор и зарядный ток аккумуляторной батареи всегда остаются в допустимых пределах
  • Прекращает зарядку по сигналу от BMS и уменьшает напряжение с ростом температуры аккумуляторной батареи. Обеспечивает дополнительный уровень защиты литиевого аккумулятора

Тяговые литиевые аккумуляторы — Мобильные Электросистемы

Литий-ионные аккумуляторы имеют чрезвычайно высокую скорость приема заряда, выдерживают большое количество циклов и длительное время работают в режиме частичного зарядки. Однако потенциал самоуничтожения у них также гораздо выше, чем у свинцово-кислотных аккумуляторов.

 Безопасность

Существует много способов производства литий-ионных аккумуляторов. Постоянно появляются новые материалы и химические составы для катодов, анодов и активного материала. Однако все существующие в настоящее время технологии используют легко воспламеняющийся органический электролит на основе углеводородов.

Характер электрохимических процессов в отдельных элементах литиевого аккумулятора таков, что в определенных условиях в ячейке возникает само поддерживающаяся реакция, ведущая к неконтролируемому термическому разгону. В результате температура повышается и происходит самовозгорание. Если загоревшуюся ячейку не потушить, огонь распространится на соседние элементы и вспыхнет уже весь аккумулятор

В свинцово-кислотных батареях термический разгон возникает только в результате перезарядки и прекращается после отключения источника зарядки. В литиево-ионных неконтролируемое увеличение температуры это само поддерживающийся процесс, который возникает из-за перезарядки, глубокого разряда, короткого замыкания в ячейке или нагрева аккумулятора.

Другое отличие между двумя типами аккумуляторов – свойства электролита. В свинцово-кислотных батареях используется негорючий электролит на водной основе, а в литий-ионных он легко воспламеняется.

Ключевое различие между различными типами литиево-ионных аккумуляторов — температура, при которой ячейки попадают в состояние термического разгона, скорость, с которой они продолжают нагреваться и максимально достижимая ячейкой температура. Для литиевых аккумуляторов важно знать произойдет ли воспламенение ячейки, если ее температура возрастет и распространится ли огонь на весь аккумулятор.

Очевидно, что больше всего вероятность возгорания у аккумуляторов с высокой плотностью энергии. Поэтому из-за соображений безопасности на судах используют устойчивые к внешнему воздействию LiFePO4 аккумуляторы, ячейки которых не боятся перезарядки, короткого замыкания и не воспламеняются. Несмотря на то, что в определенных условиях температура LiFePO4 аккумулятора может неконтролируемо возрастать, из-за чего содержимое ячеек увеличивается в объеме и иногда разрывает корпус, самопроизвольно такие аккумуляторы не загораются. Однако горючий электролит вспыхивает, если на него попадает искра.

Управление аккумулятором и балансировка ячеек

При перезарядке литиево-ионный аккумулятор попадает в экзотермическое состояние.  Его температура быстро возрастает и достигает опасного уровня. Регулярная перезарядка изменяет структуру ячейки и вызывает самонагрев уже и при последующей нормальной зарядке. При глубоких разрядах ячейка меняет полярность и также самопроизвольно нагревается.

Для предотвращения перезарядки и глубокого разряда состояние ячеек в литий-ионных аккумуляторов выравнивают с помощью встроенной системы управления (BMS). Балансировка ячеек может быть активной или пассивной. В первом случае зарядный ток отбирается из более заряженных ячеек в ячейки с низким зарядом до тех пор, пока не будет достигнуто равновесие. При пассивной балансировке зарядный ток более заряженных ячеек рассеивается через резистор.

Частичный разряд

В литиево-ионных аккумуляторах напряжение ячеек остается почти постоянными до тех пор, пока разряд или зарядка полностью не завершатся. Из-за этого разница напряжений между самой заряженной и разряженной ячейками часто незначительны, хотя их реальное состоянии сильно отличается. Если аккумулятор в течение длительного периода времени эксплуатируется в состоянии частичной зарядки, ячейки разбалансируются все больше и больше, но многие системы балансировки не обнаружат этого, поскольку реагируют на разность напряжений.

В разбалансированном аккумуляторе более заряженные ячейки приблизятся к верхнему порогу напряжения тогда, когда ток еще относительно высок.

Напряжение на полностью заряженной ячейке быстро поднимется до опасного уровня, цепь балансировки сработает, но балансировочные токи окажутся больше расчётных, и схема балансировки может сгореть. Чтобы защитить аккумулятор BMS отключит его от нагрузки, но если в это время к батарее подключены работающие зарядные устройства, всплеск напряжения может вывести из строя их диоды или повредить бортовое оборудование.

При глубоком разряде разбалансированного аккумулятора одна ячейка разрядится сильнее остальных и станет небезопасной. Чтобы не допустить этого многие системы контроля литиевых аккумуляторов периодически проводят «кондиционирование», которое напоминает выравнивание аккумуляторов с жидким электролитом. В этом режиме аккумуляторы заряжаются малым током в течении нескольких часов, а если ячейки разбалансированы сильно, то процесс растягивается на несколько суток.

Независимо от способа балансировки, наилучшей является BMS, которая обеспечивает балансировку ячеек в состоянии частичного разряда без дополнительного кондиционирования аккумулятора.

Способы подключения

Электрическая система в которой пусковой и «домашний» аккумуляторы отделены друг от друга оптимальна для свинцово-кислотных аккумуляторов. Такая компоновка концентрирует энергию в одной группе аккумуляторов, увеличивает скорость приема заряда и продлевает срок службы батарей.

Схема подключения тяговых литиевых аккумуляторов при которой каждая батарея может быть изолирована от устройства зарядки или нагрузки, при этом второй аккумулятор продолжит работу

В отличии от свинцово-кислотных у литиево-ионных аккумуляторов напряжение во время разряда поддерживается постоянным, а скорость приема заряда и количество рабочих циклов велики. Для этих аккумуляторов важнее не допустить ущерба из-за глубокого разряда или перезаряда одной или нескольких ячеек.

За состоянием ячеек следят устройства балансировки, которые при возникновении проблем отключают аккумулятор от бортовой сети. Однако мгновенное обесточивание может нанести ущерб электронному оборудованию и устройствам зарядки и привести к полному отключению энергии на лодке.

Если основная аккумуляторная батарея состоит из двух частей, связанных между собой реле и при отключении одного аккумулятора второй подключается автоматически, электросистема всегда будет иметь действующий источник энергии. Другой способ повысить надежность– подключить нагрузку и устройства зарядки одновременно к двум аккумуляторным батареям, но разделить их изолирующими реле.

Хранение литий –ионных аккумуляторов

Как и свинцово-кислотные литий-ионные аккумуляторы лучше всего хранить в прохладном месте. Высокая окружающая температура снижает срок службы аккумуляторов, независимо от того, используются они или нет. В отличие от свинцово-кислотных продолжительность жизни литий-ионных батарей возрастает, если их хранят в частично разряженном состоянии.

Во время хранения литий-ионных аккумуляторов важно не допускать паразитных нагрузок, которые могут разрядить ячейки.

На современных лодках небольшие нагрузки, например, от устройств мониторинга и контроля, присутствуют даже если главный переключатель выключен, поэтому если одна из ячеек разрядится во время хранения, весь аккумулятор станет небезопасным при последующей зарядке.

для поломоечных машин, штабелеров, электрокаров и пр.

ТЯГОВЫЕ ЛИТИЕВЫЕ АККУМУЛЯТОРЫ CHILWEE NMC

Литиевая аккумуляторная батарея CHILWEE NMC изготавливается на основе композитного материала MnNiCo с превосходными рабочими характеристиками и высокой безопасностью. CHILWEE NMC прекрасно зарекомендовала себя в качестве автономного источника электропитания транспортных средств и спецтехники: для поломоечных машин, штабелеров, электрокаров и пр.

CHILWEE LiNMC – это литий-ионная аккумуляторная батарея нового поколения. Литий-никель-марганец-кобальтовые элементы собрали в себе достоинства всех типов литиевых батарей: высокая удельная энергоемкость, химическая стабильность, морозоустойчивость, большой ресурс, большая токоотдача и самая низкая скорость самонагрева среди аналогичных батарей.
Аккумуляторная батарея состоит из батареек с мягкой фазой последовательного включения, а также включает модуль защиты аккумулятора, обеспечивающий высочайшую надежность.

Особенности и преимущества

  • Оснащена платой защиты цепи профессионального класса, которая обеспечивает безопасность, стабильную и надежную работу      
  • При малом размере имеют высокую энергетическую плотность; на единицу веса обладают в три раза большей ёмкостью (по сравнению со свинцово-кислотной батарей)
  • Оснащены приемником с высоким разрядным током             
  • Отличаются длительным сроком службы       
  • Обладают высокой термостойкостью и имеют широкий диапазон рабочих температур (-20 ℃ ~ 55 ℃)       
  • Не загрязняют окружающую среду, экологически безопасны             
Модель Напряжение Ёмкость (С2) Длина Ширина Высота Вес
BN 48-10AB 48 10 390 106 76 3,8
BN 48-12BD 48 12 365 135 88 3,9
BN 48-12DV 48 12 199 149 96 3,9
BN 48-20LK 48 20 290 190 80 5,7
BN 60-20LE 60 20 300 181 150 9,5
BN 72-20LE 72 20 300 181 150 11
BN 48-60A 48 60 270 386 320 30
BN 48-60B 48 60 515 220 190 25,1
СС 24-50-GM 24 50 320 230 130 10
СС 24-100-GM 24 100 320 230 180 16

* Примечание: В соответствии с ГОСТом и международными стандартами ёмкость АКБ, измеряемая в Ампер/Часах, определяется в зависимости от силы тока разряда и температуры. При большой величине тока АКБ отдают емкость меньше, чем при разряде более длительными режимами (малая величина тока). Поэтому на всех тяговых аккумуляторах имеются обозначения: ёмкость по С2, С3, С5. Ёмкость одной и той же батареи в зависимом от силы тока разряда разная. С повышением температуры электролита емкость АКБ растет. При низких температурах емкость и полезное действие АКБ уменьшаются.

Note:  The product can be designed as required.

Тяговые аккумуляторы

Тяговые аккумуляторы нельзя отнести к какому-то определённому типу. Наоборот, к этой группе относятся некоторые свинцово-кислотные, щелочные и литиевые АКБ. Все они объединены в группу тяговых по своему назначению. Их работа заключается в обеспечении электроэнергией электромотора различных транспортных средств, механизмов и приспособлений. В этой статье мы рассмотрим особенности тяговых аккумуляторных батарей, разновидности и некоторые примеры таких моделей.

 

Содержание статьи

Особенности тяговых АКБ

Основным отличием тяговых аккумуляторов от привычных нам автомобильных стартерных батарей является их режим работы. Если стартерный аккумулятор отдаёт высокий пусковой ток только при запуске двигателя, то тяговая АКБ обеспечивает электромотор током в течение всего времени его работы. Проще говоря, тяговые аккумуляторные батареи работают в постоянном режиме заряд-разряд. Стартерные же, отдав ток при запуске, затем заряжаются от генератора работающего двигателя.



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

Из сказанного можно сделать вывод, что стартерные автомобильные аккумуляторы не могут использоваться в роли тяговых. Для них чувствителен глубокий разряд, поскольку после него они теряют часть своей ёмкости. А вот некоторые разновидности тяговых АКБ вполне могут использоваться в роли стартерных. Мы рассмотрим их ниже.
Вернуться к содержанию
 

Виды тяговых аккумуляторных батарей

Для лучшего понимания тяговые аккумуляторы можно классифицировать по их типам. Существуют:

  • свинцово-кислотные;
  • щелочные;
  • литий─ионные;
  • прочие.

Рассмотрим их подробнее.

 

Свинцово-кислотные

Можно выделить три разновидности свинцовых батарей.

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

Аккумуляторные батареи свинцово-кислотного типа WET наименее приспособлены для использования в качестве тяговых. Однако есть ряд производителей, которые выпускают такие модели для использования на погрузчиках и другой складской технике на электротяге. Они также применяются в роли АКБ в системах резервного и аварийного питания, промышленном оборудовании и т. п. Хотя эти уже относятся к группе стационарных по своему назначению. Основное же назначение батарей WET – это стартерные аккумуляторы для автомобиля.

Технология производства тяговых свинцово-кислотных АКБ отличается от стартерных. Они выпускаются по панцирной технологии. Название пошло от панцирной сетки, которой окружён положительный электрод. Её назначение в следующем:

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

На сегодняшний день выделяют три вида панцирных Pb батарей:

Первые два похожи по своим характеристикам. Разница в том, что PzS выполнен в соответствии с требованиями стандарта DIN (Германия), PzB удовлетворяет положениям британского стандарта BS. Модели PzV в роли электролита имеют гелевый наполнитель.

Плюсы использования Pb батарей в роли тяговых.

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

Минусы

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

Для погрузчиков свинцово-кислотные тяговые аккумуляторы поставляются в виде сборок. Конструктивно они состоят из аккумуляторных элементов с номинальным напряжением 2 вольта (в процесс работы меняется в интервале 1,86─2,65 вольта). Элементы объединены в сборки с номиналом 24 и 48 вольт. Срок службы примерно 1,2─1,5 тысячи циклов.
Вернуться к содержанию
 

AGM и GEL

Аккумуляторные батареи AGM и GEL имеет смысл рассмотреть вместе, поскольку они имеют близкие эксплуатационные характеристики. Различия в устройстве связаны с тем, в каком состоянии находится электролит: в стекловолокне (AGM) и в виде геля (GEL).

Это как раз те АКБ, которые успешно работают в роли тяговых и стартерных. Они используются на автомобилях с системой «Старт-Стоп» и с большим числом потребителей тока на борту. Широко используются гелевые аккумуляторы в различных источниках бесперебойного питания, серверном и коммуникационном оборудовании. Легко и без последствий переносят глубокий разряд.



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

Ещё одной сферой применения этих батарей являются гелиосистемы. Благодаря устойчивости к циклированию, гелевые аккумуляторы накапливают энергию от солнечных панелей днём и отдают её ночью или в пасмурный день.

В складской технике также можно встретить AGM и GEL аккумуляторы, но там они не получили широкого распространения. Это объясняется высокой стоимостью. Для обеспечения питания электромобилей они также не подходят.
Вернуться к содержанию
 

Щелочные

Это наиболее распространённый вид тяговых аккумуляторов. По своей конструкции они похожи на свинцово-кислотные тяговые батареи. Они поставляются в сборках из отдельных Ni-Cd или Ni-MH аккумуляторных элементов. Используются элементы ламельного типа. Номинальное напряжение полностью заряженного элемента около 1,45 вольта при разомкнутой цепи. Рабочее напряжение составляет 1,25 вольта. Соединяя их, получают необходимое напряжение на выходе.



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

К минусам следует отнести следующее.

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

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

Литиевые

Литиевые аккумуляторные батареи можно разделить на литий─ионные и литий─полимерные. В роли тяговых нашли применение некоторые разновидности литий─ионных АКБ. В частности, используются модели LiFePO4 и ряд других. Литиевые тяговые батареи постоянно совершенствуются для использования в электромобилях. Именно они стали использоваться для питания силовых агрегатов в электромобилях и автомобилях с гибридными двигателями.

Среди плюсов Li─Ion в роли тяговых батарей можно назвать следующие.

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

К минусам можно отнести.

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

Ещё не так давно литий─ионные АКБ имели ряд ограничений для использования на электромобилях. Однако сейчас большинство этих проблем решено благодаря разработке новых модификаций этих батарей. И производители постепенно переходят на массовое производство.



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

Можно также отметить использование литиевых АКБ для питания электромоторов различных летающих гаджетов типа квадрокоптеров, дронов и т. п.
Вернуться к содержанию
 

Прочие

В роли тяговых на сегодняшний день используются только вышеперечисленные типы аккумуляторных батарей.

К прочим в основном относятся те, что сейчас находятся в стадии разработки. В основном это различные модификации литий─ионных АКБ. Специалисты разрабатывают новые химические соединения для увеличения ёмкости, уменьшения размеров и веса, а также увеличения скорости зарядки.

В Японии, например, работают над заменой лития натрием в Li─Ion аккумуляторах, поскольку последний более распространён в природе. Некоторое время назад было много шума по поводу графеновых аккумуляторов.  Однако пока нет коммерческих образцов и не налажено массовое производство.


Вернуться к содержанию
 

Примеры моделей тяговых АКБ

Рассматривать модели тяговых АКБ для автомобилей, скутеров или моторных лодок в рамках этой статьи не имеет смысла. На сайте не раз были обзоры производителей аккумуляторов, где были представлены такие модели. Поэтому рассмотрим, какие тяговые аккумуляторные батареи предлагают некоторые отечественные предприятия для складской техники.

Ниже приведены примеры тяговых аккумуляторов, выпускаемых тремя отечественными предприятиями.

 

Тюменский аккумуляторный завод

В группе тяговых аккумуляторных батарей предлагаются следующие модели.

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



Вернуться к содержанию
 

Курские аккумуляторы

Курское предприятие предлагает следующие тяговые АКБ.

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



Вернуться к содержанию
 

Великолукский аккумуляторный завод

Здесь тяговые батареи представлены в серии FL/FH.

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


Вернуться к содержанию
 

Опрос

Примите участие в опросе!

 Загрузка …
Если статья оказалась для вас полезной, распространите ссылку на неё в социальных сетях. Это поможет развитию сайта. Исправления и дополнения к материалу, а также ваши отзывы о тяговых аккумуляторах, оставляйте в комментариях ниже.
Вернуться к содержанию Обзор тягового аккумулятора

Обзор тягового аккумулятора

Приложения и технологии аккумуляторов

Тяговые батареи, также называемые аккумулятором электромобиля (EVB), используются для обеспечения движущая сила для электрических или гибридных транспортных средств. Главным акцент на конструкции тягового аккумулятора является необходимостью высокое соотношение грузоподъемности к массе и объему, поскольку автомобиль также должен нести свой источник питания.Тяговые батареи часто выполняется глубокий цикл и требуется быстрая зарядка для использовать обычно в течение 24 часов. Типичные приложения являются мотивом мощность для вилочных погрузчиков и электротележек. Тяговые аккумуляторы обычно имеют конструкцию с трубчатой ​​пластиной, которая выполняет больше выгодно при работе в глубоком цикле.

Тяговые батареи

отличаются от аккумуляторов S tarting, L ighting и I gnition (SLI) тем, что они предназначены для длительной работы.В этих приложениях вместо батарей SLI используются батареи глубокого разряда. Тяговые батареи должны быть рассчитаны на большую емкость в ампер-часах. Аккумуляторы для электромобилей характеризуются относительно высоким отношением мощности к весу, соотношением энергии к весу и плотностью энергии; меньшие по размеру и более легкие батареи уменьшают вес автомобиля и улучшают его характеристики. По сравнению с жидким топливом, большинство современных аккумуляторных технологий имеют гораздо более низкую удельную энергию; и это часто влияет на максимальный запас хода электромобилей.Однако металл-воздушные батареи имеют высокую удельную энергию, потому что катод обеспечивается окружающим кислородом воздуха. Перезаряжаемые батареи, используемые в электромобилях, включают свинцово-кислотные («залитые», глубокого цикла и VRLA), никель-кадмиевые, никель-металлогидридные, литий-ионные, литий-ионные полимерные и, реже, цинково-воздушные и расплавленные солевые батареи. Количество электричества (т. Е. Электрического заряда), хранящегося в батареях, измеряется в ампер-часах или кулонах, а общая энергия часто измеряется в ватт-часах.

Энергетическая и экологическая оценка тягового литий-ионного аккумуляторного блока для подключаемых к электросети гибридных электромобилей

Тяговые аккумуляторные батареи являются ключевым фактором экологической устойчивости электрической мобильности, и поэтому необходимо оценить их экологические характеристики, чтобы позволить комплексная оценка устойчивости электромобильности. В этой статье представлена ​​экологическая оценка литий-ионной тяговой батареи для подключаемых гибридных электромобилей, в которой используется композитный катодный материал из оксида лития-марганца (LiMn 2 O 4 ) и оксида лития-никеля-марганца, кобальта Li (Ni x Co y Mn 1-xy ) O 2 .Композитный катодный материал — это новая технология, которая обещает объединить достоинства нескольких активных материалов в гибридный электрод для оптимизации производительности и снижения затрат. В этом исследовании экологическая оценка одной аккумуляторной батареи (номинальной мощностью 11,4 кВт / ч, которую можно использовать на протяжении около 140000 км) проводится с использованием методологии оценки жизненного цикла в соответствии с ISO 14040. Границы системы — это производство аккумуляторов, этап эксплуатации и переработка в конце срока службы, включая восстановление различных фракций материала.Исследованная технология композитных катодов, помимо хорошего компромисса между более высокими и низкими характеристиками катодов NMC и LMO, может обеспечить хорошие экологические характеристики.

Результаты анализа показывают, что этап производства актуален для всех оцененных категорий воздействия (вклад более 60%). Что касается потерь электроэнергии из-за эффективности аккумуляторов и транспортировки аккумуляторов, вклад в влияние фазы использования на эффективность аккумуляторов больше, чем на транспортировку аккумуляторов.Утилизация аккумуляторной батареи составляет менее 11% от всех оцененных категорий воздействия, за исключением экотоксичности для пресной воды (60% от воздействия жизненного цикла). Экологические кредиты, связанные с извлечением ценных материалов (например, сульфатов кобальта и никеля) и других металлических фракций (например, алюминия и стали), особенно актуальны для таких категорий воздействия, как морская эвтрофикация, токсичность для человека и истощение абиотических ресурсов.

Основные нововведения этой статьи заключаются в том, что (1) в ней представлен первый перечень материалов литий-ионного аккумуляторного элемента для подключаемых гибридных электромобилей с композитным активным катодным материалом; (2) в нем описывается одно из первых приложений оценки жизненного цикла литий-ионной аккумуляторной батареи для подключаемых гибридных электромобилей с композитным катодным активным материалом с целью выявления «горячих точек» этой технологии и обеспечения полезная информация для производителей аккумуляторов о возможном повышении экологической устойчивости; (3) он оценивает воздействия, связанные с этапом использования, на основе первичных данных о сроке службы аккумуляторной батареи в пройденных километрах; и (4) он моделирует фазу окончания срока службы компонентов батареи с помощью процессов, специально созданных или адаптированных к тематическому исследованию.

Литий-ионная тяговая батарея 100E-ZC

Литий-ионная тяговая батарея 100E-ZC SB12V100E-ZC

Легкий литий-ионный тяговый аккумулятор, 62,4 фунта / 28,3 кг. Эта недавно разработанная батарея предназначена для замены гораздо более тяжелой свинцово-кислотной батареи от 250 до 320 Ач.

Характеристики продукта
Тяговая батарея
Литий-железо-фосфат (LiFePO4)
Самая безопасная литиевая технология на сегодняшний день
Превосходная устойчивость к неправильному обращению
Интегрированная BMS (система управления батареями)
Армированный стекловолокном пластик (GRFP) Корпус, алюминий / PE
Сэндвич-панели
Подключение проводов 2 x 95 мм2 на клемму
Встроенный предохранитель, 32 В / 500 А
Интерфейс CANOpen для мониторинга батареи
Мониторинг батареи / хранение истории
Адаптивная балансировка ячеек
Уравнивание последовательной последовательности
Заряжается намного быстрее
Более длительный срок службы
Только 1/3 размер
Вес меньше
Низкий саморазряд
Высокотемпературный запуск

Характеристики аккумулятора
Высокая емкость
Малый вес
Большое количество циклов
Низкие затраты на обслуживание
Один на один, заменяемые свинцово-кислотными аккумуляторами AGM / GEL
Высокий ток разряда, непрерывный 3C, импульсный 5C
Можно заряжать с помощью обычного зарядного устройства AGM
Быстро зарядка, 1С
Последовательное подключение к цепочке до 1150 В постоянного тока

Приложения для SB12V100E-ZC
Горнодобывающая промышленность
Подъемники
Дистанционное питание
ИБП
Военные
Батареи для коммунальных служб
Солнечные батареи
Промышленные
Телекоммуникации
Морские

Технические характеристики для SB12V100E-ZC
SKU / EAN13 8718531360662
Обозначение батареи 4IFP227 / 415/315
Высота (мм) 313,00 / 314,00
Диаметр (мм) NA
Ширина (мм) 413,50 / 414 , 50
Толщина (мм) 225,00 / 226,00
Номинальное напряжение (В) 13,2 В
EqPb (равно свинцово-кислотной батарее) 200 Ач
Диапазон температур хранения от -20 ° C до + 60 ° C
Вес 21 кг

Информация о заряде аккумулятора
Напряжение в конце заряда (В) 15,4 В
Напряжение в конце заряда (В) для продолжительности (жизненного цикла) 14,6 В
Ток заряда (A) 100 A (1C)
Ток заряда (A) на износостойкость (срок службы) 33A (C / 3)
Метод заряда CCCV

Информация о разряде батареи
Напряжение в конце разряда (В) 8 В
Напряжение в конце разряда (В) для долговечности (срок службы) 10 В
Ток разряда (A) 300 A (3C)
Ток разряда (A) на долговечность (срок службы) 33A (C / 3)
Ток разрядного импульса (A) (10 секунд) 800A (8C)
Ток разрядного импульса (A) (60 секунд) 500A (5C)
Мощность разряда при 20 ° C ( номинальная емкость) 100 Ач / 1320 Втч
Разрядная мощность при –20 ° C (емкость) 65 Ач / 858 Втч
Высокая скорость разряда при 20 ° C (емкость) 90 Ач / 1188 Втч

Рабочая температура
Диапазон рабочих температур (зарядка) от 0 ° C до 45 ° C
Диапазон рабочих температур (разрядка) от -20 ° C до + 60 ° C

Использование аккумулятора
Пожалуйста, примите во внимание эти советы при использовании аккумулятора.
1. Не трогайтесь с места.
2. Используйте правильное зарядное устройство.
3. Убедитесь, что аккумулятор не сильно разряжен.
Если при проверке в аккумуляторе не осталось заряда, считайте его
поврежденным. Не пытайтесь перезарядить или использовать его.
4. Этот аккумулятор специально разработан для автоспорта. Если вы хотите использовать
в дороге, проконсультируйтесь с нами.

Информация по безопасности
Наши батареи Super B созданы на основе литий-железо-фосфатной технологии
(LiFePO4).Эта литий-ионная технология, используемая в батареях Super B, является
самой безопасной литий-ионной технологией, доступной на сегодняшний день. Кроме того, наш изготовленный на заказ корпус и электроника
дополнительно повышают безопасность и долговечность.

Не уверены, подходит ли вам этот продукт?
Если вы не уверены, что эта батарея соответствует вашим требованиям, свяжитесь с нашим дружелюбным отделом продаж, и они смогут вам помочь.

Обращение с литий-ионными аккумуляторами в электромобилях: предотвращение и ликвидация опасных явлений

Пожарная безопасность энергоносителей связана с их источником топлива.Для обычных автомобилей обычным топливом является, например, бензин. Это топливо может быть чрезвычайно опасным при неправильном обращении или хранении. Тот же принцип применим к литий-ионным батареям, которые сегодня являются источником топлива для большинства электромобилей. Горящие LIB обладают некоторыми отличительными особенностями, такими как тепловой выход из строя и вентилируемые легковоспламеняющиеся и токсичные газы. Это означает, что, хотя горящие электромобили представляют собой другой риск, он может быть не выше, чем у обычных транспортных средств, к которым мы привыкли.

Пожарная безопасность транспортных средств, не только электромобилей, может быть повышена за счет принятия превентивных и восстановительных мер.В статье рассматривается метод так называемого «галстука-бабочки», который проиллюстрирован на рис. 7. Здесь используется качественная версия метода «галстук-бабочка», чтобы сообщить читателю о риске возгорания LIB в электромобиле. , уделяя особое внимание потенциальным препятствиям на пути к угрозам и последствиям. Галстук-бабочка, показанный на рис. 7, сходится к верхнему событию: теряется контроль момента [21]. В этой статье это событие соответствует возгоранию внутри LIB электромобиля. Это может привести к каскадному эффекту. Например, с точки зрения распространения огня проблема может сначала распространиться по LIB, затем по транспортному средству, а затем по любым легковоспламеняющимся материалам поблизости.В свою очередь, с увеличением размера пожара увеличиваются и его экологические последствия. Таким образом, крайне важно предотвратить эти каскадные эффекты путем устранения событий, которые могут вызвать возгорание литий-ионной батареи. Другая сторона галстука-бабочки предполагает, что уже существует возгорание литий-ионной батареи. На этом этапе акцент смещается на уменьшение негативного результата и восстановление контроля над ним. Обе стороны этой модели бабочки обсуждаются в этом разделе.

Рис. 7

Модель «галстук-бабочка», которая рассматривается для изучения пожарной безопасности электромобилей

Опасности при обращении с поврежденными электромобилями

Столкновение или авария может вызвать возгорание LIB, как показано Бё [22].Сбросив сделанный по индивидуальному заказу электромобиль с высоты 20 м, они показали, что при определенных условиях удара от аккумуляторной батареи может выйти большое количество дыма с последующим возгоранием. Этот потенциал наблюдался и в поле. Примеры этого — аварии электромобиля в Ft. Лодердейл, США [23, 24], и Южный Иордан, США [25]. Однако размер возгорания, который может возникнуть в результате такого события, не отличается от размера возгорания на обычном автомобиле. Обзор пожаров аккумуляторных батарей в электромобилях, проведенный Sun et al. [26] показали, что максимальная скорость тепловыделения для электромобиля составляет около 6.1 ± 1,7 МВт. Это сопоставимо со статистикой для (более старых) обычных транспортных средств с пиковой мощностью тепловыделения около 5 МВт [27]. Однако эти пожары трудно потушить, и для их тушения требуется больше средств, чем для обычных транспортных средств. Например, от 750 до 1100 л воды и пены было использовано для подавления Ft. Лодердейл пожар. Long et al. обнаружили, что в некоторых случаях количество воды и время, необходимое для тушения пожара электромобиля, может быть в пределах 10 000 л, а время тушения — 60 минут [28], что значительно больше, чем обычно требуется для тушения пожаров обычных транспортных средств, что обычно подавляется через 5 мин [29].

После тушения пожара в литий-ионном аккумуляторе все еще может оставаться остаточная энергия. Это может быть проблематично не только для служб быстрого реагирования, но также для буксировки и работ в мастерских. Это было показано Ft. Упоминается авария в Лодердейле [23, 24], где аккумулятор снова воспламенился, когда разбившийся автомобиль убирали с места происшествия. Хотя огонь был быстро потушен, пожар снова загорелся по прибытии на склад. Дело в Южной Иордании также пострадало от повторного возгорания в тот же день на штрафстоянке и через 5 дней после аварии [25].Пожалуй, самый печально известный пример — пожар в Chevrolet Volt в 2011 году [30]. Здесь Национальная администрация безопасности дорожного движения (NHTSA) провела испытание на боковой удар о столб, чтобы определить степень повреждения LIB автомобиля Chevrolet Volt. Было отмечено значительное повреждение транспортного средства, однако во время испытаний вторжение аккумуляторной батареи осталось незамеченным. Впоследствии за автомобилем наблюдали в течение 30 дней, после чего он загорелся, вероятно, из-за опасности возгорания в результате контакта вытекшей охлаждающей жидкости с аккумулятором.Погружение электромобиля в другие проводящие среды, такие как морская вода или загрязненная вода, также вызывало возгорание аккумуляторных батарей. Один из примеров — пожар в гибридном автобусе в США [31]. Мусор и влага могли накапливаться возле установленного на крыше LIB, что заставляло LIB разряжать свою энергию, выделять дым, а также плавиться и обугливать свои внутренние компоненты. Другой пример — пожар в двух электробусах в Китае из-за проливного дождя [32]. Хотя точная причина неизвестна, влага в сочетании с (проводящими) обломками может привести к разрядке аккумулятора и выделению тепла, если ему позволено проникнуть в литий-ионную аккумуляторную систему.

Обращение с поврежденными электромобилями также может представлять опасность поражения электрическим током при определенных обстоятельствах. Общий риск для личной безопасности невелик, так как маловероятно, что шасси электромобиля подвергнется воздействию тока от высоковольтной системы. Так называемое плавающее заземление, используемое в аккумуляторной системе, должно гарантировать отсутствие связи с шасси. Кроме того, электромобиль автоматически отсоединит аккумуляторную систему от трансмиссии в зависимости от обнаруженного уровня удара или неправильного использования LIB, либо из-за неисправностей изоляции.В результате прикосновение к токоведущей части высоковольтной системы обычно не вызывает попадания тока в тело человека. Однако это будет возможно, когда человек находится в непосредственном контакте с плюсовой и минусовой клеммами аккумулятора [12]. Обратите внимание, что контакт с биполярным контактом с открытыми токоведущими частями, например из-за разрушения изоляционных материалов также может привести к поражению электрическим током.

Предотвращение и восстановление при работе с поврежденными электромобилями

Одна важная вещь, которую следует учитывать во всех действиях с LIB, — это количество оставшейся в них энергии.Их уровень заряда влияет на риск возгорания аккумулятора (потеря управления), а также может увеличить сложность восстановления контроля. Например, они выделяют больше тепла и горючего газа за более короткий период времени [33, 34]. Более низкие уровни заряда означают более «дружественное» поведение при пожаре со значительно менее тяжелым поведением при горении. Это одна из причин, почему LIB, отправленные в соответствии с правилами ООН, имеют менее 30% заряда. Полностью сгоревший LIB, т.е. его легковоспламеняющееся содержимое, такое как электролит, израсходовано, не представляет опасности возгорания.С точки зрения обращения, превентивная стратегия перед обращением с поврежденными LIB, таким образом, состоит в том, чтобы либо истощить их энергию, либо обеспечить полное сгорание.

Если пакет LIB все еще работает или за него взимается заряд, можно воспользоваться некоторыми процедурами, которые могут помочь в этом. EDUCAM, которая является организацией по обучению и обучению для автомобильной промышленности в Европе, разработала такие руководящие принципы [35]. По их словам, первая мера при обращении с электромобилями — это оценка [35].Эта оценка учитывает три вещи, а именно тип транспортного средства, его состояние и потенциальные опасности, чтобы определить, можно ли припарковать транспортное средство на обычном парковочном месте или его необходимо переместить в указанное место для обеспечения безопасности. Обзор того, как статус или состояние транспортного средства влияет на принятие решения, показан в таблице 1.

Таблица 1 Правила обращения и безопасности в зависимости от состояния транспортного средства [35].

Если электромобиль соответствует определенным условиям в таблице 1.Правила обращения и безопасности, основанные на состоянии транспортного средства [35] и / или если его LIB сгорел, подвергся неправильному обращению или был поврежден, его необходимо изолировать. Это может быть обозначенное место, как упоминалось ранее. Эти места следует держать подальше от конструкций, транспортных средств и горючих материалов в случае повторного возгорания или отсроченного возгорания [35, 36]. Поврежденные электромобили или LIB никогда не следует хранить в недостаточно вентилируемых закрытых помещениях. Выделяемые газы могут нанести вред персоналу в этом помещении или скопиться, что приведет к взрыву газа.Национальная ассоциация противопожарной защиты (NFPA) [36] рекомендует хранить транспортное средство с сгоревшим или поврежденным LIB на расстоянии не менее 15 м от конструкций, горючих материалов или других транспортных средств до тех пор, пока аккумулятор не разрядится [37]. Они также рекомендуют контролировать температуру корпуса LIB с помощью тепловизионной камеры, если это возможно. SAE International [38], базирующаяся в США профессиональная ассоциация и организация по разработке стандартов для машиностроительной отрасли, рекомендует следующие шаги для хранения поврежденных электромобилей [39]:

  • Не храните электромобиль внутри конструкции до тех пор, пока он не будет проверен в соответствии с процедурами SAE J2990 (доступно только при покупке).Откройте окна / двери автомобиля для вентиляции потенциально опасных газов. Не подвергайте электромобиль воздействию дождя или других осадков, если LIB поврежден.

    • Изоляция по открытому периметру — это зона, в которой все стороны поврежденного транспортного средства (включая аккумуляторную систему) находятся на расстоянии не менее 15 м (50 футов) от горючих материалов, конструкций и других транспортных средств, подробности см. В [40].

    • Барьерная изоляция — это зона, в которой транспортное средство отделено от всех горючих материалов, конструкций и прилегающих транспортных средств стеной из негорючего материала.Если стена закрывает 3 из 4 сторон транспортного средства, открытая сторона должна находиться на расстоянии не менее 15 м (50 футов) от ближайшего горючего материала. Не рекомендуется полностью закрывать поврежденный автомобиль из-за возможности отложенного возгорания / повторного возгорания или выброса вредных или взрывоопасных газов.

Еще одним шагом в обеспечении безопасности транспортного средства является обеспечение полной изоляции LIB от транспортного средства. Примеры таких процедур представлены в Таблице 2. Электромобиль автоматически отключает аккумуляторную систему от трансмиссии в зависимости от обнаруженного уровня удара или злоупотребления LIB.В особых случаях может потребоваться выполнить отключение вручную.

Таблица 2 Общие указания по мерам, которые необходимо предпринять для безопасного отключения LIB.

Транспортные средства часто оснащены аккумулятором 12 В для запуска двигателя и систем, важных для питания. Это справедливо даже для полностью электромобилей, таких как, например, Nissan Leaf [41]. Отсоединение заземляющего кабеля 12-вольтовой аккумуляторной батареи или ее предохранителей гарантирует, что уже выключенный автомобиль не запустится снова [34].Если это невозможно, может потребоваться отключение системы высокого напряжения. Однако это непростая процедура из-за множества различных возможных конфигураций и мест отключения основного напряжения. Некоторые общие рекомендации по безопасному отключению высоковольтной аккумуляторной батареи приведены в Таблице 2. Инструкции также можно найти в полевом руководстве NFPA для гибридных и электрических транспортных средств в аварийных ситуациях [37] или в руководствах по реагированию на чрезвычайные ситуации, предоставленные производителем транспортных средств [42]. Обратите внимание, что это руководство в первую очередь разработано и предназначено для служб быстрого реагирования.

После успешного обесточивания высоковольтной системы, как правило, гарантируются безопасные условия работы в высоковольтной системе. Встроенные системы безопасности должны снижать любой риск контакта с токоведущими частями или вероятность возникновения электрической дуги. Маловероятно, что этих систем нет в современных электромобилях. Если по какой-либо причине такие системы безопасности отсутствуют или больше не работают, то в соответствии с EDUCAM могут быть предприняты некоторые дополнительные меры, относящиеся к изоляции и разрядке высоковольтных компонентов [35].Выявить такие недостатки, вероятно, будет очень сложно без помощи производителя транспортного средства.

Наконец, внимательно рассмотрите тип работы, выполняемой рядом с LIB. Это включает в себя шаги, предпринятые для извлечения батарей из поврежденного электромобиля. Определенные действия могут вызвать искры, привести к механическому раздавливанию аккумулятора или повышению их температуры. Системы обучения и требования к квалификации персонала, выполняющего такие критические задачи, являются одним из способов контроля и снижения этого риска.В дополнение к этому важны инструкции по реагированию на аварийные ситуации для транспортного средства, которое обрабатывается, и, при необходимости, возможность связаться с производителем транспортного средства.

Восстановление после пожара тягового аккумулятора

Когда действительно возникают опасные события, например, во время обработки или после дорожно-транспортного происшествия, основное внимание уделяется восстановлению. Другими словами, попытка взять под контроль опасную ситуацию и ограничить любой ущерб, который она может причинить. В идеале пожар аккумуляторной батареи должен быть подавлен до того, как он вызовет дальнейшее повреждение топливного хранилища транспортного средства и до того, как он распространится на соседнее транспортное средство или источник топлива.Когда транспортное средство находится внутри конструкции, например туннель, автостоянка или место ро-ро на борту корабля, это обычно может быть достигнуто с помощью спринклерных систем. Как показано в [26], угроза возгорания, исходящая от типичных электромобилей, с LIB от 1 до 40 кВтч, аналогична угрозе возгорания обычных транспортных средств. Стационарные спринклерные системы, предназначенные для предотвращения распространения огня между обычными транспортными средствами, таким образом, наиболее вероятно, столь же эффективны в ограничении скорости роста огня, снижении температуры газа и очистке воздуха от продуктов сгорания в случае пожара электромобиля.С этой точки зрения, таким образом, нет необходимости запрещать использование электромобилей из таких конструкций, если они предназначены для борьбы с возгоранием в обычном транспортном средстве. Однако маловероятно, что они окажут какое-либо влияние на пожар самой батареи из-за плохого доступа к очагу возгорания. Таким образом, тепловая активность внутри батареи может привести к выделению большого количества горючего и токсичного газа.

Для тушения пожара внутри блока LIB необходим прямой доступ к элементам батареи [44].Доступ к возгоранию LIB может быть затруднен, поскольку модули и аккумуляторная батарея имеют компактную конструкцию с высоким уровнем герметичности (например, IP67). Батарейные блоки также могут находиться в труднодоступных местах. Это было показано, среди прочего, NFPA [45]. В их работе для тушения электромобилей потребовались тысячи (примерно 1000–10 000 л) литров воды и время тушения от 15 до 60 минут. Для сравнения: обычный автомобильный пожар обычно тушится в течение 5 минут [29]. Это привело к тому, что некоторые пожарные бригады прибегли к другим решениям, таким как сброс всего электромобиля в контейнер с пенообразователем [46].После того, как аккумуляторная батарея, как сообщается, испустила дым, спасатели смогли предотвратить дальнейший отказ в этом случае. Сначала они изолировали поврежденный электромобиль, вынув его из здания, в котором он находился. Если он загорелся, поблизости не было материала, на который он мог бы распространиться, как рекомендовано EDUCAM и SAE. Затем размещение электромобиля в контейнере, заполненном подавляющим веществом, дополнительно ограничивает распространение любого потенциального пожара. Преимущество этого метода заключается в том, что предотвращается стекание загрязненного подавляющего вещества, и он позволяет собирать его и отправлять на уничтожение.Хотя описанные выше процедуры в конечном итоге оказались успешными, они могут оказаться не самыми эффективными. Необходимы лучшие решения, например, для транспортных средств, перевозящих ценный груз, или в ситуациях, когда побег пассажира затруднен. Для внедорожных активов или машин, а также промышленного и тяжелого оборудования, работающего в критически важной инфраструктуре или в суровых условиях, любой пожар может привести к огромным расходам. В таких случаях LIB должен иметь безопасную конструкцию.

Как работают аккумуляторы для электромобилей?

Последнее обновление 25.08.2021

В электромобилях используется аккумуляторная батарея.Тип аккумулятора может варьироваться в зависимости от того, является ли автомобиль полностью электрическим (AEV) или подключаемым гибридным электрическим (PHEV). Современные аккумуляторные батареи рассчитаны на увеличенный срок службы (обычно около 8 лет или 100 000 миль). Некоторые батареи могут работать от 12 до 15 лет в умеренном климате или от 8 до 12 лет в экстремальных климатических условиях. В электромобилях используются четыре основных типа аккумуляторов: литий-ионные, никель-металлогидридные, свинцово-кислотные и ультраконденсаторы.

Типы аккумуляторов электромобилей

Литий-ионные аккумуляторы

Наиболее распространенным типом аккумуляторов, используемых в электромобилях, является литий-ионный аккумулятор.Этот вид батареи может показаться знакомым — эти батареи также используются в большинстве портативных электронных устройств, включая сотовые телефоны и компьютеры. Литий-ионные батареи имеют высокое отношение мощности к весу, высокую энергоэффективность и хорошие характеристики при высоких температурах. На практике это означает, что батареи содержат много энергии для своего веса, что жизненно важно для электромобилей — меньший вес означает, что автомобиль может путешествовать дальше на одной зарядке. Литий-ионные батареи также имеют низкую скорость «саморазряда», что означает, что они лучше, чем другие батареи, сохраняют способность сохранять полный заряд с течением времени.

Кроме того, большинство деталей литий-ионных аккумуляторов подлежат переработке, что делает эти аккумуляторы хорошим выбором для тех, кто заботится об окружающей среде. Эта батарея используется как в AEV, так и в PHEV, хотя точный химический состав этих батарей отличается от тех, что используются в бытовой электронике.

Никель-металлогидридные батареи

Никель-металлогидридные батареи более широко используются в гибридных электромобилях, но также успешно используются в некоторых полностью электрических транспортных средствах. Гибридные электромобили не получают энергию от внешнего подключаемого источника, а вместо этого полагаются на топливо для подзарядки батареи, что исключает их из определения электромобиля.

Никель-металлогидридные батареи имеют более длительный срок службы, чем литий-ионные или свинцово-кислотные батареи. Они также безопасны и терпимы к злоупотреблениям. Самая большая проблема с никель-металлогидридными батареями — их высокая стоимость, высокая скорость саморазряда и тот факт, что они выделяют значительное количество тепла при высоких температурах. Эти проблемы делают эти батареи менее эффективными для перезаряжаемых электромобилей, поэтому они в основном используются в гибридных электромобилях.

Свинцово-кислотные батареи

Свинцово-кислотные батареи в настоящее время используются в электромобилях только для дополнения других аккумуляторных нагрузок.Эти батареи являются мощными, недорогими, безопасными и надежными, но их короткий календарный срок службы и плохие характеристики при низких температурах затрудняют их использование в электромобилях. В разработке находятся свинцово-кислотные аккумуляторные батареи большой мощности, но сейчас они используются только в коммерческих транспортных средствах в качестве вторичного накопителя.

Суперконденсаторы

Ультраконденсаторы — это не батареи в традиционном понимании. Вместо этого они хранят поляризованную жидкость между электродом и электролитом.По мере увеличения площади поверхности жидкости увеличивается и емкость для хранения энергии. Ультраконденсаторы, как свинцово-кислотные батареи, в первую очередь полезны в качестве вторичных запоминающих устройств в электромобилях, потому что ультраконденсаторы помогают электрохимическим батареям выравнивать их нагрузку. Кроме того, ультраконденсаторы могут обеспечить электромобили дополнительной мощностью во время ускорения и рекуперативного торможения.

Как работают аккумуляторы электромобилей?

Полностью электрические транспортные средства имеют электрический тяговый двигатель вместо двигателя внутреннего сгорания, используемого в автомобилях с бензиновым двигателем.В AEV используется тяговый аккумулятор (обычно литий-ионный аккумулятор) для хранения электроэнергии, используемой двигателем для привода колес транспортного средства. Тяговая аккумуляторная батарея — это часть автомобиля, которую необходимо подключить и перезарядить, и ее эффективность помогает определить общий запас хода автомобиля.

В подключаемых к сети гибридных электромобилях тяговый электродвигатель питается от тягового аккумулятора, как и AEV. Основное отличие состоит в том, что аккумулятор также имеет двигатель внутреннего сгорания.PHEV работают на электроэнергии до тех пор, пока батарея не разрядится, а затем переключаются на топливо, которое питает двигатель внутреннего сгорания. Аккумулятор, обычно литий-ионный, можно заряжать, вставив в розетку, за счет рекуперативного торможения или с помощью двигателя внутреннего сгорания. Комбинация аккумулятора и топлива дает PHEV больший запас хода, чем их полностью электрические аналоги.

Способы зарядки аккумуляторных батарей электромобилей

Электромобили Подключаемые гибридные электромобили
Зарядные станции для электромобилей
Рекуперативное торможение
Двигатель внутреннего сгорания

И для AEV, и для PHEV аккумулятор обычно заряжается через стандартный разъем и розетку, которая работает с любой вилкой уровня 1 (120 В переменного тока) или уровня 2 (240 В для жилого помещения / 208 В для коммерческого использования).Некоторые станции быстрой зарядки используют разные рецепторы (известные как рецепторы SAE или CHAdeMO), которые не стандартизированы. Тип приобретаемого вами автомобиля определяет, какую зарядную станцию ​​вы можете использовать.

Аккумуляторы для электромобилей, солнечная энергия и вы

Зарядка вашего автомобиля электричеством дает вам возможность сократить выбросы парниковых газов за счет заправки вашего автомобиля возобновляемым источником, например солнечной энергией. В среднем 80 процентов зарядки электромобилей происходит дома, а солнечные батареи могут как компенсировать затраты на регулярную зарядку автомобиля, так и сократить использование невозобновляемых видов топлива в процессе подзарядки.Кроме того, многие общественные зарядные устройства используют солнечные батареи как способ сократить использование невозобновляемой энергии на протяжении всего процесса. Если вас интересует установка солнечных панелей и установка зарядной станции для электромобилей дома, просто присоединяйтесь к EnergySage Marketplace сегодня и укажите свой интерес к зарядке электромобилей при заполнении вопросов в профиле.

Пожаротушение тяговых литий-ионных аккумуляторов

Образец цитирования: Egelhaaf, M., Кресс, Д., Вольперт, Д., Ланге, Т. и др., «Тушение пожара литий-ионных тяговых батарей», SAE Int. J. Alt. Власть. 2 (1): 37-48, 2013, https://doi.org/10.4271/2013-01-0213.
Загрузить Citation

Автор (ы): Маркус Эгельхааф, Дэвид Кресс, Дитер Вольперт, Томас Ланге, Райнер Юстен, Хартунг Вильстерманн

Филиал: DEKRA Automobil GmbH, Daimler AG, Deutsche ACCUmotive GmbH & Co.КГ

Страниц: 12

Событие: Всемирный конгресс и выставка SAE 2013

ISSN: 2167-4191

e-ISSN: 2167-4205

Также в: Международный журнал SAE по альтернативным силовым агрегатам-V122-8, Международный журнал SAE по альтернативным силовым агрегатам-V122-8EJ

Экологические аспекты утилизации литий-ионных тяговых батарей — Исследовательская информация Университета Твенте

@inbook {fdf6a342b8414d4c99e46ed8e7b39487,

title = «Экологические аспекты утилизации литий-ионных тяговых батарей», реферат

Ожидается, что тяговые батареи -ion будут способствовать снижению воздействия электромобилей на окружающую среду.Переработка может не только помочь сократить количество первичного материала, необходимого для производства аккумуляторов, но также предотвратить захоронение и сжигание отходов. Тем не менее, рециркуляция сама по себе не приносит пользы для окружающей среды, поскольку на ее воздействие влияют различные факторы, такие как качество регенерированного материала, потребление энергии и материалов самим процессом и усилия, связанные с необходимой логистикой. В этой главе представлен анализ наиболее важных аспектов процесса переработки литий-ионных аккумуляторов с экологической точки зрения.Сначала в нем описывается концепция, позволяющая понять, каким образом отрасль вторичной переработки может повлиять на окружающую среду. Эта модель применяется для описания потенциальных экологических последствий утилизации тяговых аккумуляторов. Используя первичные данные, мы провели анализ энерго- и материальных потоков процесса, разработанного в рамках проекта LithoRec. Наконец, мы обсуждаем результаты оценки жизненного цикла (LCA), выполненной в контексте проекта LithoRec, и определяем ключевые вопросы, которые необходимо учитывать при разработке процессов переработки, которые способствуют разработке экологически согласованной стратегии переработки параллельно с растущей тяговой батареей.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *